php Pthread 多线程

原文链接：https://www.cnblogs.com/jkko123/tag/php%E7%9A%84%E5%A4%9A%E7%BA%BF%E7%A8%8BPthread/

线程，有时称为轻量级进程，是程序执行的最小单元。线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，它与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤消另一个线程，同一进程中的多个线程之间可以并发执行。每一个程序都至少有一个线程，那就是程序本身，通常称为主线程。线程是程序中一个单一的顺序控制流程。 在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。

一、基本试用

<?php
 
//实现多线程必须继承Thread类
class test extends Thread {
    public function __construct($arg){
        $this->arg = $arg;
    }
 
    //当调用start方法时，该对象的run方法中的代码将在独立线程中异步执行。
    public function run(){
        if($this->arg){
            printf("Hello %s
", $this->arg);
        }
    }
}
$thread = new test("World");
 
if($thread->start()) {
    //join方法的作用是让当前主线程等待该线程执行完毕
    //确认被join的线程执行结束，和线程执行顺序没关系。
    //也就是当主线程需要子线程的处理结果，主线程需要等待子线程执行完毕
    //拿到子线程的结果，然后处理后续代码。
    $thread->join();
}
?>

二、Worker和Threaded

Worker对象与Threaded对象的关系有点像是，船在河中运行，一条河里有很多条船，而河也不止一条。不同的船运行在特定的环境下，比如大吨位的船是无法运行在河床浅的河中。船是可以随时变化的，而河的环境确相对持久。我们通过stack方法把对象加入到Worker中，在对象的run方法中通过对worker的访问来获取信息。

<?php
//Worker是具有持久化上下文(执行环境)的线程对象
//Worker对象start()后，会执行run()方法，run()方法执行完毕，线程也不会消亡
class MySqlWorker extends Worker {
    private $name = '';
    private $db = null;
 
    public function __construct($name) {
        $this->name = $name;
    }
 
    public function run() {
        $this->db = mysql_connect('127.0.0.1', 'root', '');
        mysql_select_db('test', $this->db);
    }
 
    public function getDb() {
        return $this->db;
    }
}
 
//Stackable是Threaded的一个别称，直到pthreads v.2.0.0
class Query extends Threaded {
    private $sql = '';
    private $data = array();
 
    public function __construct($sql) {
        $this->sql = $sql;
    }
 
    public function run() {
        //访问线程工作对象
        $db = $this->worker->getDb();
        $res = mysql_query($this->sql, $db);
        $tmp = array();
        while($row = mysql_fetch_assoc($res)) {
            //这里不能使用$this->data[] = $row;这种方式。
            $tmp[] = $row;
        }
        $this->data = $tmp;
    }
 
    public function getData() {
        return $this->data;
    }
}
 
$mysqlWork = new MySqlWorker('mysqlWork');
$query1 = new Query('select * from test order by id limit 0,2');
$query2 = new Query('select * from test order by id limit 2,2');
 
//通过Worker的stack方法，我们把对象加入到Worker中
//会激活Worker执行对象的run()方法。
//说白了就是会执行$query1，$query2的run()方法。
$mysqlWork->stack($query1);
$mysqlWork->stack($query2);
 
$mysqlWork->start();
//执行完Worker中的对象后，关闭Worker。
//如果把这段代码放到$query1->getData()和$query2->getData()之后
//则会输出两个空数组，那该方法的作用有可能是等待Worker中对象执行完毕，类似join方法()。
$mysqlWork->shutdown();
 
var_dump($query1->getData());
var_dump($query2->getData());

三、Mutex 互斥量

当我们用多线程操作同一个资源时，在同一时间内只能有一个线程能够对资源进行操作，这时就需要用到互斥量了。比如我们对同一个文件进行读写操作时。当第一个线程给互斥量加锁后，如果在操作期间，其他线程再次给互斥量加锁，会导致线程进入阻塞状态，直到互斥量被解锁。这就很好的保护了文件在同一时间内只能被一个线程操作。如果不加锁，那么对文件的操作结果是不可预知的，因为同一时间内有很多线程同时操作文件，无法判断先后顺序。

