[转]徐汉彬：PHP7和HHVM的性能之争

【导读】徐汉彬曾在阿里巴巴和腾讯从事4年多的技术研发工作，负责过日请求量过亿的Web系统升级与重构，目前在小满科技创业，从事SaaS服务技术建设。最近，PHP7和HHVM的性能之争成为了一个讨论热点，它们都在提升PHP执行性能方面取得了突破性的进展。这篇文章，参考了两个社区的技术新进展，为大家科普和介绍它们的性能之争。 

在PHP程序员中，曾经流传着一个段子：

某女：你能让这个论坛的人都吵起来，我就跟你吃饭。 
PHP程序员：PHP是世界上最好的语言！ 
某论坛炸锅了，各种吵架……  
某女：服了你了，我们走吧！ 
PHP程序员：今天不行，我一定要说服他们，PHP必须是最好的语言。

好了，我们言归正传，语言本身无分好坏，只是在各自使用的场景中解决不同的问题。互联网的时代车轮是很快的，随着移动互联网的到来，在短短四年多的时间里，移动端技术发展横扫全球。与此同时，各种语言群雄并起，而昔日辉煌的PHP从原来的编程语言的榜单看，下降到第六位（2014年12月榜单）。于是，唱衰PHP的声音此起彼伏。

这个结构体将会占据远比C变量多得多的内存，PHP中定义方式如下：

$a = 200;//这变量将实际占用对比C变量很多倍的存储空间。

其实对PHP来说，无论存储什么类型的数据，都是用上述“通杀”的结构体实现。为了兼容PHP程序员的变量类型“乱入”，PHP做到了对开发者的友好，但是对执行引擎很残酷。单个变量内存消耗可能还不明显，一旦用到PHP的数组等，则复杂度指数上升（数组的实现是HashTable）。然后，Zend引擎执行时，将这些PHP代码编译为opcode（PHP的中间字节码，格式有点类似于汇编），由Zend引擎逐行解释执行。

无论是字符串的连接操作，还是数组的简单修改等，几乎都是“PHP程序员一句话，Zend引擎跑断腿”的节奏。因此，同样的操作，对比C来说，PHP消耗了更多的CPU和内存等系统资源。除此之外，还有内存自动回收、变量类型判断等等，都会增加系统资源的消耗。

例如，我用纯PHP实现的快速排序函数和原生sort函数，排序10000个整型数字，来做一个耗时对比，结果如下：

通常情况下，PHP执行效率的排行是：

1. 最快的是PHP语言结构（isset、echo等），PHP语言的一部分（它们根本不是函数）。
2. 然后比较快的就是PHP的原生和拓展函数。PHP拓展，基于Zend API之上，用C实现的功能，执行效率和C++/Java是属于同一个数量级的。
3. 真正慢的就是，我们通过PHP自己写的代码和函数。例如，假如我们使用的比较重的纯PHP实现的框架，因为框架本身的模块很多，所以，会明显拖累语言层面的执行效率，同时占据更多的内存。（国内的Yaf框架，以拓展的方式实现，因此执行效率远快于纯PHP写的框架）

普通的PHP代码，因为无法固定变量的类型，需要额外添加判断类型的逻辑代码，这样PHP代码是不利于CPU执行和优化的。因此，HHVM通常需要用到Hack写法（为了兼容某种特性而额外添加的技巧性质的代码）的PHP代码来“配合”，就是为了让变量类型固定，方便虚拟机编译执行。PHP追求以一种形式来容纳一切类型，而Hack则可以将被容纳的一切标记上确定的类型。

PHP代码的Hack写法的例子：

不过，从具体业务场景来看，HHVM和PHP7的差距并没有那么大，以WordPress开源博客首页为测试场景的结果中，他们目前的差距并不明显。 

因为项目仍然处于开发中的原因，从表格中，可以看见的特性描述都比较模糊。肯定有更多的其他特性，只是尚未公布。下面的这些，是从PHP社区看见的，因为PHP7是一个开发中的项目，下面的这些也不一定准确，不过，不妨碍我们一起来看看。

