認識PHP8

有痣青年發表於2021-01-05
PHP

　　PHP 團隊於2020年11月26日宣佈 PHP 8 正式釋出！這意味著將不會有 PHP 7.5 版本。PHP8 目前正處於非常活躍的開發階段，所以在接下來的幾個月裡，情況可能會發生很大的變化。我也分享一些研究PHP 8 的心得，希望PHPer大家一起共同進步。首先說一下最受關注的JIT。　

JIT

　　由於 PHP 8 是一個新的大版本，因此升級版本，程式碼被破壞的可能性更高。如果專案始終保持執行 PHP 的最新版本，那麼升級相對來說就會輕鬆很多，因為在 7. * 版本中，大多數重大更改均已棄用。除重大更改外，PHP 8 還帶來了一些不錯的新功能，比如說 JIT 編譯器 , 聯合型別 , 屬性，以及更多。很多人可能對JIT有很深的誤解，覺得引入JIT之後效能就能提高10倍跟V8平起平坐了，事實上不是這樣的。JIT技術的水很深，動態語言的JIT尤其困難，V8的誕生幾乎可以說是一個技術奇蹟。以PHP社群的技術水平，我謹慎地不看好他們解決這個問題的能力，畢竟Facebook的HHVM也沒有完全解決，最後是靠Hacklang補全PHP的語法功能之後才基本圓滿解決的。

 

　　動態語言的JIT本質要解決的問題之中，生成彙編只是一小部分，對於弱型別和動態型別語言來說，優化記憶體佈局也是重點。例如，對於JavaScript和Python來說，以前物件內部是一個HashMap，這種資料結構的訪問效率比較低，導致訪問物件的每個屬性都很慢，在JIT之後會將它優化成類似C++的平鋪式的佈局，將屬性的值按順序放在特定的位置上，這就帶來一些新的要求：

　　1. 沒有型別標註的情況下，JIT只能猜測型別而無法肯定，那麼使用優化的型別佈局之前需要進行額外的檢測，判斷是否的確為預想的型別；

　　2. 屬性的型別也需要進一步推測，使用時也需要檢驗；

　　3. JavaScript、Python乃至PHP都支援在物件建立之後為它新增新的屬性。之前符合推測的型別後來新增或者刪除了屬性，要怎麼處理？

 

　　除此之外，呼叫函式時候如何優化呼叫開銷也是一個重點，本質上跟優化物件的記憶體佈局是類似的，可以將傳入引數看成是構建一個有多個屬性的物件，每個屬性的型別不同。區域性變數也需要有選擇性地優化到暫存器、棧和堆當中。

　　PHP在這裡的優勢是支援型別標註，缺點是所有Hacklang裡面修改掉的部分：

　　1. 不支援泛型，尤其是array型別不支援泛型。將一個變數型別標註為array幾乎沒有任何幫助，PHP中的array可以是順序表也可以是hashmap，還可以混著，value的型別也不確定，這些都對型別優化有很高要求。Hacklang就推薦廢掉array改用vector等幾個確定型別且支援泛型的資料結構。

　　2. reference這個功能，這個功能非常容易成為記憶體佈局優化的障礙，也會阻礙JIT生成高效程式碼，尤其是陣列中可以儲存reference這件事，JIT編譯器完全無法從字面上判斷某條對array元素賦值的語句是否會影響環境中的其它變數的值。這也是為什麼Hacklang直接刪掉了這個功能。

　　3. 其他參考Hacklang的變更

　　之前版本（PHP7）摳直譯器實現帶來的效能優化也會是一個阻礙，JIT的時候這些都得放棄掉，因為記憶體佈局不一樣了，這樣可能導致最初的時候許多應用JIT反而變慢。所以，PHP8如果解決不了這些問題，最大的可能是許多microbenchmark速度大幅上升，但整體應用效能持平，自娛自樂。

 

 

聯合型別

　　考慮到 PHP 動態語言型別的特性，現在很多情況下，聯合型別都是很有用的。聯合型別是兩個或者多個型別的集合，表示可以使用其中任何一個型別。

public function foo(Foo|Bar $input): int|float;

　　聯合型別中不包含 void，因為 void 表示的含義是 “根本沒有返回值”。 另外，可以使用 |null 或者現有的 ? 表示法來表示包含 nullable 的聯合體 ：

public function foo(Foo|null $foo): void;

public function bar(?Bar $bar): void;

 

 

