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理解 PHP 中的多线程¶
PHP 作为一种解释型语言，最初设计用于 Web 环境，主要是处理同步的 HTTP 请求。然而，随着需求的增加，尤其是在命令行环境下，开发者需要处理并发任务，例如并行处理数据、执行多个任务等。尽管 PHP 本身并不直接支持多线程，但通过扩展和一些技巧，可以实现类似多线程的并行处理。
主要概念：
线程（Thread）：程序执行的最小单元，同一进程内的多个线程共享内存空间。
进程（Process）：程序执行的实例，拥有独立的内存空间。
并行（Parallel）：多个任务同时执行，提高程序的性能和响应速度。
在 PHP 中，常见的并发处理方法包括使用多线程扩展（如 pthreads 或 parallel）、多进程（如 pcntl 扩展）以及异步编程（如 ReactPHP 或 Amp）。
使用 pthreads 扩展实现多线程¶
安装 pthreads¶
pthreads 是 PHP 的一个扩展，允许在 PHP 中创建和管理多线程。然而，pthreads 仅适用于 PHP 的 CLI 环境，并且需要 PHP 以 ZTS（Zend Thread Safety）模式编译。需要注意的是，pthreads 自 PHP 7.4 起已不再积极维护，推荐使用 parallel 扩展作为替代。
安装步骤：
检查 PHP 是否支持 ZTS：
php -i | grep "Thread Safety"
输出应为：
Thread Safety => enabled
如果显示为
disabled，则需要重新编译 PHP 或使用已编译为 ZTS 的 PHP 版本。安装
pthreads扩展：使用 PECL 安装
pthreads：pecl install pthreads
注意：
pthreads仅适用于 PHP 7.2 及更低版本。对于 PHP 7.4 及以上版本，建议使用parallel扩展。配置 PHP 使用
pthreads：在
php.ini中添加：extension=pthreads.so
验证安装：
php -m | grep pthreads
应输出：
pthreads
基本使用示例¶
以下是一个使用 pthreads 创建和管理线程的简单示例。
<?php
// 确保在 CLI 环境中运行，并且已安装 pthreads 扩展
class WorkerThread extends Thread {
private $threadNumber;
public function __construct($number) {
$this->threadNumber = $number;
}
public function run() {
if ($this->threadNumber % 2 == 0) {
echo "线程 {$this->threadNumber} 是偶数。
";
} else {
echo "线程 {$this->threadNumber} 是奇数。
";
}
// 模拟耗时任务
sleep(1);
echo "线程 {$this->threadNumber} 完成任务。
";
}
}
// 创建多个线程
$threads = [];
for ($i = 1; $i <= 5; $i++) {
$thread = new WorkerThread($i);
$thread->start();
$threads[] = $thread;
}
// 等待所有线程完成
foreach ($threads as $thread) {
$thread->join();
}
echo "所有线程已完成。
";
?>
执行结果：
线程 1 是奇数。
线程 2 是偶数。
线程 3 是奇数。
线程 4 是偶数。
线程 5 是奇数。
线程 1 完成任务。
线程 2 完成任务。
线程 3 完成任务。
线程 4 完成任务。
线程 5 完成任务。
所有线程已完成。
说明：
WorkerThread 类：继承自
Thread，表示一个可执行的线程。run() 方法：线程执行的代码逻辑。
创建和启动线程：通过
new WorkerThread($i)创建线程实例，然后调用start()启动线程。等待线程完成：通过
join()方法等待线程完成执行。
注意事项：
pthreads仅在 CLI 环境中有效，无法在 Web 环境中使用。使用
pthreads时，需小心管理共享资源，避免竞争条件和死锁。
使用 parallel 扩展实现并行处理¶
parallel 是 PHP 的一个现代扩展，旨在提供更高效和简洁的并行处理能力。与 pthreads 不同，parallel 支持在 PHP 7.4 及以上版本，并且不需要 PHP 以 ZTS 模式编译。
