PHP的设计理念及特色
- 多进程模型：因为PHP是多进程模型，不一样请求间互不干涉，这样保证了一个请求挂掉不会对全盘服务形成影响，固然，时代发展，PHP也早已支持多线程模型。
- 弱类型语言：和C/C++、Java、C#等语言不一样，PHP是一门弱类型语言。一个变量的类型并非一开始就肯定不变，运行中才会肯定并可能发生隐式或显式的类型转换，这种机制的灵活性在web开发中很是方便、高效。
- 引擎(Zend)+组件(ext)的模式，下降内部耦合。
- 中间层(sapi)，隔绝web server和PHP。
- 语法简单灵活，没有太多规范。
PHP的核心架构
PHP核心架构以下图，从下到上能够简单分为四层体系：mysql
- Zend引擎：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。
- Extensions：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。
- Sapi :全称是Server Application Programming Interface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。
常见的一些sapi有：
apache2handler：这是以apache做为webserver，采用mod_PHP模式运行时候的处理方式，也是如今应用最普遍的一种。
cgi：这是webserver和PHP直接的另外一种交互方式，也就是大名鼎鼎的fastcgi协议，在最近今年fastcgi+PHP获得愈来愈多的应用，也是异步webserver所惟一支持的方式。
cli：命令行调用的应用模式- 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。
PHP的执行流程
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，能够把PHP当作是一个C开发的软件。c++
PHP的执行的核心是翻译出来的一条一条指令，也即opcode。web
Opcode是PHP程序执行的最基本单位。一个opcode由两个参数(op1,op2)、返回值和处理函数组成。PHP程序最终被翻译为一组opcode处理函数的顺序执行。sql
常见的几个处理函数：apache
- ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CV_HANDLER : 变量分配 （ a=b)
- ZEND_DO_FCALL_BY_NAME_SPEC_HANDLER：函数调用
- ZEND_CONCAT_SPEC_CV_CV_HANDLER：字符串拼接 a.b
- ZEND_ADD_SPEC_CV_CONST_HANDLER: 加法运算a+2
- ZEND_IS_EQUAL_SPEC_CV_CONST：判断相等 a==1
- ZEND_IS_IDENTICAL_SPEC_CV_CONST：判断相等 a===1
Zend引擎介绍
end引擎做为PHP的内核，有不少经典的设计机制，主要有如下几个：编程
4.1 实现HashTable数据机构：api
HashTable是Zend的核心数据结构。在PHP里面几乎用来实现全部常见功能，咱们知道的PHP数组便是其典型应用，此外，在zend内部，如函数符号表、全局变量等也都是基于hash table来实现。
Zend hash table实现了典型的hash表散列结构，同时经过附加一个双向链表，提供了正向、反向遍历数组的功能。其结构以下图数组
能够看到，在hash table中既有key->value形式的散列结构，也有双向链表模式，使得它可以很是方便的支持快速查找和线性遍历。安全
散列结构：Zend的散列结构是典型的hash表模型，经过链表的方式来解决冲突。须要注意的是zend的hash table是一个自增加的数据结构，当hash表数目满了以后，其自己会动态以2倍的方式扩容并从新元素位置。初始大小均为8。另外，在进行 key->value快速查找时候，zend自己还作了一些优化，经过空间换时间的方式加快速度。好比在每一个元素中都会用一个变量 nKeyLength标识key的长度以做快速断定。数据结构
双向链表：Zend hash table经过一个链表结构，实现了元素的线性遍历。理论上，作遍历使用单向链表就够了，之因此使用双向链表，主要目的是为了快速删除，避免遍历。 Zend hash table是一种复合型的结构，做为数组使用时，即支持常见的关联数组也可以做为顺序索引数字来使用，甚至容许2者的混合。
