PHP7新特性整理介绍篇

概述

PHP7将在2015年10月正式发布，PHP7 ，将会是PHP脚本语言的重大版本更新，同时将带来大幅的性能改进和新的特性，以及改进一些过时功能。 该 发布版本将会专注在性能加强，源自PHP版本树中的phpng分支。在硅谷公司的ZendCon会议，PHP工具厂商Zend技术官方讨论phpng和 PHP7的进度。“（本次升级）真正专注于帮助业界的应用程序显著加强执行速度，再加上，我们在PHP中的其他改进，”Zend的首席执行官安迪特曼斯 （曾参与了PHP语言的持续开发和发展）表示。

新特性

PHP7引擎( What will be in PHP 7 / PHPNG )

• Performance Improvements with the addition of PHPNG engine.（使用PHPNG引擎来提升性能）
  
  • PHPNG不再使用zval的二级指针。大多数出现的zval**变量和参数都将改变成zval*。相应的，使用在这些变量上的宏Z_*_PP()也需要变成Z_*_P()。
  • More -> https://wiki.php.net/phpng-upgrading
• JIT - Just in Time compiler
  
  • 即时编译 (参考百度百科介绍)
  • Just In Time（即时编译）是一种软件优化技术，指在运行时才会去编译字节码为机器码。从直觉出发，我们都很容易认为，机器码是计算机能够直接识别和执行的，比起Zend读取opcode逐条执行效率会更高。其中，HHVM（HipHop Virtual Machine，HHVM是一个Facebook开源的PHP虚拟机）就采用JIT，让他们的PHP性能测试提升了一个数量级，放出一个令人震惊的测试结果，也让我们直观地认为JIT是一项点石成金的强大技术。
  • 通过JIT，可以降低VM的开销，同时，通过指令优化，可以间接降低内存管理的开发，因为可以减少内存分配的次数。然而，对于真实的WordPress项目来说，CPU耗时只有25%在VM上，主要的问题和瓶颈实际上并不在VM上。因此，JIT的优化计划，最后没有被列入该版本的PHP7特性中。不过，它很可能会在更后面的版本中实现，这点也非常值得我们期待哈。
• Abstract Syntax Tree for compilation(抽象语法树编译)
• Asynchronous refactoring of the I/O layer. 对I/O层的异步重构
• Multi-threaded build in Web Server多线程构建Web服务器
• Expanded use of ->, [], (), {}, and :: operators 扩展使用 ->, [], (), {}, 和 :: 符号
• 100% increase in performance性能提升 100% (应该是QPS)
• Cool Name: PHPNG 酷名：PHPNG引擎

Zval的改变

PHP的各种类型的变量，其实，真正存储的载体就是Zval，它特点是海纳百川，有容乃大。从本质上看，它是C语言实现的一个结构体（struct）。对于写PHP的同学，可以将它粗略理解为是一个类似array数组的东西。

PHP5的Zval，内存占据24个字节,PHP7的Zval，内存占据16个字节。
Zval从24个字节下降到16个字节，为什么会下降呢，这里需要补一点点的C语言基础，辅助不熟悉C的同学理解。struct和union（联合体）有点不同，Struct的每一个成员变量要各自占据一块独立的内存空间，而union里的成员变量是共用一块内存空间（也就是说修改其中一个成员变量，公有空间就被修改了，其他成员变量的记录也就没有了）。因此，虽然成员变量看起来多了不少，但是实际占据的内存空间却下降了。

不需要引用的类型：NULL、Boolean、Long、Double
需要引用的类型：String、Array、Object、Resource、Reference

内部类型zend_string

Zend_string是实际存储字符串的结构体，实际的内容会存储在val（char，字符型）中，而val是一个char数组，长度为1（方便成员变量占位）。

PHP数组的变化（HashTable和Zend Array）

在编写PHP程序过程中，使用最频繁的类型莫过于数组，PHP5的数组采用HashTable实现。如果用比较粗略的概括方式来说，它算是一个支持双向链表的HashTable，不仅支持通过数组的key来做hash映射访问元素，也能通过foreach以访问双向链表的方式遍历数组元素。