安装 parallel¶
安装步骤：
确保 PHP 版本兼容：
parallel需要 PHP 7.4 及以上版本，并且 PHP 必须以非 ZTS 模式编译。php -v输出应显示 PHP 版本 7.4 或更高，并且
Thread Safety为disabled。安装
parallel扩展：使用 PECL 安装
parallel：pecl install parallel
注意： 如果使用 Homebrew 安装 PHP，可以通过以下命令安装
parallel：brew install php@8.0 pecl install parallel
配置 PHP 使用
parallel：在
php.ini中添加：extension=parallel.so
验证安装：
php -m | grep parallel
应输出：
parallel
基本使用示例¶
以下是一个使用 parallel 扩展创建和管理线程的简单示例。
<?php
// 确保在 CLI 环境中运行，并且已安装 parallel 扩展
use parallel{Runtime, Future};
// 定义任务
function task($threadNumber) {
if ($threadNumber % 2 == 0) {
echo "线程 {$threadNumber} 是偶数。
";
} else {
echo "线程 {$threadNumber} 是奇数。
";
}
// 模拟耗时任务
sleep(1);
echo "线程 {$threadNumber} 完成任务。
";
return "结果 {$threadNumber}";
}
// 创建多个线程
$runtimes = [];
$futures = [];
for ($i = 1; $i <= 5; $i++) {
$runtime = new Runtime();
$futures[] = $runtime->run("task", [$i]);
$runtimes[] = $runtime;
}
// 等待所有线程完成并获取结果
foreach ($futures as $future) {
$result = $future->value();
echo "收到: {$result}
";
}
echo "所有线程已完成。
";
?>
执行结果：
线程 1 是奇数。
线程 2 是偶数。
线程 3 是奇数。
线程 4 是偶数。
线程 5 是奇数。
线程 1 完成任务。
收到: 结果 1
线程 2 完成任务。
收到: 结果 2
线程 3 完成任务。
收到: 结果 3
线程 4 完成任务。
收到: 结果 4
线程 5 完成任务。
收到: 结果 5
所有线程已完成。
说明：
Runtime 类：代表一个并行执行的运行时环境。
Future 类：代表一个异步执行的任务的结果。
task 函数：定义线程执行的任务。
创建和启动线程：通过
new Runtime()创建运行时实例，然后使用run()方法执行任务。等待并获取结果：通过
Future的value()方法获取任务结果。
优势：
简洁性：代码更简洁，易于理解和维护。
现代化：与
pthreads相比，parallel更适合现代 PHP 版本，并提供更好的性能。任务隔离：每个
Runtime是独立的进程，提供更好的隔离和安全性。
注意事项：
资源管理：每个
Runtime都是一个独立的进程，创建大量Runtime可能会消耗过多系统资源。数据共享：
parallel使用共享内存或消息传递来传递数据，避免直接共享变量。
替代方案：多进程和异步编程¶
除了使用多线程扩展，还可以通过多进程或异步编程实现并发处理。
多进程：pcntl 扩展¶
pcntl 是 PHP 的一个扩展，允许创建和管理子进程。适用于需要执行多个独立任务的场景。
示例代码：
<?php
// 确保在 CLI 环境中运行，并且已启用 pcntl 扩展
$processes = 5;
for ($i = 1; $i <= $processes; $i++) {
$pid = pcntl_fork();
if ($pid == -1) {
// 创建子进程失败
die('无法创建子进程');
} elseif ($pid) {
// 父进程，继续创建下一个子进程
continue;
} else {
// 子进程，执行任务
if ($i % 2 == 0) {
echo "子进程 {$i} 是偶数。
";
} else {
echo "子进程 {$i} 是奇数。
";
}
sleep(1);
echo "子进程 {$i} 完成任务。
";
exit(0); // 子进程退出
}
}
// 父进程等待所有子进程完成
while (pcntl_waitpid(0, $status) != -1) {
