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【精品问答】Java技术1000问(1)

问问小秘 2019-12-01 21:57:43 39926 浏览量 回答数 17

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在开始谈我对架构本质的理解之前,先谈谈对今天技术沙龙主题的个人见解,千万级规模的网站感觉数量级是非常大的,对这个数量级我们战略上 要重 视 它 , 战术上又 要 藐 视 它。先举个例子感受一下千万级到底是什么数量级?现在很流行的优步(Uber),从媒体公布的信息看,它每天接单量平均在百万左右, 假如每天有10个小时的服务时间,平均QPS只有30左右。对于一个后台服务器,单机的平均QPS可以到达800-1000,单独看写的业务量很简单 。为什么我们又不能说轻视它?第一,我们看它的数据存储,每天一百万的话,一年数据量的规模是多少?其次,刚才说的订单量,每一个订单要推送给附近的司机、司机要并发抢单,后面业务场景的访问量往往是前者的上百倍,轻松就超过上亿级别了。 今天我想从架构的本质谈起之后,希望大家理解在做一些建构设计的时候,它的出发点以及它解决的问题是什么。 架构,刚开始的解释是我从知乎上看到的。什么是架构?有人讲, 说架构并不是一 个很 悬 乎的 东西 , 实际 上就是一个架子 , 放一些 业务 和算法,跟我们的生活中的晾衣架很像。更抽象一点,说架构其 实 是 对 我 们 重复性业务 的抽象和我 们 未来 业务 拓展的前瞻,强调过去的经验和你对整个行业的预见。 我们要想做一个架构的话需要哪些能力?我觉得最重要的是架构师一个最重要的能力就是你要有 战 略分解能力。这个怎么来看呢: 第一,你必须要有抽象的能力,抽象的能力最基本就是去重,去重在整个架构中体现在方方面面,从定义一个函数,到定义一个类,到提供的一个服务,以及模板,背后都是要去重提高可复用率。 第二, 分类能力。做软件需要做对象的解耦,要定义对象的属性和方法,做分布式系统的时候要做服务的拆分和模块化,要定义服务的接口和规范。 第三, 算法(性能),它的价值体现在提升系统的性能,所有性能的提升,最终都会落到CPU,内存,IO和网络这4大块上。 这一页PPT举了一些例子来更深入的理解常见技术背后的架构理念。 第一个例子,在分布式系统我们会做 MySQL分 库 分表,我们要从不同的库和表中读取数据,这样的抽象最直观就是使用模板,因为绝大多数SQL语义是相同的,除了路由到哪个库哪个表,如果不使用Proxy中间件,模板就是性价比最高的方法。 第二看一下加速网络的CDN,它是做速度方面的性能提升,刚才我们也提到从CPU、内存、IO、网络四个方面来考虑,CDN本质上一个是做网络智能调度优化,另一个是多级缓存优化。 第三个看一下服务化,刚才已经提到了,各个大网站转型过程中一定会做服务化,其实它就是做抽象和做服务的拆分。第四个看一下消息队列,本质上还是做分类,只不过不是两个边际清晰的类,而是把两个边际不清晰的子系统通过队列解构并且异步化。新浪微博整体架构是什么样的 接下我们看一下微博整体架构,到一定量级的系统整个架构都会变成三层,客户端包括WEB、安卓和IOS,这里就不说了。接着还都会有一个接口层, 有三个主要作用: 第一个作用,要做 安全隔离,因为前端节点都是直接和用户交互,需要防范各种恶意攻击; 第二个还充当着一个 流量控制的作用,大家知道,在2014年春节的时候,微信红包,每分钟8亿多次的请求,其实真正到它后台的请求量,只有十万左右的数量级(这里的数据可能不准),剩余的流量在接口层就被挡住了; 第三,我们看对 PC 端和移 动 端的需求不一样的,所以我们可以进行拆分。接口层之后是后台,可以看到微博后台有三大块: 一个是 平台服 务, 第二, 搜索, 第三, 大数据。到了后台的各种服务其实都是处理的数据。 像平台的业务部门,做的就是 数据存储和读 取,对搜索来说做的是 数据的 检 索,对大数据来说是做的数据的 挖掘。微博其实和淘宝是很类似 微博其实和淘宝是很类似的。