【專訪 PHP 之父】PHP7 效能翻倍關鍵大揭露

　　20歲老牌網頁程式語言PHP，最快將在10月底釋出PHP 7新版，這是十年來的首次大改版，最大特色是在效能上的大突破，能比前一版PHP 5快上一倍，PHP之父Rasmus Lerdorf表示，甚至能比HHVM虛擬機器下的PHP程式效能更快。

　　HHVM 是臉書為自家網站特性而量身客制的PHP優化機制，不見得適用任何網站。但Rasmus Lerdorf表示，新版目標之一就是要讓任何網站開發者，就連使用開發框架Drupal、開源電子商務系統Opencart時，都能有不輸使用HHVM 技術的效能。在新版發表前夕，他也趁來臺參加PHPConf Taiwan年會時，分享PHP 7效能大突破的關鍵。

　　一個20年來歷經了多 次改版和無數次優化的成熟語言，還能有效能提高一倍的突破絕非易事，Rasmus Lerdorf坦言，不像一般新專案多半容易找出許多改進空間，新版PHP並非修改部分程式就達到了如此的成果。反而是，透過大量細節優化和效能累加 後，PHP 7才具備了不輸HHVM的執行效能。

　　Rasmus Lerdorf與PHP核心貢獻團隊花了許多心力減少程式運作時搬動的記憶體位數，由此加速執行的效能。例如，PHP中儲存變數的資料架構zval從24位 縮減至16位、Hashtable從72位減少至56位，並檢視PHP中的函式，思考有無任何改進效能的空間。

　　除了從減少記憶體的使用著手 外，Rasmus Lerdorf更檢視CPU的Cache line的運作原理，瞭解程式程式碼如何與CPU互動、編譯程式如何在新CPU架構下編譯程式程式碼等細節，確保PHP 7的程式程式碼符合現代CPU的架構。雖然每個專案的優化對效能貢獻都低於0.5%，但由於優化的專案很多，或是某項改善的功能會被應用程式反覆呼叫，整體 修正的綜效結果就能有如此大的進展。

　　受HHVM刺激，決定打造兼具效能與功能的PHP

　　Facebook為了優化PHP運作，搭配JIT編 譯而打造出虛擬機器HHVM。而HHVM雖然擁有快速的執行效能，其為特定用途優化的設計，只能滿足小部分的開發者。反之，Rasmus Lerdorf除了想提升PHP的效能表現外，也想要同時滿足高階使用者以及業餘使用者的需求，讓PHP 7成為兼備效能表現及通用功能的程式語言。

　　然而，開發符合市場上少部分人使用的程式語言並不是難事，但是PHP專案瞄準許多物件，必須同時符合業餘使用者及專業開發者需求的原則下，開發難以面面俱 到，因為總是會有部分族群的需求無法被滿足，「這就像拿水管大範圍的噴灑，而每個人衣服都會被水沾溼一點，但是不會有人的衣服完全溼透。」Rasmus Lerdorf比喻。

　　不使用外掛框架的PHP的運算效能表現都很優異，但是受到外加框架的影響，原本可以在數秒內處理上千個網頁要求的 PHP，效能大幅下降，變為只能處理數十個要求。Rasmus Lerdorf表示，在HHVM出現之前，相較於對PHP效能表現的要求，使用者比較在意PHP能否降低網頁開發的難度，而這些框架能讓開發者的工作變得 比較簡單。但是在Facebook推出HHVM後，引出許多重視PHP效能表現的使用者，讓Rasmus Lerdorf意識到許多使用者有效能表現的需求。他開始思考如何將HHVM的JIT架構與PHP融合。

　　但Rasmus Lerdorf表示，PHP與HHVM兩者在架構設計上相當不同，例如，HHVM的多執行緒架構並不是很穩固。此外，HHVM的可移植性並不佳，離可以在 Windows平臺上運作還有很大一段路，而PHP有很多開發者在Windows環境開發，而HHVM無法照顧到那些使用者。

　　Rasmus Lerdorf表示，他不能放棄PHP的主要架構，雖然他們曾經考慮過融合兩者，但是，HHVM在使用上有很多的限制。雖然HHVM對Facebook及 許多開發者是非常好的工具，但對於PHP專案來說，HHVM的使用範疇還不夠寬廣，只能符合Facebook或是Wikipedia等特定專案的需求。

　　非強型別語言的PHP，匯入JIT是難上加難

　　然而，在PHP中加入JIT編譯是件非常困難的事情。Rasmus Lerdorf表示，JIT必須學會辨認程式的運作模（Patterns），例如瞭解哪些部份為重要的程式程式碼，並且在程式運作前，預測程式被呼叫的時 機，或是哪些部分的程式會呼叫。

　　Rasmus Lerdorf比喻，在許多汽車中，JIT必須能預測哪部分的車子會右轉、哪部分的車子會左轉或是某些顏色汽車會直行，「而JIT必須要全部預測正確，否則效能會大大的降低。」但是，如果預測正確，程式執行效能則會大大提升。

　　在一般的程式語言的編譯中加入JIT已屬不易，Rasmus Lerdorf表示，由於PHP的動態屬性（dynamic）讓加入JIT是難上加難。他舉例，開發者宣告引數$a值為1，但不代表程式所有的$ a的值都為1，由於PHP中引數值可以很輕易地重新定義。在C語言中，當開發者宣告引數a為整數，則a永遠為整數。如果程式中有任何地方宣告a是整數以外 的型別，連編譯都無法執行。而因為C語言此種強型別的程式語言，「JIT可以預測變數a為整數，但是在PHP中，我們沒有這種奢侈。」他解釋，HHVM的 做法為當JIT得知a是整數型別後，則假設a永遠為整數。

　　而HHVM為了在使用JIT編譯，某種程度上受限了PHP的發展。HHVM的使用者 必須清楚宣告變數的性質，但是使用PHP的開發者，可以先宣告沒有性質的類別（Class），後續再指定類別的變數屬性。「在沒有任何限制下，將JIT加 入PHP是我們要做的事。」他表示，PHP必須顧及Wordpress、Drupal等框架的開發者，不能任意停止對此些框架的支援。故與HHVM相 比，PHP在打造JIT的條件限制更多。

　　但是，「這不代表我們不能做JIT。此外，我們也要控制PHP的發展走向。」Rasmus Lerdorf表示。

　　目前，PHP核心貢獻者之一的Dmitry Stogov開發一個原型JIT，並且使用某些實驗性的應用程式去測試運作。Rasmus Lerdorf表示，如果將此JIT用於執行某些重複性的運算或是迴圈程式，得以讓PHP 7效能又再快上10倍。

　　不過他也坦承，當此實驗性的JIT用於Wordpress時，並未得到任何加速效果，「我們想要打造的JIT不是要在大學課本上學到的東西，而是能在真實世 界中運作的JIT。」他表示。因為PHP一直都抱持如此的理想，試圖解決人們生活中的問題，並且能真實世界中線上環境中運作，而不只是存在課本中的理論。

　　Rasmus Lerdorf表示，在PHP剛問世時，他每天至少花16個小時開發PHP。但目前他已經逐漸減少投入開發，轉而投注心力在世界各地宣傳及演講。他打趣地 表示：「與其自己開發，不如激勵遠比我聰明，又願意一天花十八小時寫程式的人去開發PHP。」他表示，他的最終目標是PHP中沒有任何一行由他所撰寫的程 序程式碼，「任何在成長中的專案都不應該由一個開發者主導，老舊的程式程式碼應該被新的程式程式碼替換。」而他認為，其他開發者應該以此為目標。