1. PHPNG（PHP next generation，下一代PHP），对Zend执行引擎本身的各种性能优化，其中JIT，可能会实现在Zend Opcache组件中。
2. AST（Abstract Syntax Tree，抽象语法树），目的是在PHP编译过程引入一个中间件，替代直接从解释器吐出opcode的方式。让解释器和编译器解耦，可以减少大量Hack代码，同时，让实现更容易理解和维护。
3. uniform variable syntax（统一变量语法），引入一种内部一致和完整的变量语法，让PHP的解析器更完整地支持各种类型的变量。部分变量的用法需要调整，例如变量的变量$$a等。
4. 支持integer semantics（整型语义），例如NaN、Infinity、<<、>>，修正list()的一致性等等。

上面的特性中，最令人期待的就是PHPng的性能优化，PHP社区已经放出了一些性能的测速数据。从数据上看，PHPng的执行性能比起项目启动之初，已经有接近1倍的提升。这个成绩已经非常不错，况且，最关键的是PHP7的优化计划还有很多尚未完成。等到都全部完成了，相信我们可以看见一个性能更高的PHP7。

这测速数据是来自于PHP社区（wiki.php.net/phpng），截取了一部分的数据：

简单翻译下：

• 综合测试速度提升35%。
• 在实际应用场景有20%-70%的速度提升（WordPress首页有60%的提升）
• 更少的内存消耗
• 支持大部分常用的SAPIs
• 支持大部分的PHP拓展绑定到资源分配（69个完成，6个待迁移）
• 提供堪比HHVM3.3.0的执行速度

2. PHP的弱类型争议

PHP被争议的特点很多，但是随着语言版本的发布和完善，功能和特性方面的批评开始变少了。但是，PHP的“弱类型”特性，却明显受到更多的争议，从HHVM通过Hack的方式直接“去掉”了“弱类型”特性可以看出，HHVM并不喜欢“弱类型”特性。然而，在我们很多PHP程序员的眼中，这却是PHP的重要优点之一。PHP里的变量被设计得随性和飘逸，海纳百川，一切皆可包容，不是让语言显得更为简单吗/p>

实际上，有些人认为它是个严重的问题，对于“弱类型”的批评观点大致如下：

1. 在“严谨”的语言中，通常是预先定义好一个变量的类型，自始至终，变量的类型是固定的，使用范围也是固定。而PHP的变量，通常我们只能看见它名字，类型大部分都不可以预先定义，并且还可以随意改变。（内存分配不好管理）
2. 为了兼容弱类型特性，PHP需要实现大量兼容代码，包括类型判断、类型转换、存储方式等，增加了语言内部的复杂度。（执行效率低下）
3. 变量的类型是不可控的，在执行过程中存在大量的“隐性类型转换”，容易产生不可预知的结果。（这里的确需要强调，PHP的类型转换是个必须掌握的点，各种类型的互相转换的可能会产生很多问题，尤其是初学PHP的同学哈）

他们认为，这些都不符合“所见即所得”的简单性，而语法严谨的语言更高效率，也更容易“理解”。

受到类似批评的还有Javascript等语言，因为它在这个问题上的表现是一样的。但是，一门语言最终被大规模使用，必然有它们的道理。PHP成为Web服务开发的首选脚本语言，Javascript则直接称霸Web前端领域，能走到这一步都不可能是偶然因素，开发者们用脚投票选择了它们。编程语言是人类和机器沟通的桥梁，终极追求是实现“人人皆可编程”的宏伟目标。

纵观语言发展历史，从0和1的机器码开始，到汇编语言，然后到C语言，再到动态脚本语言PHP。执行效率呈指数下降，但是，学习门槛也呈指数降低。PHP语言不仅屏蔽了C的内存管理和指针的复杂性，而且更进一步屏蔽了变量类型的复杂性。提升了项目开发的效率，降低了学习的门槛，但同时牺牲了一定的执行性能。然后，HHVM的Hack给我们一种“回归原始”的感觉，重新引入了变量的复杂性。当然，不同的语言解决不同场景下的问题，并不能够一概而论。

小结

HHVM对PHP的性能提升，让人眼前一亮，而磨刀霍霍的PHP7则让人万分期待。两者都是极其优秀的开源项目，都在不断前进和发展中。就目前而言，因为距离PHP7正式版的发布还有比较长的一段时间，所以当前性能优化方案的首选当然是HHVM。不过，就我个人而言，我比较看好PHP7，因为它更能做到PHP代码的向下兼容。如果两者性能相差不大，我会选择简单的那个。

参考资料：

• https://wiki.php.net/rfc/php7timeline
• https://wiki.php.net/phpng
• http://hhvm.com/

文章来源：http://www.csdn.net/article/2014-12-25/2823234

来源：黑夜路人