一般来说,第一代架构,基本上能支撑到用户到 百万 级别,到第二代架构基本能支撑到 千万 级别都没什么问题,当业务规模到 亿级别时,需要第三代的架构。 从 LAMP 的架构到面向服 务 的架构,有几个地方是非常难的,首先不可能在第一代基础上通过简单的修修补补满足用户量快速增长的,同时线上业务又不能停, 这是我们常说的 在 飞 机上 换 引擎的 问题。前两天我有一个朋友问我,说他在内部推行服务化的时候,把一个模块服务化做完了,其他部门就是不接。我建议在做服务化的时候,首先更多是偏向业务的梳理,同时要找准一个很好的切入点,既有架构和服务化上的提升,业务方也要有收益,比如提升性能或者降低维护成本同时升级过程要平滑,建议开始从原子化服务切入,比如基础的用户服务, 基础的短消息服务,基础的推送服务。 第二,就是可 以做无状 态 服 务,后面会详细讲,还有数据量大了后需要做数据Sharding,后面会将。 第三代 架构 要解决的 问题,就是用户量和业务趋于稳步增加(相对爆发期的指数级增长),更多考虑技术框架的稳定性, 提升系统整体的性能,降低成本,还有对整个系统监控的完善和升级。 大型网站的系统架构是如何演变的 我们通过通过数据看一下它的挑战,PV是在10亿级别,QPS在百万,数据量在千亿级别。我们可用性,就是SLA要求4个9,接口响应最多不能超过150毫秒,线上所有的故障必须得在5分钟内解决完。如果说5分钟没处理呢?那会影响你年终的绩效考核。2015年微博DAU已经过亿。我们系统有上百个微服务,每周会有两次的常规上线和不限次数的紧急上线。我们的挑战都一样,就是数据量,bigger and bigger,用户体验是faster and faster,业务是more and more。互联网业务更多是产品体验驱动, 技 术 在 产 品 体验上最有效的贡献 , 就是你的性能 越来越好 。 每次降低加载一个页面的时间,都可以间接的降低这个页面上用户的流失率。微博的技术挑战和正交分解法解析架构 下面看一下 第三代的 架构 图 以及 我 们 怎么用正交分解法 阐 述。 我们可以看到我们从两个维度,横轴和纵轴可以看到。 一个 维 度 是 水平的 分层 拆分,第二从垂直的维度会做拆分。水平的维度从接口层、到服务层到数据存储层。垂直怎么拆分,会用业务架构、技术架构、监控平台、服务治理等等来处理。我相信到第二代的时候很多架构已经有了业务架构和技术架构的拆分。我们看一下, 接口层有feed、用户关系、通讯接口;服务层,SOA里有基层服务、原子服务和组合服务,在微博我们只有原子服务和组合服务。原子服务不依赖于任何其他服务,组合服务由几个原子服务和自己的业务逻辑构建而成 ,资源层负责海量数据的存储(后面例子会详细讲)。技 术框架解决 独立于 业务 的海量高并发场景下的技术难题,由众多的技术组件共同构建而成 。在接口层,微博使用JERSY框架,帮助你做参数的解析,参数的验证,序列化和反序列化;资源层,主要是缓存、DB相关的各类组件,比如Cache组件和对象库组件。监 控平台和服 务 治理 , 完成系统服务的像素级监控,对分布式系统做提前诊断、预警以及治理。包含了SLA规则的制定、服务监控、服务调用链监控、流量监控、错误异常监控、线上灰度发布上线系统、线上扩容缩容调度系统等。 下面我们讲一下常见的设计原则。 第一个,首先是系统架构三个利器: 一个, 我 们 RPC 服 务组 件 (这里不讲了), 第二个,我们 消息中 间 件 。消息中间件起的作用:可以把两个模块之间的交互异步化,其次可以把不均匀请求流量输出为匀速的输出流量,所以说消息中间件 异步化 解耦 和流量削峰的利器。 第三个是配置管理,它是 代码级灰度发布以及 保障系统降级的利器。 第二个 , 无状态 , 接口 层 最重要的就是无状 态。我们在电商网站购物,在这个过程中很多情况下是有状态的,比如我浏览了哪些商品,为什么大家又常说接口层是无状态的,其实我们把状态从接口层剥离到了数据层。像用户在电商网站购物,选了几件商品,到了哪一步,接口无状态后,状态要么放在缓存中,要么放在数据库中, 其 实 它并不是没有状 态 , 只是在 这 个 过 程中我 们 要把一些有状 态 的 东 西抽离出来 到了数据层。 第三个, 数据 层 比服 务层 更需要 设计,这是一条非常重要的经验。