什么是異步編程？

當(dāng)使用PHP編寫的應(yīng)用程序I/O任務(wù)時，程序會在執(zhí)行某個任務(wù)之前，一定要等待之前的任務(wù)完成，這時CPU會有很多時間處于空閑狀態(tài)，這不僅會降低應(yīng)用程序性能，還會降低硬件利用率。比如，當(dāng)程序需要從數(shù)據(jù)庫中讀取大量的數(shù)據(jù)時，由于需要等待I/O操作完成，程序的執(zhí)行速度會非常緩慢。

因此，我們通過事件庫，在程序執(zhí)行的過程中，不需要等待某個任務(wù)完成才能執(zhí)行下一個任務(wù)。這種編程模式可以極大地提高程序的效率和響應(yīng)速度，尤其在處理復(fù)雜的I/O操作時表現(xiàn)得更為出色，而這就是異步編程。

Amphp

Amphp/Amp 是一個輕量級、高效的PHP異步庫，為開發(fā)人員提供了一種處理I/O密集型任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)操作的新方式。它基于coroutine（協(xié)程）模型，讓你能夠編寫出并發(fā)執(zhí)行的任務(wù)，從而最大化服務(wù)器資源利用率，提高應(yīng)用性能。

核心技術(shù)

Amp的核心是它的事件循環(huán)和coroutine（協(xié)程）支持。事件循環(huán)監(jiān)聽系統(tǒng)級別的事件，如文件描述符的狀態(tài)變化或定時器觸發(fā)，而coroutine則允許代碼在不阻塞主線程的情況下進行暫停和恢復(fù)。這種設(shè)計使得開發(fā)者可以以同步代碼的風(fēng)格編寫異步程序，降低了異步編程的學(xué)習(xí)曲線。

此外，Amp還提供了Promise/Try機制，這是一套處理異步操作成功與失敗的工具。通過Promise對象，你可以輕松地鏈?zhǔn)教幚懋惒讲僮?，并?yōu)雅地處理錯誤。

應(yīng)用場景

• 網(wǎng)絡(luò)I/O： Amp非常適合處理大量HTTP請求、TCP連接或其他網(wǎng)絡(luò)通信，如：Websocket。它可以并行處理這些連接，顯著提升Web服務(wù)的吞吐量。
• 數(shù)據(jù)庫交互： 異步數(shù)據(jù)庫操作可以大大提高數(shù)據(jù)讀取和寫入的速度，尤其是在需要處理多個查詢時。
• 文件系統(tǒng)操作： 讀寫大文件或者遍歷大量目錄時，Amp可以通過異步操作避免阻塞主線程。
• 后臺任務(wù)： 對于耗時較長的后臺任務(wù)，如數(shù)據(jù)處理、爬蟲或批量更新，Amp可以實現(xiàn)更快的執(zhí)行速度。

AMPHP是一個事件驅(qū)動的PHP庫集合，設(shè)計時考慮了纖程和并發(fā)性。amphp/amp專門提供了future和cancellation作為異步編程的基本原語。我們現(xiàn)在使用Revolt，而不是使用amphp/amp發(fā)布事件循環(huán)實現(xiàn)。

PHP大量使用PHP 8.1附帶的纖程來編寫異步代碼，就像同步、阻塞代碼一樣。與早期版本相比，不需要基于生成器的協(xié)程或回調(diào)。與線程類似，每個纖程都有自己的調(diào)用堆棧，但纖程由事件循環(huán)協(xié)同調(diào)度。使用Amp\async()并發(fā)運行。

動機

傳統(tǒng)上，PHP遵循順序執(zhí)行模型。PHP引擎按順序一行接一行地執(zhí)行。然而，程序通常由多個獨立的子程序組成，這些子程序可以同時執(zhí)行。

如果查詢數(shù)據(jù)庫，則以阻塞方式發(fā)送查詢并等待數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的響應(yīng)。一旦你有了答案，你就可以開始做下一件事。我們可以發(fā)送下一個數(shù)據(jù)庫查詢，或者對一個API執(zhí)行HTTP調(diào)用，而不是坐在那里什么也不做。讓我們利用我們通常花在等待I/O上的時間！

