PHP多进程之pcntl_fork的实例详解

什么是pcntl_fork？

pcntl_fork 是 PHP 内置的多进程扩展。它可以克隆当前进程，创建一个跟当前进程完全相同的子进程。这两个进程会同时运行，并且拥有相同的变量和资源，包括文件描述符、信号处理和当前目录等。但是，子进程的 PID（进程号）是不同于父进程的 PID 的。

为什么要使用pcntl_fork？

在某些情况下，我们希望能够同时进行多个任务，以提高程序效率。例如，爬取大量数据、批量处理图片等。使用多进程可以让这些任务运行在不同的进程中，这样可以极大地减少等待时间和提高效率。而pcntl_fork可以很方便地实现进程的克隆。

实例说明

示例一：并行地下载多张图片

假设我们要从互联网上下载多张图片。我们可以使用 file_get_contents 函数来下载图片，但是这会阻塞当前进程，使得程序不能同时进行其他操作。而使用pcntl_fork，我们可以同时运行多个下载任务，以提高程序效率。以下是具体实现过程：

<?php 
function download($url){
    //读取图片二进制数据
    $contents = file_get_contents($url);
    // 获得图片名称
    $filename = basename($url);
    // 保存图片到本地
    file_put_contents($filename, $contents);
} 

$urls = array(
    'http://example.com/image001.jpg',
    'http://example.com/image002.jpg',
    'http://example.com/image003.jpg',
    'http://example.com/image004.jpg'
);

$num = 4; //设置进程数量

for ($i=0; $i<$num; $i++) {

    $pid = pcntl_fork(); // 创建子进程

    if ($pid == -1) {
        die('fork error');
    } elseif ($pid == 0) { // 子进程
        $key = $i;
        download($urls[$key]);
        exit();
    } else { // 父进程
        continue;
    }
}

// 等待子进程结束
while(pcntl_waitpid(0, $status) != -1) {
    $status = pcntl_wexitstatus($status);
}

上面的代码中，我们首先定义一个 download 函数，它负责下载图片并且保存到本地。之后创建一个数组 $urls，它包含多个图片的链接。设置 $num 为 4，我们将进程数量设为 4。

接下来，我们使用 pcntl_fork 函数创建 4 个子进程，每个子进程负责下载一个图片。在子进程中，我们调用 download 函数完成下载任务，并使用 exit 函数终止该进程。

在父进程中，我们等待所有子进程结束后再退出程序。为了等待子进程的退出状态，我们使用 pcntl_waitpid 和 pcntl_wexitstatus 函数。

示例二：同时处理大批量数据

假设我们有一个装满数据的数组 $data，其中包含了 10000 条记录。我们需要对这些记录进行处理，并将处理结果保存到数据库中。使用单进程处理这么大的数据集会非常耗时，这时使用多进程并行处理可以大大提高执行效率。以下是具体实现过程：

<?php 

//子进程处理数据，将处理结果写入到共享内存中
function process($data, $shm_id, $i) {
    foreach($data as $row) {
        $result[] = $row + $i;
    }
    shm_put_var($shm_id, $i, $result);
    exit();
}

const CHILD_NUM = 4; // 子进程数量
const RECORD_NUM = 10000; // 处理记录数

$data = range(1, RECORD_NUM);

// 创建共享内存
$shm_id = shmop_open(ftok(__FILE__, 't'), 'c', 0666, RECORD_NUM * CHILD_NUM * 4);

// 创建子进程
for ($i = 0; $i < CHILD_NUM; $i++) {
    $pid = pcntl_fork();
    if ($pid == -1) {
        die('fork error');
    } elseif ($pid == 0) {
        process(array_slice($data, $i * RECORD_NUM / CHILD_NUM, RECORD_NUM / CHILD_NUM), $shm_id, $i);
    }
}

// 等待子进程结束
while (pcntl_waitpid(-1, $status) != -1);

// 从共享内存中读取结果
$result = array();
for ($i = 0; $i < CHILD_NUM; $i++) {
    $data = shm_get_var($shm_id, $i);
    $result = array_merge($result, $data);
}

// 关闭共享内存
shmop_delete($shm_id);
shmop_close($shm_id);

// 输出结果
print_r($result);

上面的代码中，我们首先定义一个 process 函数，它将一个数据集 $data 计算后写入到 $i 对应的共享内存中。使用 ftok 函数生成锁文件标识符，创建共享内存并打开共享内存区域。

接下来，我们使用 pcntl_fork 函数创建 4 个子进程。每个子进程负责计算 $data 数组的其中一部分，并将结果写入到共享内存中。在子进程中，我们使用 shmop_open 函数创建共享内存并使用 shm_put_var 函数将结果写入到共享内存中，之后子进程使用 exit 函数终止。

在父进程中，我们等待子进程结束，并使用 pcntl_waitpid 函数等待任一子进程结束。完成因子进程的结果读取之后，使用 shm_get_var 函数读取对应共享内存中的计算结果，并使用 array_merge 函数合并所有子进程的结果。

最后，删除共享内存并输出结果。

总结

在本文中，我们讲解了使用 pcntl_fork 函数创建多进程的方法。我们提供了两个示例来演示如何使用pcntl_fork来并行下载多张图片，以及同时处理大批量数据集。使用pcntl_fork函数能够极大地提高程序的效率，当然也会在一定程度上增加代码的复杂度和调试难度。但是，一旦掌握这种技术，它会成为你日常编程的好帮手。