对于服务层来说,可以拿PHP写,明天你可以拿JAVA来写,但是如果你的数据结构开始设计不合理,将来数据结构的改变会花费你数倍的代价,老的数据格式向新的数据格式迁移会让你痛不欲生,既有工作量上的,又有数据迁移跨越的时间周期,有一些甚至需要半年以上。 第四,物理结构与逻辑结构的映射,上一张图看到两个维度切成十二个区间,每个区间代表一个技术领域,这个可以看做我们的逻辑结构。另外,不论后台还是应用层的开发团队,一般都会分几个垂直的业务组加上一个基础技术架构组,这就是从物理组织架构到逻辑的技术架构的完美的映射,精细化团队分工,有利于提高沟通协作的效率 。 第五, www .sanhao.com 的访问过程,我们这个架构图里没有涉及到的,举个例子,比如当你在浏览器输入www.sanhao网址的时候,这个请求在接口层之前发生了什么?首先会查看你本机DNS以及DNS服务,查找域名对应的IP地址,然后发送HTTP请求过去。这个请求首先会到前端的VIP地址(公网服务IP地址),VIP之后还要经过负载均衡器(Nginx服务器),之后才到你的应用接口层。在接口层之前发生了这么多事,可能有用户报一个问题的时候,你通过在接口层查日志根本发现不了问题,原因就是问题可能发生在到达接口层之前了。 第六,我们说分布式系统,它最终的瓶颈会落在哪里呢?前端时间有一个网友跟我讨论的时候,说他们的系统遇到了一个瓶颈, 查遍了CPU,内存,网络,存储,都没有问题。我说你再查一遍,因为最终你不论用上千台服务器还是上万台服务器,最终系统出瓶颈的一定会落在某一台机(可能是叶子节点也可能是核心的节点),一定落在CPU、内存、存储和网络上,最后查出来问题出在一台服务器的网卡带宽上。微博多级双机房缓存架构 接下来我们看一下微博的Feed多级缓存。我们做业务的时候,经常很少做业务分析,技术大会上的分享又都偏向技术架构。其实大家更多的日常工作是需要花费更多时间在业务优化上。这张图是统计微博的信息流前几页的访问比例,像前三页占了97%,在做缓存设计的时候,我们最多只存最近的M条数据。 这里强调的就是做系统设计 要基于用 户 的 场 景 , 越细致越好 。举了一个例子,大家都会用电商,电商在双十一会做全国范围内的活动,他们做设计的时候也会考虑场景的,一个就是购物车,我曾经跟相关开发讨论过,购物车是在双十一之前用户的访问量非常大,就是不停地往里加商品。在真正到双十一那天他不会往购物车加东西了,但是他会频繁的浏览购物车。针对这个场景,活动之前重点设计优化购物车的写场景, 活动开始后优化购物车的读场景。 你看到的微博是由哪些部分聚合而成的呢?最右边的是Feed,就是微博所有关注的人,他们的微博所组成的。微博我们会按照时间顺序把所有关注人的顺序做一个排序。随着业务的发展,除了跟时间序相关的微博还有非时间序的微博,就是会有广告的要求,增加一些广告,还有粉丝头条,就是拿钱买的,热门微博,都会插在其中。分发控制,就是说和一些推荐相关的,我推荐一些相关的好友的微博,我推荐一些你可能没有读过的微博,我推荐一些其他类型的微博。 当然对非时序的微博和分发控制微博,实际会起多个并行的程序来读取,最后同步做统一的聚合。这里稍微分享一下, 从SNS社交领域来看,国内现在做的比较好的三个信息流: 微博 是 基于弱关系的媒体信息流 ; 朋友圈是基于 强 关系的信息流 ; 另外一个做的比 较 好的就是今日 头 条 , 它并不是基于关系来构建信息流 , 而是基于 兴趣和相关性的个性化推荐 信息流 。 信息流的聚合,体现在很多很多的产品之中,除了SNS,电商里也有信息流的聚合的影子。比如搜索一个商品后出来的列表页,它的信息流基本由几部分组成:第一,打广告的;第二个,做一些推荐,热门的商品,其次,才是关键字相关的搜索结果。 信息流 开始的时候 很 简单 , 但是到后期会 发现 , 你的 这 个流 如何做控制分发 , 非常复杂, 微博在最近一两年一直在做 这样 的工作。刚才我们是从业务上分析,那么技术上怎么解决高并发,高性能的问题?微博访问量很大的时候,底层存储是用MySQL数据库,当然也会有其他的。对于查询请求量大的时候,大家知道一定有缓存,可以复用可重用的计算结果。