探究PHP底层

探究PHP底层

一、PHP是什么？

 

PHP 指的是咱们从外面看到的一套完整的系统。这听起来有点糊涂，但其实并不复杂（PHP4 内部结构图）。从功能上来分：咱们能够分为三部分：

一、 解释器部分(Zend 以引擎)，负责对输入代码的分析、翻译和执行；
二、 功能性部分(PHP功能函数以及扩展)，负责具体实现语言的各类功能（好比它的函数等等）；
三、 接口部分(SAPI)，负责同 WEB 服务器的会话等功能。

Zend包括了第一部分的所有和第二部分的局部，PHP内核 包括了第二部分的局部和第三部分的所有。他们合起来称之为 PHP 包。Zend 构成了语言的核心，同时也包含了一些最基本的 PHP 预约义函数的实现。PHP 包（内核）则包含了全部创造出语言自己各类显著特性的模块。

                  

                                       

                                                                                                     （PHP 内部结构图）

        从内容模块上来分：咱们能够分为四层体系结构：

1）Zend引擎：Zend总体用纯c实现，是php的内核部分，它将php代码翻译（词法、语法解析等一系列编译过程）为可执行opcode的处理并实现相应的处理方法、实现了基本的数据结构（如hashtable、oo）、内存分配及管理、提供了相应的api方法供外部调用，是一切的核心，全部的外围功能均围绕zend实现。

2）Extensions扩展：围绕着zend引擎，extensions经过组件式的方式提供各类基础服务，咱们常见的各类内置函数（如array系列）、标准库等都是经过extension来实现，用户也能够根据须要实现本身的extension以达到功能扩展、性能优化等目的（如贴吧正在使用的php中间层、富文本解析就是extension的典型应用）。

3）Sapi ：Sapi全称是Server Application Programming Interface，也就是服务端应用编程接口，sapi经过一系列钩子函数，使得php能够和外围交互数据，这是php很是优雅和成功的一个设计，经过sapi成功的将php自己和上层应用解耦隔离，php能够再也不考虑如何针对不一样应用进行兼容，而应用自己也能够针对本身的特色实现不一样的处理方式。

4）上层应用： 这就是咱们平时编写的php程序，经过不一样的sapi方式获得各类各样的应用模式，如经过webserver实现web应用、在命令行下以脚本方式运行等等。

          

                                                                              （php结构 ）

其架构思想：引擎(Zend)+扩展(ext)的模式:下降内部耦合

                         中间层(sapi):web server和php的通讯接口， 隔绝web server和php。

若是php是一辆车，那么

车的框架就是php自己，便是咱们外面看到一套完整系统。

Zend是车的引擎（发动机）

Ext下面的各类组件就是车的轮子

Sapi能够看作是公路，车能够跑在不一样类型的公路上

而一次php程序的执行就是汽车跑在公路上。

所以，咱们须要：性能优异的引擎+合适的车轮+正确的跑道

二、php生命周期

      查看：深刻理解php底层：php生命周期 :http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7377520

3 、sapi

 

      如前所述，sapi经过经过一系列的接口，使得外部应用能够和php交换数据并能够根据不一样应用特色实现特定的处理方法，咱们常见的一些sapi有：

1) 、apache2handler 这是以做为，采用模式运行时候的处理方式，也是如今应用最普遍的一种。

2)、cgi ：webserverphpfastcgifastcgi+phpwebserver3)、cli ：

 Sapi的定义及主要接口函数：

 

struct _sapi_module_struct {
    char *name;         //  名字标识
    char *pretty_name;  // 更好理解的名字
    int (*startup)(struct _sapi_module_struct *sapi_module);    //  启动函数
    int (*shutdown)(struct _sapi_module_struct *sapi_module);   //  关闭方法

    int (*activate)(TSRMLS_D);  //激活
    int (*deactivate)(TSRMLS_D);    //  停用

    int (*ub_write)(const char *str, unsigned int str_length TSRMLS_DC);
     //  没有缓存的写操做(unbuffered write)
    void (*flush)(void *server_context);    //  flush
    struct stat *(*get_stat)(TSRMLS_D);     //  get uid
    char *(*getenv)(char *name, size_t name_len TSRMLS_DC); //  getenv

    void (*sapi_error)(int type, const char *error_msg, ...);   /* error
handler */

    int (*header_handler)(sapi_header_struct *sapi_header, sapi_header_op_enum
op,
        sapi_headers_struct *sapi_headers TSRMLS_DC);   /* header handler */