PHP关联数组：关联数组是典型的hash_table应用。一次查询过程通过以下几步（从代码能够看出，这是一个常见的hash查询过程并增长一些快速断定加速查找）：
getKeyHashValue h; index = n & nTableMask; Bucket *p = arBucket[index]; while (p) { if ((p->h == h) && (p->nKeyLength == nKeyLength)) { RETURN p->data; } p=p->next; } RETURN FALTURE;
PHP索引数组：索引数组就是咱们常见的数组，经过下标访问。例如 arr[0]，Zend HashTable内部进行了归一化处理，对于index类型key一样分配了hash值和nKeyLength(为0)。内部成员变量 nNextFreeElement就是当前分配到的最大id，每次push后自动加一。正是这种归一化处理，PHP才可以实现关联和非关联的混合。因为 push操做的特殊性，索引key在PHP数组中前后顺序并非经过下标大小来决定，而是由push的前后决定。例如 arr[1] = 2; arr[2] = 3;对于double类型的key，Zend HashTable会将他当作索引key处理
4.2 PHP变量实现原理：
PHP是一门弱类型语言，不严格区分变量的类型。PHP在变量申明的时候不须要指定类型。PHP在程序运行期间可能进行变量类型的隐示 转换。 和其余强类型语言同样，程序中也能够进行显示的类型转换。PHP变量能够分为简单类型(int、string、bool)、集合类型(array 、resource 、object)和常量(const)。以上全部的变量在底层都是同一种结构 zval。
Zval是zend中另外一个很是重要的数据结构，用来标识并实现PHP变量，其数据结构以下：
Zval结构体主要由三部分组成：
type：指定了变量所述的类型（整数、字符串、数组等）
refcount&is_ref：用来实现引用计数(后面具体介绍)
value：核心部分，存储了变量的实际数据
Zvalue是用来保存一个变量的实际数据。由于要存储多种类型，因此zvalue是一个union，也由此实现了弱类型。
PHP变量类型和其实际存储对应关系以下：
IS_LONG -> lvalue IS_DOUBLE -> dvalue IS_ARRAY -> ht IS_STRING -> str IS_RESOURCE -> lvalue
4.2.1 整数、浮点数变量
整数、浮点数是PHP中的基础类型之一，也是一个简单型变量。对于整数和浮点数，在zvalue中直接存储对应的值。其类型分别是long和double。
从zvalue结构中能够看出，对于整数类型，和c等强类型语言不一样，PHP是不区分int、unsigned int、long、long long等类型的，对它来讲，整数只有一种类型也就是long。由此，能够看出，在PHP里面，整数的取值范围是由编译器位数来决定而不是固定不变的。
对于浮点数，相似整数，它也不区分float和double而是统一只有double一种类型。
在PHP中，若是整数范围越界了怎么办？这种状况下会自动转换为double类型，这个必定要当心，不少trick都是由此产生。
4.2.2 字符变量
和整数同样，字符变量也是PHP中的基础类型和简单型变量。经过zvalue结构能够看出，在PHP中，字符串是由由指向实际数据的指针和长度结 构体组成，这点和c++中的string比较相似。因为经过一个实际变量表示长度，和c不一样，它的字符串能够是2进制数据（包含\0），同时在PHP中， 求字符串长度strlen是O(1)操做。
在新增、修改、追加字符串操做时，PHP都会从新分配内存生成新的字符串。最后，出于安全考虑，PHP在生成一个字符串时末尾仍然会添加\0
常见的字符串拼接方式及速度比较：
假设有以下4个变量：strA=‘123’; strB = ‘456’; intA=123; intB=456;
如今对以下的几种字符串拼接方式作一个比较和说明：
1 res = strA.strB和res = “strAstrB”
这种状况下，zend会从新malloc一块内存并进行相应处理，其速度通常。
2 strA = strA.strB
这种是速度最快的，zend会在当前strA基础上直接relloc，避免重复拷贝
3 res = intA.intB
这种速度较慢，由于须要作隐式的格式转换，实际编写程序中也应该注意尽可能避免