可以看到,发一条微博,我有很多粉丝,他们都会来看我发的内容,所以 微博是最适合使用 缓 存 的系统,微博的读写比例基本在几十比一。微博使用了 双 层缓 存,上面是L1,每个L1上都是一组(包含4-6台机器),左边的框相当于一个机房,右边又是一个机房。在这个系统中L1缓存所起的作用是什么? 首先,L1 缓 存增加整个系 统 的 QPS, 其次 以低成本灵活扩容的方式 增加 系统 的 带宽 。想象一个极端场景,只有一篇博文,但是它的访问量无限增长,其实我们不需要影响L2缓存,因为它的内容存储的量小,但它就是访问量大。这种场景下,你就需要使用L1来扩容提升QPS和带宽瓶颈。另外一个场景,就是L2级缓存发生作用,比如我有一千万个用户,去访问的是一百万个用户的微博 ,这个时候,他不只是说你的吞吐量和访问带宽,就是你要缓存的博文的内容也很多了,这个时候你要考虑缓存的容量, 第二 级缓 存更多的是从容量上来 规划,保证请求以较小的比例 穿透到 后端的 数据 库 中 ,根据你的用户模型你可以估出来,到底有百分之多少的请求不能穿透到DB, 评估这个容量之后,才能更好的评估DB需要多少库,需要承担多大的访问的压力。另外,我们看双机房的话,左边一个,右边一个。 两个机房是互 为 主 备 , 或者互 为热备 。如果两个用户在不同地域,他们访问两个不同机房的时候,假设用户从IDC1过来,因为就近原理,他会访问L1,没有的话才会跑到Master,当在IDC1没找到的时候才会跑到IDC2来找。同时有用户从IDC2访问,也会有请求从L1和Master返回或者到IDC1去查找。 IDC1 和 IDC2 ,两个机房都有全量的用户数据,同时在线提供服务,但是缓存查询又遵循最近访问原理。还有哪些多级缓存的例子呢?CDN是典型的多级缓存。CDN在国内各个地区做了很多节点,比如在杭州市部署一个节点时,在机房里肯定不止一台机器,那么对于一个地区来说,只有几台服务器到源站回源,其他节点都到这几台服务器回源即可,这么看CDN至少也有两级。Local Cache+ 分布式 缓 存,这也是常见的一种策略。有一种场景,分布式缓存并不适用, 比如 单 点 资 源 的爆发性峰值流量,这个时候使用Local Cache + 分布式缓存,Local Cache 在 应用 服 务 器 上用很小的 内存资源 挡住少量的 极端峰值流量,长尾的流量仍然访问分布式缓存,这样的Hybrid缓存架构通过复用众多的应用服务器节点,降低了系统的整体成本。 我们来看一下 Feed 的存 储 架构,微博的博文主要存在MySQL中。首先来看内容表,这个比较简单,每条内容一个索引,每天建一张表,其次看索引表,一共建了两级索引。首先想象一下用户场景,大部分用户刷微博的时候,看的是他关注所有人的微博,然后按时间来排序。仔细分析发现在这个场景下, 跟一个用户的自己的相关性很小了。所以在一级索引的时候会先根据关注的用户,取他们的前条微博ID,然后聚合排序。我们在做哈希(分库分表)的时候,同时考虑了按照UID哈希和按照时间维度。很业务和时间相关性很高的,今天的热点新闻,明天就没热度了,数据的冷热非常明显,这种场景就需要按照时间维度做分表,首先冷热数据做了分离(可以对冷热数据采用不同的存储方案来降低成本),其次, 很容止控制我数据库表的爆炸。像微博如果只按照用户维度区分,那么这个用户所有数据都在一张表里,这张表就是无限增长的,时间长了查询会越来越慢。二级索引,是我们里面一个比较特殊的场景,就是我要快速找到这个人所要发布的某一时段的微博时,通过二级索引快速定位。 分布式服务追踪系统 分布式追踪服务系统,当系统到千万级以后的时候,越来越庞杂,所解决的问题更偏向稳定性,性能和监控。刚才说用户只要有一个请求过来,你可以依赖你的服务RPC1、RPC2,你会发现RPC2又依赖RPC3、RPC4。分布式服务的时候一个痛点,就是说一个请求从用户过来之后,在后台不同的机器之间不停的调用并返回。 当你发现一个问题的时候,这些日志落在不同的机器上,你也不知道问题到底出在哪儿,各个服务之间互相隔离,互相之间没有建立关联。所以导致排查问题基本没有任何手段,就是出了问题没法儿解决。 我们要解决的问题,我们刚才说日志互相隔离,我们就要把它建立联系。