屬性

　　屬性在其他語言中通常被稱為 註解 ，提供一種在無需解析文件塊的情況下將後設資料新增到類中的方法。

use App\Attributes\ExampleAttribute;

<<ExampleAttribute>>
class Foo
{
    <<ExampleAttribute>>
    public const FOO = 'foo';

    <<ExampleAttribute>>
    public $x;

    <<ExampleAttribute>>
    public function foo(<<ExampleAttribute>> $bar) { }
}

 

 

新增 static 返回型別

　　儘管已經可以返回 self，但是 static 直到 PHP 8 才是有效的返回型別 。考慮到 PHP 具有動態型別的性質，此功能對於許多開發人員將非常有用。

class Foo
{
    public function test(): static
    {
        return new static();
    }
}

 

 

新增 mixed 型別

　　有人將其稱為必要的邪惡產物：因為mixed 型別讓許多人感覺十分混亂。然而，缺少型別在 PHP 中會導致很多情況：

  • 函式不返回任何內容或返回空值
  • 我們需要多種型別的一種型別
  • 我們需要的是 PHP 中不能進行型別提示的型別

　　因為上述原因，新增 mixed 型別是一件很棒的事兒。mixed 本身可以代表下列型別中的任一型別：

  • array
  • bool
  • callable
  • int
  • float
  • null
  • object
  • resource
  • string

　　請注意，mixed 不僅僅可以用來作為返回型別，還可以用作引數和屬性型別。

 

　　另外，還需要注意，因為 mixed 型別已經包括了 null，因此 mixed 型別不可為空。下面的程式碼會觸發致命錯誤：

// 致命錯誤：混合型別不能為空，null已經是混合型別的一部分。
function bar(): ?mixed {}

 

 

throw 表示式

　　將 throw 從一個語句更改為一個表示式，這使得可以在很多新地方丟擲異常：

$triggerError = fn () => throw new MyError();

$foo = $bar['offset'] ?? throw new OffsetDoesNotExist('offset');

 

 

允許對物件使用 ::class

　　一個很小但是很有用的新特性：現在可以在物件上使用 :: class ，而不必在物件上使用 get_class() ，它的工作方式跟 get_class() 相同。

$foo = new Foo();

var_dump($foo::class);

 

 

Non-capturing catches

　　在 PHP 8 之前，無論何時你想要捕獲一個異常，你都需要先將其儲存到一個變數中，不管這個變數你是否會用到。通過 Non-capturing catches 你可以忽略變數，所以替換下面的程式碼：

try {
    // 執行錯誤程式碼段
} catch (MySpecialException $exception) {
    Log::error("錯誤");
}

　　你現在可以這麼做：

try {
    // 執行錯誤程式碼段
} catch (MySpecialException) {
    Log::error("錯誤");
}

　　請注意，必須始終指定型別，不允許將 catch 留空，如果你想要捕獲所有型別的異常和錯誤，需要使用 Throwable 作為捕獲型別。

 

新增 str_contains() 函式

　　這是早該出現的函式，我們最終不必再依賴 strpos 來知道一個字串是否包含另一個字串。

　　無需這樣做：

if (strpos('string with lots of words', 'words') !== false) { /* … */ }

　　現在可以這樣了：

if (str_contains('string with lots of words', 'words')) { /* … */ }

 

 

新增 str_starts_with() 和 str_ends_with() 函式

　　也是一組早該出現的函式，顧名思義：

str_starts_with('haystack', 'hay'); // true
str_ends_with('haystack', 'stack'); // true

 

 

