前面我們討論了內存的工作原理，也進行了一些性能相關的測試。那么今天開始我們來看幾個在實踐中的應用。首先我們先從PHP開始。2015年，PHP7的發布可以說是在技術圈里引起了不小的轟動，因為它的執行效率比PHP5直接翻了一倍。PHP7在內存方面，你是否知道作者都進行了哪些優化？幾個核心結構體的改進只是表面上看起來優化的幾個字節那么簡單？讓我們從幾個核心的數據結構改進開始看起。

1 PHP7zval的變化

1、php5.3中的zval：

我們這里只討論64位操作系統下的情況。該zval_struct結構體中的由四個成員構成，其中zvalue_value稍微復雜一些，是一個聯合體。聯合體中最長的成員是一個指針加一個int，8+4=12字節。但是默認情況下，會進行內存對齊，故zval_struct會占用16字節。那么。

_zval_struct總的字節 = value（16）+ refcount__gc（4）+ type（1）+ is_ref__gc（1）= 占用22字節。

最后再考慮下內存對齊，實際占用24字節。（如果算的有點暈話，感興趣的同學可以寫段簡單的測試代碼，使用sizeof查看一下）

2、PHP7.2中的zval

7.2中的zval_struct結構體里由3個成員構成，其中zend_value看起來比較復雜，實際上只是一個8字節的聯合體。u1也是一個聯合體，占用是4個字節。u2也一樣。這樣zval_struct就實際占用16個字節。

2 PHP7 HashTable的變化

1、PHP5.3里的HashTable:

在5.3里HashTable就是一個大struct， 有點小復雜，我們拆開了細說，

uint nTableSize 4字節

uint nTableMask 4字節

uint nNumOfElements 4字節，

ulong nNextFreeElement 8字節 注意這前面的4個字節會被浪費掉，因為nNextFreeElement的開始地址需要對齊

Bucket *pInternalPointer 8字節

Bucket *pListHead 8字節

Bucket *pListTail 8字節

Bucket **arBuckets 8字節

dtor_func_t pDestructor 8字節

zend_bool persistent 1字節

unsigned char nApplyCoun 1字節

zend_bool bApplyProtection 1字節

最終，總字節數 = 4+4+4+4(nNextFreeElement前面這四個字節會留空)+8+8+8+8+8+8+1+1+1 = 67字節。再加上結構體本身要對齊到8的整數倍，所以實際占用72字節。

2、PHP7.2里的HashTable:

在7.2里HashTable

zend_refcounted_h gc 看起來唬人，實際就是個long，占用8字節

union... u 占用4字節

uint32_t 占用4字節

Bucket* 指針占用8字節

uint32_t nNumUsed 占用4字節

uint32_t nNumOfElements 占用4字節

uint32_t nTableSize 占用4字節

uint32_t nInternalPointer 占用4字節

zend_long nNextFreeElement 占用8字節

dtor_func_t pDestructor 占用8字節

總占用

字節數 = 8+4+4+8+4+4+4+4+8+8 = 56字節，并且正好達到了內存對齊的狀態，沒有額外的浪費。

另外還有PHP源代碼里經常出鏡的Buckets也從72下降到了32字節，這里我就不翻源代碼了。

3 優化思想精髓

當當當，敲黑板，重點來了！我們看了兩個核心數據結構的結構體變化，這上面的優化都是什么含義呢？拿HashTable舉例，貌似從72字節優化到了56字節，這內存節約的也不是特別多嘛，才20%多而已！但這中間其實隱藏了兩個較深層次優化思路：

第一、你是否記得我們前面CPU在向內存要數據的時候是以Cache Line為單位進行的，而我們說過Cache Line的大小就是64字節。回過頭來看HashTable，在7.2里的56字節，只需要CPU向內存進行一次Cache Line大小的burst IO，就夠了。而在5.3里的72字節，雖然只比Cache Line大了那么一丟丟，但是對不起，必須得進行兩次burst IO才可以。所以，在計算機里，56字節相對72字節實際上是翻倍的性能提升！！

第二、CPU的L1、L2、L3的容量是固定的幾十K或者幾十M。假設Cache的都是HashTable，那么Cache容量不變的條件下，能Cache住的HashTable將會翻倍，緩存命中率提升一大截。要知道L1命中后只需要1ns多一點的耗時，而如果穿透到內存的話可能就需要40多納秒的延時了，整整差了幾十倍。

所以PHP內核的作者大牛深諳CPU與內存的工作原理，表面上看起來只是幾個字節的節約，但是實際上爆發出了巨大的性能提升！！



審核編輯：劉清