建立联系我们就有一个请求ID,然后结合RPC框架, 服务治理功能。假设请求从客户端过来,其中包含一个ID 101,到服务A时仍然带有ID 101,然后调用RPC1的时候也会标识这是101 ,所以需要 一个唯一的 请求 ID 标识 递归迭代的传递到每一个 相关 节点。第二个,你做的时候,你不能说每个地方都加,对业务系统来说需要一个框架来完成这个工作, 这 个框架要 对业务 系 统 是最低侵入原 则 , 用 JAVA 的 话 就可以用 AOP,要做到零侵入的原则,就是对所有相关的中间件打点,从接口层组件(HTTP Client、HTTP Server)至到服务层组件(RPC Client、RPC Server),还有数据访问中间件的,这样业务系统只需要少量的配置信息就可以实现全链路监控 。为什么要用日志?服务化以后,每个服务可以用不同的开发语言, 考虑多种开发语言的兼容性 , 内部定 义标 准化的日志 是唯一且有效的办法。最后,如何构建基于GPS导航的路况监控?我们刚才讲分布式服务追踪。分布式服务追踪能解决的问题, 如果 单一用 户发现问题 后 , 可以通 过请 求 ID 快速找到 发 生 问题 的 节 点在什么,但是并没有解决如何发现问题。我们看现实中比较容易理解的道路监控,每辆车有GPS定位,我想看北京哪儿拥堵的时候,怎么做? 第一个 , 你肯定要知道每个 车 在什么位置,它走到哪儿了。其实可以说每个车上只要有一个标识,加上每一次流动的信息,就可以看到每个车流的位置和方向。 其次如何做 监 控和 报 警,我们怎么能了解道路的流量状况和负载,并及时报警。我们要定义这条街道多宽多高,单位时间可以通行多少辆车,这就是道路的容量。有了道路容量,再有道路的实时流量,我们就可以基于实习路况做预警? 对应于 分布式系 统 的话如何构建? 第一 , 你要 定义 每个服 务节 点它的 SLA A 是多少 ?SLA可以从系统的CPU占用率、内存占用率、磁盘占用率、QPS请求数等来定义,相当于定义系统的容量。 第二个 , 统计 线 上 动态 的流量,你要知道服务的平均QPS、最低QPS和最大QPS,有了流量和容量,就可以对系统做全面的监控和报警。 刚才讲的是理论,实际情况肯定比这个复杂。微博在春节的时候做许多活动,必须保障系统稳定,理论上你只要定义容量和流量就可以。但实际远远不行,为什么?有技术的因素,有人为的因素,因为不同的开发定义的流量和容量指标有主观性,很难全局量化标准,所以真正流量来了以后,你预先评估的系统瓶颈往往不正确。实际中我们在春节前主要采取了三个措施:第一,最简单的就是有降 级 的 预 案,流量超过系统容量后,先把哪些功能砍掉,需要有明确的优先级 。第二个, 线上全链路压测,就是把现在的流量放大到我们平常流量的五倍甚至十倍(比如下线一半的服务器,缩容而不是扩容),看看系统瓶颈最先发生在哪里。我们之前有一些例子,推测系统数据库会先出现瓶颈,但是实测发现是前端的程序先遇到瓶颈。第三,搭建在线 Docker 集群 , 所有业务共享备用的 Docker集群资源,这样可以极大的避免每个业务都预留资源,但是实际上流量没有增长造成的浪费。 总结 接下来说的是如何不停的学习和提升,这里以Java语言为例,首先, 一定要 理解 JAVA;第二步,JAVA完了以后,一定要 理 解 JVM;其次,还要 理解 操作系统;再次还是要了解一下 Design Pattern,这将告诉你怎么把过去的经验抽象沉淀供将来借鉴;还要学习 TCP/IP、 分布式系 统、数据结构和算法。

hiekay 2019-12-02 01:39:25 0 浏览量 回答数 0

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【精品问答】python技术1000问(1)

问问小秘 2019-12-01 21:57:48 456417 浏览量 回答数 22