重新分類的錯誤資訊

許多以前僅觸發警告或通知的錯誤已轉換為適當的錯誤。以下警告已更改。

  • 變數未定義：Error 異常代替通知
  • 陣列索引未定義：警告代替通知
  • 除以零：DivisionByZeroError 異常代替警告
  • 嘗試新增 / 移除非物件的屬性 '% s' ：Error 異常代替警告
  • 嘗試修改非物件的屬性 '% s' ：Error 異常代替警告
  • 嘗試分配非物件的屬性 '% s' ：Error 異常代替警告
  • 從空值建立預設物件：Error 異常代替警告
  • 嘗試獲取非物件的屬性 '% s' ：警告代替通知
  • 未定義的屬性：% s::$% s：警告代替通知
  • 無法新增元素到陣列，因為下一個元素已被佔用：Error 異常代替警告
  • 無法在非陣列變數中銷燬偏移量：Error 異常代替警告
  • 無法將標量值用作陣列：Error 異常代替警告
  • 只有陣列和 Traversables 可以被解包：TypeError 異常代替警告
  • 為 foreach () 提供了無效的引數：TypeError 異常代替警告
  • 偏移量型別非法：TypeError 異常代替警告
  • isset 或 empty 中的偏移量型別非法：TypeError 異常代替警告
  • unset 中的偏移量型別非法：TypeError 異常代替警告
  • 陣列到字串的轉換：警告代替通知
  • 資源 ID#% d 用作偏移量，轉換為整數 (% d)：警告代替通知
  • 發生字串偏移量轉換：警告代替通知
  • 未初始化的字串偏移量：% d：警告代替通知
  • 無法將空字串分配給字串偏移量：Error 異常代替警告
  • 提供的資源不是有效的流資源：TypeError 異常代替警告

 

@ 運算子不再使致命錯誤不提醒

　　@符是一個偷懶解決問題的辦法，此更改可能會使 PHP 8 之前的版本被 @ 隱藏的錯誤再次顯示出來。請確保在生產伺服器上設定了 display_errors=Off ！

 

預設錯誤報告級別

　　現在的預設錯誤報告級別是 E_ALL 而不是之前的除 E_NOTICE 和 E_DEPRECATED 的所有內容。這意味著可能會彈出許多錯誤，這些錯誤以前曾被忽略，儘管在 PHP 8 之前的版本中可能已經存在。

 

預設 PDO 錯誤模式

　　這個改動很坑，PDO 的預設錯誤模式改為靜默。這意味著當出現 SQL 錯誤時，除非開發人員實現了自己的錯誤處理，否則不會發出任何錯誤或警告，也不會引發任何異常。

 

串聯優先順序

　　在 PHP 7.4 中已廢棄，在8.0開始生效。如果你像這樣子書寫：

echo "sum: " . $a + $b;

　　PHP 以前會如是理解：

echo ("sum: " . $a) + $b;

　　PHP 8 ：

echo "sum: " . ($a + $b);

 

 

暫時就講這些比較有用的新特性吧，一些不常用的就不浪費大家時間了。

 

 

關於萬眾期待的JIT，我還想說一些，JIT會讓我的專案更快嗎？

　　

　　很有可能並不明顯。也許不是我們期望的答案：在一般情況下，用PHP編寫的應用程式是I/O繫結的，然而JIT在CPU繫結的程式碼上工作得最好。

關於I/O繫結和CPU繫結最簡單的說法是：

  • 如果我們能夠改進（減少、優化）它所做的I/O，那麼一段I/O繫結的程式碼將會執行得更快。
  • 如果我們能夠改進（減少、優化）CPU正在執行的指令，或者（神奇地）提高CPU的時鐘速度，那麼一段CPU限制的程式碼就會執行得更快。
  • 一段程式碼或一個應用程式可以是I/O繫結、CPU繫結，或者與CPU和I/O同等繫結。
  • 一般來說，PHP應用程式往往是I/O繫結的——減慢它們速度的是它們正在執行的I/O——連線、讀取和寫入資料庫、快取、檔案、套接字等等。

PHP實際上相當快，它是世界上解釋速度最快的語言之一。Zend VM呼叫與I/O無關的函式，和在機器程式碼中進行相同的呼叫之間，沒有顯著的區別。而PHP的瓶頸也從來不是其他的，正是I/O。

 

 

所以JIT好像沒什麼用？

　　其實不然，引入JIT總體來講是一個積極正面的發展：

  1. 目前已經很難通過常規手段提升 PHP 的效能，JIT 基本上是目前效能提升的唯一手段；
  2. JIT 帶來的效能提升可以讓 PHP 在更多使用場景（ CPU 密集）中發揮作用；
  3. 可以使用 PHP 來開發內建函式，而不用擔心效能方面的問題。這一方面可以加速語言的發展（更多PHPer可以參與進來），同時也可以減少目前使用 C 開發內建函式，容易出現的記憶體管理、溢位等問題。

　　JIT的引入，對整個語言的使用場景擴充套件，及語言生態發展有很深遠的意義。語言可以有侷限，但是人擁有無限可能。許多PHPer把自己侷限在web一個角落內裡。JIT的引入，現在人人都可以去擁抱PHP帶來的轉變與生態：Swoole解決了IO密集場景問題，JIT解決了運算密集場景問題，未來PHP的發展更讓人期待。

 

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