当我们通过key值访问一个元素内容的时候，有时需要3次的指针跳跃才能找对需要的内容。而最重要的一点，就在于这些数组元素存储，都是分散在各个不同的内存区域的。同理可得，在CPU读取的时候，因为它们就很可能不在同一级缓存中，会导致CPU不得不到下级缓存甚至内存区域查找，也就是引起CPU缓存命中下降，进而增加更多的耗时。

新版本的数组结构，非常简洁，让人眼前一亮。最大的特点是，整块的数组元素和hash映射表全部连接在一起，被分配在同一块内存内。如果是遍历一个整型的简单类型数组，效率会非常快，因为，数组元素（Bucket）本身是连续分配在同一块内存里，并且，数组元素的zval会把整型元素存储在内部，也不再有指针外链，全部数据都存储在当前内存区域内。当然，最重要的是，它能够避免CPU Cache Miss（CPU缓存命中率下降）。

Zend Array的变化：

（1） 数组的value默认为zval。

（2） HashTable的大小从72下降到56字节，减少22%。

（3） Buckets的大小从72下降到32字节，减少50%。

（4） 数组元素的Buckets的内存空间是一同分配的。

（5） 数组元素的key（Bucket.key）指向zend_string。

（6） 数组元素的value被嵌入到Bucket中。

（7） 降低CPU Cache Miss。

函数调用机制（Function Calling Convention）

PHP7改进了函数的调用机制，通过优化参数传递的环节，减少了一些指令，提高执行效率。

通过宏定义和内联函数（inline），让编译器提前完成部分工作

PHP7在这方面做了不少的优化，将不少需要在运行阶段要执行的工作，放到了编译阶段。例如参数类型的判断（Parameters Parsing），因为这里涉及的都是固定的字符常量，因此，可以放到到编译阶段来完成，进而提升后续的执行效率。

AST（Abstract Syntax Tree，抽象语法树）

AST在PHP编译过程作为一个中间件的角色，替换原来直接从解释器吐出opcode的方式，
让解释器（parser）和编译器（compliler）解耦，可以减少一些Hack代码，同时，让实现更容易理解和可维护。
more -> https://wiki.php.net/rfc/abstract_syntax_tree

TLS（Native Thread local storage，原生线程本地存储）

PHP在多线程模式下（例如，Web服务器Apache的woker和event模式，就是多线程），需要解决“线程安全”（TS，Thread Safe）的问题，因为线程是共享进程的内存空间的，所以每个线程本身需要通过某种方式，构建私有的空间来保存自己的私有数据，避免和其他线程相互污染。而PHP5采用的方式，就是维护一个全局大数组，为每一个线程分配一份独立的存储空间，线程通过各自拥有的key值来访问这个全局数据组。

而这个独有的key值在PHP5中需要传递给每一个需要用到全局变量的函数，PHP7认为这种传递的方式并不友好，并且存在一些问题。因而，尝试采用一个全局的线程特定变量来保存这个key值。

Combined comparison Operator (<=>) 结合比较运算符 (<=>)

// PHP 7之前的写法：比较两个数的大小  
function order_func($a, $b) {  
    return ($a < $b) ? -1 : (($a > $b) ? 1 : 0);  
}  
// PHP新增的操作符 <=>,perfect  
function order_func($a, $b) {  
    return $a <=> $b;  
}  

Return Type Declarations 返回类型声明 和Scalar Type Declarations 标量类型声明

PHP语言一个非常重要的特点就是“弱类型”，它让PHP的程序变得非常容易编写，新手接触PHP能够快速上手，不过，它也伴随着一些争议。支持变量类型的定义，可以说是革新性质的变化，PHP开始以可选的方式支持类型定义。除此之外，还引入了一个开关指令declare(strict_type=1);，当这个指令一旦开启，将会强制当前文件下的程序遵循严格的函数传参类型和返回类型。

declare(strict_type=1);
function add(int $a, int $b): int{
    return $a + $b
}

如果不开启strict_type，PHP将会尝试帮你转换成要求的类型，而开启之后，会改变PHP就不再做类型转换，类型不匹配就会抛出错误。对于喜欢“强类型”语言的同学来说，这是一大福音。
更为详细的介绍：
https://wiki.php.net/rfc/scalar_type_hints_v5
PHP7标量类型声明RFC