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一。zval、引用计数、变量分离、写时拷贝我们一步步来理解1、php语言特性PHP是脚本语言,所谓脚本语言,就是说PHP并不是独立运行的,要运行PHP代码需要PHP解析器,用户编写的PHP代码最终都会被PHP解析器解析执行PHP的执行是通过Zend engine(ZE, Zend引擎),ZE是用C编写的用户编写的PHP代码最终都会被翻译成PHP的虚拟机ZE的虚拟指令(OPCODES)来执行也就说最终会被翻译成一条条的指令既然这样,有什么结果和你预想的不一样,查看php源码是最直接最有效的 2、php变量的存储结构在PHP中,所有的变量都是用一个结构zval结构来保存的,在Zend/zend.h中可以看到zval的定义:zval结构包括:① value —— 值,是真正保存数据的关键部分,定义为一个联合体(union)② type —— 用来储存变量的类型 ③ is_ref —— 下面介绍④ refcount —— 下面介绍 声明一个变量$addr="北京";PHP内部都是使用zval来表示变量的,那对于上面的脚本,ZE是如何把addr和内部的zval结构联系起来的呢?变量都是有名字的(本例中变量名为addr)而zval中并没有相应的字段来体现变量名。PHP内部肯定有一个机制,来实现变量名到zval的映射在PHP中,所有的变量都会存储在一个数组中(确切的说是hash table)当你创建一个变量的时候,PHP会为这个变量分配一个zval,填入相应的信息,然后将这个变量的名字和指向这个zval的指针填入一个数组中。当你获取这个变量的时候,PHP会通过查找这个数组,取得对应的zval 注意:数组和对象这类复合类型在生成zval时,会为每个单元生成一个zval3、我们经常说每个变量都有一个内存地址,那这个zval和变量的内存地址,这俩有什么关系吗?定义一个变量会开辟一块内存,这块内存好比一个盒子,盒子里放了zval,zval里保存了变量的相关信息,需要开辟多大的内存,是由zval所占空间大小决定的zval是内存对象,垃圾回收的时候会把zval和内存地址(盒子)分别释放掉 4、引用计数、变量分离、写时拷贝zval中的refcount和is_ref还没有介绍,我们知道PHP是一个长时间运行的服务器端脚本。那么对于它来说,效率和资源占用率是一个很重要的衡量标准,也就是说,PHP必须尽量减少内存占用率。考虑下面这段代码:第一行代码创建了一个字符串变量,申请了一个大小为9字节的内存,保存了字符串“laruence”和一个NULL(0)的结尾第二行定义了一个新的字符串变量,并将变量var的值“复制”给这个新的变量第三行unset了变量var 这样的代码是很常见的,如果PHP对于每一个变量赋值都重新分配内存,copy数据的话,那么上面的这段代码就要申请18个字节的内存空间,为了申请新的内存,还需要cpu执行某些计算,这当然会加重cpu的负载而我们也很容易看出来,上面的代码其实根本没有必要申请两份空间,当第三句执行后,$var被释放了,我们刚才的设想(申请18个字节内存空间)突然变的很滑稽,这次复制显得好多余。如果早知道$var不用了,直接让$var_dup用$var的内存不就行了,还复制干嘛?如果你觉得9个字节没什么,那设想下如果$var是个10M的文件内容,或者20M,是不是我们的计算机资源消耗的有点冤枉呢?呵呵,PHP的开发者也看出来了: 刚才说了,PHP中的变量是用一个存储在symbol_table中的符号名,对应一个zval来实现的,比如对于上面的第一行代码,会在symbol_table中存储一个值“var”,对应的有一个指针指向一个zval结构,变量值“laruence”保存在这个zval中,所以不难想象,对于上面的代码来说,我们完全可以让“var”和“var_dup”对应的指针都指向同一个zval就可以了(额,鸟哥一会说hash table,一会说symbol_table,暂且理解为symbol_table是hash table的子集) PHP也是这样做的,这个时候就需要介绍一下zval结构中的refcount字段了refcount,引用计数,记录了当前的zval被引用的次数(这里的引用并不是真正的 & ,而是有几个变量指向它)比如对于代码:第一行,创建了一个整形变量,变量值是1。 