$status = pcntl_wexitstatus($status);
}
echo "所有子进程已完成。
";
?>
执行结果：
子进程 1 是奇数。
子进程 2 是偶数。
子进程 3 是奇数。
子进程 4 是偶数。
子进程 5 是奇数。
子进程 1 完成任务。
子进程 2 完成任务。
子进程 3 完成任务。
子进程 4 完成任务。
子进程 5 完成任务。
所有子进程已完成。
优点：
兼容性高：无需额外安装扩展，
pcntl通常随 PHP 一起提供。轻量级：子进程相对独立，避免共享内存问题。
缺点：
进程开销：创建大量子进程可能消耗大量系统资源。
复杂性：进程间通信和管理较为复杂。
异步编程：ReactPHP 和 Amp¶
异步编程通过事件循环实现并发处理，适用于 I/O 密集型任务，如网络请求、文件操作等。
示例：使用 ReactPHP 进行异步处理
安装 ReactPHP：
使用 Composer 安装：
composer require react/event-loop react/http
编写异步代码：
<?php require 'vendor/autoload.php'; use ReactEventLoopFactory; use ReactHttpBrowser; $loop = Factory::create(); $client = new Browser($loop); $urls = [ 'https://httpbin.org/delay/2', // 模拟延时 'https://httpbin.org/get', 'https://httpbin.org/delay/1', ]; foreach ($urls as $url) { $client->get($url)->then( function (PsrHttpMessageResponseInterface $response) use ($url) { echo "请求 {$url} 完成，状态码: " . $response->getStatusCode() . " "; }, function (Exception $e) use ($url) { echo "请求 {$url} 失败，错误: " . $e->getMessage() . " "; } ); } $loop->run(); ?>
执行结果：
请求 https://httpbin.org/delay/1 完成，状态码: 200 请求 https://httpbin.org/delay/2 完成，状态码: 200 请求 https://httpbin.org/get 完成，状态码: 200
优点：
高效：适用于 I/O 密集型任务，减少等待时间。
资源友好：不需要创建多个进程或线程，节省系统资源。
缺点：
学习曲线：异步编程模型与同步编程不同，需适应事件驱动的思维方式。
不适合 CPU 密集型任务：异步编程在处理计算密集型任务时效果有限。
最佳实践与注意事项¶
选择合适的方法：
多线程（
pthreads或parallel）：适用于需要共享内存和同时处理多个任务的场景。多进程（
pcntl）：适用于需要执行独立任务且不需要共享内存的场景。异步编程（ReactPHP、Amp）：适用于 I/O 密集型任务，如网络请求、文件操作等。
资源管理：
线程与进程：合理控制并发数量，避免过多线程或进程导致系统资源耗尽。
内存管理：确保及时释放不再使用的资源，避免内存泄漏。
错误处理：
异常捕获：在线程或子进程中捕获并处理异常，防止整个程序崩溃。
日志记录：记录并发任务的执行情况和错误信息，便于调试和维护。
同步与共享资源：
锁机制：在多线程环境中，使用锁机制（如互斥锁）保护共享资源，避免竞争条件。
数据隔离：尽量避免共享内存，使用消息传递或其他隔离方法减少复杂性。
性能优化：
合理分配任务：将任务合理分配给线程或进程，避免负载不均。
使用高效的扩展：选择性能优越的扩展（如
parallel相对于pthreads）以提升并行处理效率。
总结¶
虽然 PHP 不是为多线程设计的语言，但通过使用扩展（如 pthreads 或 parallel）以及多进程和异步编程技术，仍然可以在命令行环境中实现并行处理。以下是关键要点：
pthreads扩展：适用于 PHP 7.2 及以下版本，需要 PHP 以 ZTS 模式编译。已不再积极维护，推荐使用parallel作为替代。parallel扩展：适用于 PHP 7.4 及以上版本，不需要 ZTS 模式，提供更现代和高效的并行处理能力。多进程（
pcntl）：适用于需要执行独立任务的场景，适合不需要共享内存的情况。异步编程（ReactPHP、Amp）：适用于 I/O 密集型任务，提升程序的响应速度和资源利用率。
