PHP非阻塞并发框架Amp

[guanhui07]

https://github.com/amphp/amp

什么是异步编程？

当使用PHP编写的应用程序I/O任务时，程序会在执行某个任务之前，一定要等待之前的任务完成，这时CPU会有很多时间处于空闲状态，这不仅会降低应用程序性能，还会降低硬件利用率。比如，当程序需要从数据库中读取大量的数据时，由于需要等待I/O操作完成，程序的执行速度会非常缓慢。因此，我们通过事件库，在程序执行的过程中，不需要等待某个任务完成才能执行下一个任务。这种编程模式可以极大地提高程序的效率和响应速度，尤其在处理复杂的I/O操作时表现得更为出色，而这就是异步编程。

Amphp

Amphp/Amp 是一个轻量级、高效的PHP异步库，为开发人员提供了一种处理I/O密集型任务和网络操作的新方式。它基于coroutine（协程）模型，让你能够编写出并发执行的任务，从而最大化服务器资源利用率，提高应用性能。

revolt也是amp家贡献出来的，本来属于amp内核，后来单拎出来了 不得不说，非常伟大
也不能这么说，amp和reactorPHP一起搞的 最早是reactorPHP，比amp要早

核心技术

Amp的核心是它的事件循环和coroutine（协程）支持。事件循环监听系统级别的事件，如文件描述符的状态变化或定时器触发，而coroutine则允许代码在不阻塞主线程的情况下进行暂停和恢复。这种设计使得开发者可以以同步代码的风格编写异步程序，降低了异步编程的学习曲线。此外，Amp还提供了Promise/Try机制，这是一套处理异步操作成功与失败的工具。通过Promise对象，你可以轻松地链式处理异步操作，并优雅地处理错误。

应用场景

网络I/O： Amp非常适合处理大量HTTP请求、TCP连接或其他网络通信，如：Websocket。它可以并行处理这些连接，显著提升Web服务的吞吐量。数据库交互： 异步数据库操作可以大大提高数据读取和写入的速度，尤其是在需要处理多个查询时。文件系统操作： 读写大文件或者遍历大量目录时，Amp可以通过异步操作避免阻塞主线程。后台任务： 对于耗时较长的后台任务，如数据处理、爬虫或批量更新，Amp可以实现更快的执行速度。

AMPHP是一个事件驱动的PHP库集合，设计时考虑了纤程和并发性。amphp/amp专门提供了future和cancellation作为异步编程的基本原语。我们现在使用Revolt，而不是使用amphp/amp发布事件循环实现。PHP大量使用PHP 8.1附带的纤程来编写异步代码，就像同步、阻塞代码一样。与早期版本相比，不需要基于生成器的协程或回调。与线程类似，每个纤程都有自己的调用堆栈，但纤程由事件循环协同调度。使用Amp\async()并发运行。

动机

传统上，PHP遵循顺序执行模型。PHP引擎按顺序一行接一行地执行。然而，程序通常由多个独立的子程序组成，这些子程序可以同时执行。如果查询数据库，则以阻塞方式发送查询并等待数据库服务器的响应。一旦你有了答案，你就可以开始做下一件事。我们可以发送下一个数据库查询，或者对一个API执行HTTP调用，而不是坐在那里什么也不做。让我们利用我们通常花在等待I/O上的时间！Revolt允许这样的并发I/O操作。我们通过避免回调来保持低认知负荷。我们的API可以像任何其他库一样使用，除了它们也可以并发工作，因为我们在后台使用了非阻塞I/O。使用Amp\async()并发运行，并在需要时使用Future::await()等。多年来，在PHP中实现并发的技术有很多，例如PHP 5中的回调和生成器。这些方法都有“你的函数是什么颜色”的问题，我们通过PHP 8.1中的Fibers解决了这个问题。它们允许多个独立调用堆栈的并发性。纤程由事件循环协同调度，这就是为什么它们也被称为协程。重要的是要理解，在任何给定的时间只有一个协程在运行，所有其他协程在此期间暂停。

你可以将协程比作一台使用单个CPU内核运行多个程序的计算机。每个程序都有一个执行时间段。然而，协程并不是抢占式的。他们没有固定的时间。他们必须主动给予事件循环的控制权。任何阻塞I/O函数在等待I/O时阻塞整个进程。你会想要避开他们。如果你还没有阅读安装指南，可以看看Hello World示例，它演示了阻塞函数的效果。AMPHP提供的库避免了I/O阻塞。

安装

composer  require  amphp/amp

如果您使用这个库，很可能希望使用Revolt来调度事件，您应该单独要求Revolt，即使它是作为依赖项自动安装的。

composer  require  revolt/event-loop

这些包为PHP中的异步/并发应用程序提供了基本的构建块。我们提供了很多建立在这些基础上的软件包。例如以下
amphp/byte-stream提供流抽象
amphp/socket为UDP和TCP（包括TLS）提供套
amphp/parallel提供并行处理以利用多个CPU内核并卸载阻塞操作
amphp/http-client提供HTTP/1.1和HTTP/2客户端
amphp/http-server提供HTTP/1.1和HTTP/2应用服务器
amphp/mysql和amphp/postgres用于非阻塞数据库访问

要求

此软件包需要PHP 8.1或更高版本。无需扩展！仅当应用需要大量并发套接字连接时才需要扩展，通常此限制配置为最多1024个文件描述符。

协程

协同程序是可中断的功能。在PHP中，它们可以使用纤程来实现。

在任何给定的时间，只有一个纤程在运行。当协程挂起时，协程的执行会暂时中断，允许其他任务运行。一旦计时器到期，流操作可能，或任何等待的Future完成，执行将恢复。

协同程序的低级挂起和恢复由Revolt的SuspensionAPI处理。

<?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事件循环上注册的回调会自动作为协程运行，挂起它们是安全的。除了事件循环API，Amp\async()还可以用来启动独立的调用栈。

<?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;

另外 php-tokio 使用 PHP 的任何异步 Rust 库！

https://github.com/danog/php-tokio

它与revolt完全集成：这使得它与amphp、PSL和 reactphp 完全兼容。

下面是一个示例，使用异步 Rust reqwest库从 PHP 发出异步 HTTP 请求：

<?php

use Reqwest\Client;

use function Amp\async;
use function Amp\Future\await;

require 'vendor/autoload.php';

Client::init();

function test(int $delay): void {
    $url = "https://httpbin.org/delay/$delay";
    $t = time();
    echo "Making async reqwest to $url that will return after $delay seconds...".PHP_EOL;
    Client::get($url);
    $t = time() - $t;
    echo "Got response from $url after ~".$t." seconds!".PHP_EOL;
};

$futures = [];
$futures []= async(test(...), 5);
$futures []= async(test(...), 5);
$futures []= async(test(...), 5);

await($futures);

用法
cd examples/reqwest && \
    cargo build && \
    composer update && \
    php -d extension=../../target/debug/libexample_reqwest.so test.php


结果

Making async reqwest to https://httpbin.org/delay/5 that will return after 5 seconds...
Making async reqwest to https://httpbin.org/delay/5 that will return after 5 seconds...
Making async reqwest to https://httpbin.org/delay/5 that will return after 5 seconds...
Got response from https://httpbin.org/delay/5 after ~5 seconds!
Got response from https://httpbin.org/delay/5 after ~5 seconds!
Got response from https://httpbin.org/delay/5 after ~5 seconds!

以下是使用 php-tokio 构建的异步 PHP 扩展列表（通过编辑此文件添加您的扩展！）：

nicelocal/mongo-php-async-driver - 异步 MongoDB PHP 扩展