此时保存整形1的这个zval的refcount为1第二行,创建了一个新的整形变量(通过赋值的方式),变量也指向刚才创建的zval,并将这个zval的refcount加1,此时这个zval的refcount为2所以,这个时候(通过值传递的方式赋值给别的变量),并没有产生新的zval,两个变量指向同一zval,通过一个计数器来共用zval及内存地址,以达到节省内存空间的目的当一个变量被第一次创建的时候,它对应的zval结构的refcount的值会被初始化为1,因为只有这一个变量在用它。但是当你把这个变量赋值给别的变量时,refcount属性便会加1变成2,因为现在有两个变量在用这个zval结构了 PHP提供了一个函数可以帮助我们了解这个过程debug_zval_dump输出:long(1) refcount(2)long(1) refcount(3)如果你奇怪 ,var的refcount应该是1啊?我们知道,对于简单变量,PHP是以传值的形式传参数的。也就是说,当执行debug_zval_dump($var)的时候,$var会以传值的方式传递给debug_zval_dump,也就是会导致var的refcount加1,所以只要能看到,当变量赋值给一个变量以后,能导致zval的refcount加1这个结果即可现在我们回头看上面的代码, 当执行了最后一行unset($var)以后,会发生什么呢?unset($var)的时候,它删除符号表里的$var的信息,准备清理它对应的zval及内存空间,这时它发现$var对应的zval结构的refcount值是2,也就是说,还有另外一个变量在一起用着这个zval,所以unset只需把这个zval的refcount减去1就行了上代码:输出:string(8) "laruence" refcount(2) 但是,对于下面的代码呢?很明显在这段代码执行以后,$var_dup的值应该还是“laruence”,那么这又是怎么实现的呢?这就是PHP的copy on write机制(简称COW):PHP在修改一个变量以前,会首先查看这个变量的refcount,如果refcount大于1,PHP就会执行一个分离的过程(在Zend引擎中,分离是破坏一个引用对的过程)对于上面的代码,当执行到第三行的时候,PHP发现$var想要改变,并且它指向的zval的refcount大于1,那么PHP就会复制一个新的zval出来,改变其值,将改变的变量指向新的zval(哪个变量指向新复制的zval其实已经无所谓了),并将原zval的refcount减1,并修改symbol_table里该变量的指针,使得$var和$var_dup分离(Separation)。这个机制就是所谓的copy on write(写时复制,这里的写包括普通变量的修改及数组对象里的增加、删除单元操作)如果了解了is_ref之后,上面说的并不严谨 上代码测试:输出:long(1) refcount(2)string(8) "laruence" refcount(2) 现在我们知道,当使用变量复制的时候 ,PHP内部并不是真正的复制,而是采用指向相同的zval结构来节约开销。那么,对于PHP中的引用,又是如何实现呢?这段代码结束以后,$var也会被间接的修改为1,这个过程称作(change on write:写时改变)那么ZE是怎么知道,这次的复制不需要Separation呢?这个时候就要用到zval中的is_ref字段了:对于上面的代码,当第二行执行以后,$var所代表的zval的refcount变为2,并且设置is_ref为1到第三行的时候,PHP先检查var_ref对应的zval的is_ref字段(is_ref 表示该zval是否被&引用,仅表示真或假,就像开关的开与关一样,zval的初始化情况下为0,即非引用),如果为1,则不分离,直接更改(否则需要执行刚刚提到的zval分离),更改共享的zval实际上也间接更改了$var的值,因为引擎想所有的引用变量都看到这一改变php源码做了这样一个判断,大体逻辑示意如下:如果这个zval中的if_ref为1(即被引用),或者该zval引用计数小于2任何一种方式:都不会进行分离 尽管已经存在写时复制和写时改变,但仍然还存在一些不能通过is_ref和refcount来解决的问题对于如下的代码,又会怎样呢?