     /* send headers handler */
    int (*send_headers)(sapi_headers_struct *sapi_headers TSRMLS_DC);

    void (*send_header)(sapi_header_struct *sapi_header,
            void *server_context TSRMLS_DC);   /* send header handler */

    int (*read_post)(char *buffer, uint count_bytes TSRMLS_DC); /* read POST
data */
    char *(*read_cookies)(TSRMLS_D);    /* read Cookies */

    /* register server variables */
    void (*register_server_variables)(zval *track_vars_array TSRMLS_DC);

    void (*log_message)(char *message);     /* Log message */
    time_t (*get_request_time)(TSRMLS_D);   /* Request Time */
    void (*terminate_process)(TSRMLS_D);    /* Child Terminate */

    char *php_ini_path_override;    //覆盖ini路径

    ...
    ...
};

这里介绍一下其中一些主要函数

· startup：php被调用时初始化操做，好比cgi模式，在startup的时候会加载全部的extension并执行模块初始化工做。

· shutdown：php关闭时收尾工做

· activate：请求初始化

· dectivate：请求结束时收尾工做

· ub_write：指定数据输出方式，好比apache2handler方式，因为php做为apache的一个so存在，所以其输出也就是调                          用apache的ap_write函数，而在cgi模式下，会系统调用write。

·  sapi_error：错误处理函数

·  read_post：读取post数据

·  register_server_variables：往$_SERVER中注册环境变量这个通常根据不一样协议标准注册注册的变量。

在php源码中，sapi实现了不少接口：以下图：

四、php脚本的执行

     SAPI处于PHP架构的上层，而真正的脚本执行是有Zend引擎来完成。

目前语言分为两类：

 第一类：编译型语言.如c/c++ Java之类，他们的共性是运行以前必须对源代码进行编译，而后运行编译后的目标文件。

 第二类语言：解释型语言：如PHP,Ruby，Python。他们须要解释器来执行这些源代码。实际上这些语言仍是要通过编译环节的。只不过他们在运行的时候进行编译，为了效率，并非每次执行的时候都会从新编译，好比PHP的各类opcode缓存扩展（如APC Xcache等）。

说明：PHP从2000年发布的PHP4开始就不是解释性语言。当一个PHP脚本被执行的时候，首先PHP源代码由Zend引擎编译成名为Zend opcodes的机器代码。这些代码保存在RAM中。而后执行opcodes运行真正的脚本。所以，PHP实际上和Java，C#等语言同样是编译语言。不然，它的执行会很慢。

咱们来看PHP脚本是怎么被执行的。如hello.php:

 <?php
$str = "Hello world!\n";
echo $str;

 

命令行执行：php   hello.php

输出结果显然是：Hello world!

 可是执行脚本的时候，PHP/Zend作了什么呢？

4.一、程序的执行：

1）传递给php程序须要的执行文件hello.php，php程序完成基本的准备工做后启动PHP及Zend引擎，加载注册的扩展模块。

 2) 初始化完后读取脚本文件，Zend引擎对脚本进行此词法分析，语法分析，而后有Zend引擎编译成opcode码，最后执行              opcode码。

             php代码的执行过程以下图：

                           

        php实现了一个典型的动态语言执行过程：拿到一段代码后，通过词法解析、语法解析等阶段后，源程序会被翻译成一个个指令(opcodes)，而后ZEND虚拟机顺次执行这些指令完成操做。PHP自己是用c实现的，所以最终调用的也都是c的函数，实际上，咱们能够把php看作是一个c开发的软件。

        经过上面描述不难看出，php的执行的核心是翻译出来的一条一条指令，也即opcode.

4.二、词法分析和语法分析

解释器通常包括两部分：

1)、 读取源程序，并处理语言结构

2)、处于语言结构并生成目标程序

而Lex和Yacc能够解决第一个问题。不少编程都有Lex/Yacc做为语言的词法语法分析生成器，好比PHP,Python、Ruby已经MySQL的sql语言。

Lex生成词法分析器。

Yacc语法分析生成器

4. 三、opcode

PHP 构建在Zend虚拟机（Zend VM）之上的，PHP的opcode就是ZEND 虚拟机中的指令,即Opcode是php程序执行的最基本单位。