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php 内核

ZendEngine是PHP语言的核心,负责语法解析、编译执行与内存管理。PHP3时代效率低、耦合高,Zeev和Andi重写引擎实现编译执行分离,提升效率与扩展性。PHP5搭载ZendEngine2.0引入面向对象,2.1版本速度显著提升。ZendEngine3.0针对重复编译与多字节字符处理进行改进,但PHP扩展与ZendAPI耦合过紧仍有待优化。

Zend Engine 这个词,只要是做 PHP 的,应该都不陌生。但要说清楚它到底“藏”在哪儿,怎么工作,可能就没那么直观了。简单说,Zend Engine 就是 PHP 语言的心脏,负责把咱们写的代码变成计算机能跑的东西:语法解析、编译执行、内存管理,还有扩展机制的底层支持,全都靠它。不过这里说的“PHP”,指的是官方的那个实现——市面上还有 Facebook 的 HipHop 这些变种,而且坦白讲,PHP 到现在也没一个像 Ja va 那样严格的语言规范。

要理解 Zend Engine 为什么这么重要,得先看看 PHP 历史上的一个坎儿。PHP 3 时代,这门语言已经相当流行了。PHP 官方手册里甚至提到过,在巅峰期,全球互联网上 10% 的 Web 服务器都跑着 PHP 3。但应用越广,问题就越突出。最大的毛病是,PHP 3 是“边解释边执行”的,效率低得令人抓狂。而且代码耦合度太高,想扩展点功能,简直跟拆冲击波一样小心翼翼。这时候,Zeev Suraski 和 Andi Gutmans 这两位核心开发者站了出来,决定重写整个引擎,核心目标就两个:提升效率、降低耦合。他们俩给这个新引擎取名叫 Zend Engine——Zend 就是 Zeev + Andi 的合体。这个命名,也算是开发者圈子里的一个经典梗了。

Zend Engine 最核心的转变,就是把 PHP 从“边解释边执行”改成了“先编译、后执行”。编译和执行分离,这带来了革命性的变化:执行效率大幅提升,同时因为功能模块分开了,扩展性大大增强。PHP 4 时代搭载的就是 Zend Engine 1.0,从那时起,PHP 才算真正能应付各种“BT”需求了。随着 PHP 4.4.x 的发布,PHP 4 系列基本进入 Bug 修复的尾声,Zend Engine 1.0 也开始站最后一班岗。

2004 年 7 月,PHP 5 发布,带来了 Zend Engine 2.0。这个版本最亮眼的改进是面向对象(OO)功能——当然,这里只谈引擎本身,不扯 SQLite、PDO 这些外围特性。在非 OO 的核心执行方式上,Zend Engine 2.0 和 1.0 差别不大,所以 PHP 5 的纯执行速度相比 PHP 4 并没有质的飞跃。不过,随后的 Zend Engine 2.1(搭载在 PHP 5.1 上)改变了这个局面,它引入了新的执行模式,速度提升明显,比 PHP 5.0 相对 PHP 4.x 的进步要大多了。所以 PHP 5.1 当时确实是个值得期待的版本。

但 Zend Engine 2 也不是完美的。哪怕到了 PHP 5 时代,它依然有一个不尽如人意的地方:编译和执行虽然是分开的,但每次执行脚本时,PHP 都得重新把代码编译一遍。可实际上,代码写完上线后,很少会去频繁改动。这就意味着,大量的 CPU 时间被浪费在了毫无必要的重复编译上。编译和执行的时间消耗,几乎是对半开,这绝对是个不小的浪费。基于 Zend Engine 3.0 的 PHP 6 试图解决这个问题。除此之外,另一个“致命伤”是多字节字符的处理。这在全球化交流日益频繁的今天,几乎是个不可接受的短板。但凡有人拿 PHP 和 ASP 或其他语言比较,必然会提到这一点。加上来自 IBM 等公司的压力,PHP 6 最终把多字节字符支持提到了首要日程,这一点在 PHP 6 的早期开发版本中已经有所体现。

目前 PHP 的实现和 Zend Engine 的绑定关系非常紧密,甚至有些过于紧密了。很多 PHP 扩展直接使用 Zend API,这导致 PHP 本身和它的扩展高度耦合。后来就有核心开发者提出,应该把这种耦合解开。为什么?因为一旦解开,其他语言的 PHP 实现(比如基于 JVM 或 .NET 的版本)也能更容易地重用这些扩展。目前 HipHop 的做法是,对最流行的扩展进行重写,这自然是条路,但也说明这里头还有很大的优化空间。毕竟,一个语言要真正生态繁荣,除了核心引擎本身,还得有够灵活、可移植的扩展机制来支撑。

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