这里$var、$var_dup、$var_ref三个变量将共用一个zval结构(其实这是不可能的,一个zval不可能既被&,又被指向),有两个属于change-on-write组合($var和$var_ref),有两个属于copy-on-write组合($var和$var_dup),那is_ref和refcount该怎样工作,才能正确的处理好这段复杂的关系呢?答案是不可能!在这种情况下,变量的值必须分离成两份完全独立的存在当执行第二行代码的时候,和前面讲过的一样,$var_dup 和 $var 指向相同的zval, refcount为2当执行第三行的时候,PHP发现要操作的zval的refcount大于1,则PHP会执行Separation(也就是说php将一个zval的is_ref从0设为1 之前,当然此时refcount还没有增加,会看该zval的refcount,如果refcount>1,则会分离), 将$var_dup分离出去,并将$var和$var_ref做change on write关联。也就是,refcount=2, is_ref=1;所以内存会给变量var_dup 分配出一个新的zval,类型与值同 $var和$var_ref指向的zval一样,是新分配出来的,尽管他们拥有同样的值,但是必须通过两个zval来实现。试想一下,如果三者指向同一个zval的话,改边 $var_dup 的值,那么 $var和$var_ref 也会受到影响,这样就乱套了图解:下面的这段代码在内核中同样会产生歧义,所以需要强制复制!也就是说一个zval不会既被引用,又被指向,必须分离 基于这样的分析,我们就可以让debug_zval_dump出refcount为1的结果来:输出:string(8) "laruence" refcount(1) 为什么结果是refcount(1)呢debug_zval_dump()中参数是引用的话,refcount永远为1这两段代码在执行的时候是这样的逻辑:PHP先看变量指向的zval是否被引用,如果是引用,则不再产生新的zval甭管哪个变量引用了它,比如有个变量$a被引用了,$b=&$a,就算自己引用自己$a=&$a,$a所指向的zval都不会被复制,改变其中一个变量的值,另一个值也被改变(写时改变)如果is_ref为0且refcount大于1,改变其中一个变量时,复制新的zval(写时复制) 还有一个知识点需要了解下,就是PHP数组复制的机制复制一个数组,就是把一个数组赋值给一个变量便可。会把数组指针位置一同复制。这里面有两种情况:① 指针位置合法,这时直接复制,无影响② 原数组指针位置非法时(移出界),“新”数组指针会初始化(这里的新为什么要加引号?请看下文),而老的数组指针位置不变,还是false先看例子: 结果:!结果:出现这种情况好像不对?$arr2 难道不是新数组?新数组的数组指针应该重置了啊这里注意了:$arr2 = $arr1 ,在俩变量都没发生写操作时,他们其实引用的是同一个内存地址。在其中一个变量发生写操作后,内存地址会复制一份,发生改变的变量会去引用它,并把数组指针初始化。所以 $arr1 会去引用复制的内存地址,并将指针初始化二。.foreach循环时调用current等函数!结果: 56按照之前说的,foreach先赋值,再移动指针,再执行循环体,第一次结果为2可以理解为什么三次都是2呢?咋就这么2呢?因为current函数是按引用传递的函数 在zval笔记中说了,一个zval不能既被引用,又被指向所以,变量分离,重新拷贝一份数组专门用于current函数 当然,如果数组zval的is_ref为1,则不会拷贝数组了或者:结果:current是引用传参

杨冬芳 2019-12-02 02:26:33 0 浏览量 回答数 0

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盘点年度 Python 类库 Top 10

珍宝珠 2020-01-09 13:39:35 77 浏览量 回答数 1
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