Revolt允許這樣的并發(fā)I/O操作。我們通過避免回調(diào)來保持低認知負荷。我們的API可以像任何其他庫一樣使用，除了它們也可以并發(fā)工作，因為我們在后臺使用了非阻塞I/O。使用Amp\async()并發(fā)運行，并在需要時使用Future::await()等。

多年來，在PHP中實現(xiàn)并發(fā)的技術(shù)有很多，例如PHP 5中的回調(diào)和生成器。這些方法都有“你的函數(shù)是什么顏色”的問題，我們通過PHP 8.1中的Fibers解決了這個問題。它們允許多個獨立調(diào)用堆棧的并發(fā)性。

纖程由事件循環(huán)協(xié)同調(diào)度，這就是為什么它們也被稱為協(xié)程。重要的是要理解，在任何給定的時間只有一個協(xié)程在運行，所有其他協(xié)程在此期間暫停。

你可以將協(xié)程比作一臺使用單個CPU內(nèi)核運行多個程序的計算機。每個程序都有一個執(zhí)行時間段。然而，協(xié)程并不是搶占式的。他們沒有固定的時間。他們必須主動給予事件循環(huán)的控制權(quán)。

任何阻塞I/O函數(shù)在等待I/O時阻塞整個進程。你會想要避開他們。如果你還沒有閱讀安裝指南，可以看看Hello World示例，它演示了阻塞函數(shù)的效果。AMPHP提供的庫避免了I/O阻塞。

安裝

此包可以作為Composer依賴項安裝。

composer require amphp/amp

如果您使用這個庫，很可能希望使用Revolt來調(diào)度事件，您應(yīng)該單獨要求Revolt，即使它是作為依賴項自動安裝的。

composer require revolt/event-loop

這些包為PHP中的異步/并發(fā)應(yīng)用程序提供了基本的構(gòu)建塊。我們提供了很多建立在這些基礎(chǔ)上的軟件包。

例如以下

• amphp/byte-stream提供流抽象
• amphp/socket為UDP和TCP（包括TLS）提供套
• amphp/parallel提供并行處理以利用多個CPU內(nèi)核并卸載阻塞操作
• amphp/http-client提供HTTP/1.1和HTTP/2客戶端
• amphp/http-server提供HTTP/1.1和HTTP/2應(yīng)用服務(wù)器
• amphp/mysql和amphp/postgres用于非阻塞數(shù)據(jù)庫訪問

要求

此軟件包需要PHP 8.1或更高版本。無需擴展！僅當(dāng)應(yīng)用需要大量并發(fā)套接字連接時才需要擴展，通常此限制配置為最多1024個文件描述符。

使用

協(xié)程

協(xié)同程序是可中斷的功能。在PHP中，它們可以使用纖程來實現(xiàn)。

以前版本的JavaScript使用生成器來實現(xiàn)類似的目的，但是纖程可以在調(diào)用堆棧中的任何地方中斷，這使得以前的樣板文件（如Amp\call()）變得不必要。

在任何給定的時間，只有一個纖程在運行。當(dāng)協(xié)程掛起時，協(xié)程的執(zhí)行會暫時中斷，允許其他任務(wù)運行。一旦計時器到期，流操作可能，或任何等待的Future完成，執(zhí)行將恢復(fù)。

協(xié)同程序的低級掛起和恢復(fù)由Revolt的SuspensionAPI處理。

<?php

require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';

use Revolt\EventLoop;

$suspension = EventLoop::getSuspension();

EventLoop::delay(5, function () use ($suspension): void {
    print '++ Executing callback created by EventLoop::delay()' . PHP_EOL;

    $suspension->resume(null);
});

print '++ Suspending to event loop...' . PHP_EOL;

$suspension->suspend();

print '++ Script end' . PHP_EOL;

在Revolt事件循環(huán)上注冊的回調(diào)會自動作為協(xié)程運行，掛起它們是安全的。除了事件循環(huán)API，Amp\async()還可以用來啟動獨立的調(diào)用棧。

<?php

use function Amp\delay;

require __DIR__ . '/vendor/autoload.php';

Amp\async(function () {
    print '++ Executing callback passed to async()' . PHP_EOL;

    delay(3);

    print '++ Finished callback passed to async()' . PHP_EOL;
});

print '++ Suspending to event loop...' . PHP_EOL;
delay(5);

print '++ Script end' . PHP_EOL;