4 strA = sprintf (“%s%s”,strA，strB);
这会是最慢的一种方式，由于sprintf在PHP中并非一个语言结构，自己对于格式识别和处理就须要耗费比较多时间，另外自己机制也是malloc。不过sprintf的方式最具可读性，实际中能够根据具体状况灵活选择。
4.2.3 数组变量
PHP的数组经过Zend HashTable来自然实现。
foreach操做如何实现？对一个数组的foreach就是经过遍历hashtable中的双向链表完成。对于索引数组，经过foreach遍 历效率比for高不少，省去了key->value的查找。count操做直接调用 HashTable->NumOfElements，O(1)操做。对于’123’这样的字符串，zend会转换为其整数形 式。arr[‘123’]和arr[123]是等价的
4.2.4 资源变量
资源类型变量是PHP中最复杂的一种变量，也是一种复合型结构。
PHP的zval能够表示普遍的数据类型，可是对于自定义的数据类型却很难充分描述。因为没有有效的方式描绘这些复合结构，所以也没有办法对它们使用传统的操做符。要解决这个问题，只须要经过一个本质上任意的标识符（label）引用指针，这种方式被称为资源。
在zval中，对于resource，lval做为指针来使用，直接指向资源所在的地址。Resource能够是任意的复合结构，咱们熟悉的mysqli、fsock、memcached等都是资源。
如何使用资源：
1 注册：对于一个自定义的数据类型，要想将它做为资源。首先须要进行注册，zend会为它分配全局惟一标示。
2 获取一个资源变量：对于资源，zend维护了一个id->实际数据的hash_tale。对于一个resource，在zval中只记录了它的id。fetch的时候经过id在hash_table中找到具体的值返回。
3 资源销毁：资源的数据类型是多种多样的。Zend自己没有办法销毁它。所以须要用户在注册资源的时候提供销毁函数。当unset资源时，zend调用相应的函数完成析构。同时从全局资源表中删除它。
资源能够长期驻留，不仅是在全部引用它的变量超出做用域以后，甚至是在一个请求结束而且新的请求产生以后。这些资源称为持久资源，由于它们贯通 SAPI的整个生命周期持续存在，除非特地销毁。不少状况下，持久化资源能够在必定程度上提升性能。好比咱们常见的mysql_pconnect ,持久化资源经过pemalloc分配内存，这样在请求结束的时候不会释放。 对zend来讲，对二者自己并不区分。
4-3 . PHP变量管理——引用计数和写时拷贝：
引用计数在内存回收、字符串操做等地方使用很是普遍。Zval的引用计数经过成员变量is_ref和ref_count实现，经过引用计数，多个变量能够共享同一份数据。避免频繁拷贝带来的大量消耗。在进行赋值操做时，zend将变量指向相同的zval同时ref_count++，在unset操做时，对应的ref_count-1。只有ref_count减为0时才会真正执行销毁操做。若是是引用赋值，则zend会修改is_ref为1。
PHP变量经过引用计数实现变量共享数据，那若是改变其中一个变量值呢？当试图写入一个变量时，Zend若发现该变量指向的zval被多个变量共享，则为其复制一份ref_count为1的zval，并递减原zval的refcount，这个过程称为“zval分离”。可见，只有在有写操做发生时 zend才进行拷贝操做，所以也叫copy-on-write(写时拷贝)
对于引用型变量，其要求和非引用型相反，引用赋值的变量间必须是捆绑的，修改一个变量就修改了全部捆绑变量。
4-4 . PHP局部变量和全局变量的实现：
PHP中的局部变量和全局变量是如何实现的？对于一个请求，任意时刻PHP均可以看到两个符号表(symbol_table和 active_symbol_table)，其中前者用来维护全局变量。后者是一个指针，指向当前活动的变量符号表，当程序进入到某个函数中时，zend 就会为它分配一个符号表x同时将active_symbol_table指向a。经过这样的方式实现全局、局部变量的区分。
获取变量值：PHP的符号表是经过hash_table实现的，对于每一个变量都分配惟一标识，获取的时候根据标识从表中找到相应zval返回。
函数中使用全局变量：在函数中，咱们能够经过显式申明global来使用全局变量。在active_symbol_table中建立symbol_table中同名变量的引用（引用变量的值要更新你们会一块儿更新），若是symbol_table中没有同名变量则会先建立。