新特性语法

标量类型声明

标量类型声明 有两种模式: 强制 (默认) 和 严格模式。 现在可以使用下列类型参数（无论用强制模式还是严格模式）： 字符串(string), 整数 (int), 浮点数 (float), 以及布尔值 (bool)。它们扩充了PHP5中引入的其他类型：类名，接口，数组和 回调类型。

// Coercive mode
function sumOfInts(int ...$ints)
{
    return array_sum($ints);
}

var_dump(sumOfInts(2, '3', 4.1));

输出：int(9)
要使用严格模式，一个 declare 声明指令必须放在文件的顶部。这意味着严格声明标量是基于文件可配的。 这个指令不仅影响参数的类型声明，也影响到函数的返回值声明（参见 返回值类型声明, 内置的PHP函数以及扩展中加载的PHP函数）
完整的标量类型声明文档和示例参见
http://php.net/manual/zh/functions.arguments.php#functions.arguments.type-declaration

返回值类型声明

PHP 7 增加了对返回类型声明的支持。 类似于参数类型声明，返回类型声明指明了函数返回值的类型。可用的类型与参数声明中可用的类型相同。

function arraysSum(array ...$arrays): array
{
    return array_map(function(array $array): int {
        return array_sum($array);
    }, $arrays);
}

print_r(arraysSum([1,2,3], [4,5,6], [7,8,9]));

输出：

Array
(
[0] => 6
[1] => 15
[2] => 24
)

null合并运算符

由于日常使用中存在大量同时使用三元表达式和 isset()的情况， 我们添加了null合并运算符 (??) 这个语法糖。如果变量存在且值不为NULL， 它就会返回自身的值，否则返回它的第二个操作数。

// Fetches the value of $_GET['user'] and returns 'nobody'
// if it does not exist.
$username = $_GET['user'] ?? 'nobody';
// This is equivalent to:
$username = isset($_GET['user']) ? $_GET['user'] : 'nobody';

// Coalesces can be chained: this will return the first
// defined value out of $_GET['user'], $_POST['user'], and
// 'nobody'.
$username = $_GET['user'] ?? $_POST['user'] ?? 'nobody';
?>

Spaceship operator 结合比较运算符 (<=>)

// Integers
echo 1 <=> 1; // 0
echo 1 <=> 2; // -1
echo 2 <=> 1; // 1

// Floats
echo 1.5 <=> 1.5; // 0
echo 1.5 <=> 2.5; // -1
echo 2.5 <=> 1.5; // 1

// Strings
echo "a" <=> "a"; // 0
echo "a" <=> "b"; // -1
echo "b" <=> "a"; // 1
?>

Constant arrays using define() 的常量数组

现在可以用 define() 定义数组常量。在 PHP 5.6，只可以被定义与 const。

define('ANIMALS', [
    'dog',
    'cat',
    'bird'
]);

echo ANIMALS[1]; // outputs "cat"
?>

Anonymous classes 匿名类

通过新的类添加了用于匿名类的支持。这些可以用于代替完整的类定义一次性的对象

interface Logger {
    public function log(string $msg);
}

class Application {
    private $logger;

    public function getLogger(): Logger {
         return $this->logger;
    }

    public function setLogger(Logger $logger) {
         $this->logger = $logger;
    }
}

$app = new Application;
$app->setLogger(new class implements Logger {
    public function log(string $msg) {
        echo $msg;
    }
});

var_dump($app->getLogger());
?>

输出：

object(class@anonymous)#2 (0) {
}

Unicode codepoint escape syntax Unicode编码转移语法

这 Unicode 编码以十六进制格式，并输出该编码在 UTF-8 为双引号括起来的字符串或定界符。任何有效的编码被接受。

echo "\u{aa}";
echo "\u{0000aa}";
echo "\u{9999}";

Closure::call()

class A {private $x = 1;}

// Pre PHP 7 code
$getXCB = function() {return $this->x;};
$getX = $getXCB->bindTo(new A, 'A'); // intermediate closure
echo $getX();

// PHP 7+ code
$getX = function() {return $this->x;};
echo $getX->call(new A);

待续…
更多参考：http://php.net/manual/zh/migration70.new-features.php