<?php
class Add extends Thread {
    private $name = '';
    private $res = null;
    private $mutex = null;
    
    public function __construct($name, $res, $mutex = null) {
        $this->name = $name;
        $this->res = $res;
        $this->mutex = $mutex;
    }
 
    public function run() {
        if($this->mutex) {
            //给互斥量加锁
            Mutex::lock($this->mutex);
        }
        //从文件中获取数据
        $data = trim(fgets($this->res));
        $data = intval($data);
        ++$data;
        //重置文件指针到开始处
        fseek($this->res, 0);
        //写入数据
        fwrite($this->res, $data);
        //重置文件指针
        fseek($this->res, 0);
        echo "Thread {$this->name} add {$data} 
";
        if($this->mutex) {
            //给互斥量解锁
            Mutex::unlock($this->mutex);
        }
    }
}
 
$fp = fopen('./add.txt', 'r+');
 
//创建互斥量，立即加锁
$mutex = Mutex::create(true);
 
$threads = array();
for($ix = 0; $ix < 20; ++$ix) {
    $thread = new Add($ix, $fp, $mutex);
    $thread->start();
    $threads[] = $thread;
}
 
Mutex::unlock($mutex);
 
foreach($threads as $thread) {
    $thread->join();
}
 
//销毁互斥量
Mutex::destroy($mutex);

四、内存共享

有些时候我们希望在多个线程中共享一些需要的数据，我们可以使用shmop扩展。

<?php
 
class Count extends Thread {
    private $name = '';
 
    public function __construct($name) {
        $this->name = $name;
    }
 
    public function run() {
        //在Linux下可以使用sysvshm的扩展, shm_等函数
        //共享内存段的key
        $shmKey = 123;
        //创建共享内存段
        $shmId = shmop_open($shmKey, 'c', 0777, 64);
        //读取共享内存数据
        $data = trim(shmop_read($shmId, 0, 64));
        $data = intval($data);
        ++$data;
        shmop_write($shmId, $data, 0);
        echo "thread {$this->name} data {$data} 
";
 
        //删除关闭共享内存段
        shmop_delete($shmId);
        shmop_close($shmId);
    }
}
 
$threads = array();
for($ix = 0; $ix < 10; ++$ix) {
    $thread = new Count($ix);
    $thread->start();
    $threads[] = $thread;
}
 
foreach($threads as $thread) {
    $thread->join();
}

五、线程同步

有些时候我们不希望线程调用start()后就立刻执行，在处理完我们的业务逻辑后在需要的时候让线程执行。

<?php
class Sync extends Thread {
    private $name = '';
 
    public function __construct($name) {
        $this->name = $name;
    }
 
    public function run() {
        //让线程进入等待状态
        $this->synchronized(function($self){
            $self->wait();
        }, $this);
 
        echo "thread {$this->name} run... 
";
    }
}
 
//我们创建10个线程
$threads = array();
for($ix = 0; $ix < 10; ++$ix) {
    $thread = new Sync($ix);
    $thread->start();
    $threads[] = $thread;
}
 
$num = 1;
while(true) {
    if($num > 5) {
        //当$num大于5时,我们才唤醒线程让它们执行
        foreach($threads as $thread) {
            $thread->synchronized(function($self){
                $self->notify();
            }, $thread);
        }
        break;
    }
 
    //这里我们处理我们需要的代码
    //这时候线程是处在等待状态的
    echo "wait... 
";
    sleep(3);
    ++$num;
}
 
foreach($threads as $thread) {
    $thread->join();
}
echo "end... 
";

六、线程池

Pool对象是多个Worker对象的容器，同时也是它们的控制器，对Worker功能更高抽象。

比如Worker是河，而线程是运行在河里的船。Pool则是管理着多条河。

<?php
//继承Threaded类，Threaded提供了隐式的线程安全机制
//这个对象中的所有操作都是线程安全的
class MyWork extends Threaded {
    private $name = '';
    private $do = false;
    private $data = '';
 
    public function __construct($name) {
        $this->name = $name;
    }
 
    public function run() {
        $this->data = "{$this->name} run... in thread [" . $this->worker->getName() . "] 
";
        //通过do来判断是否完成
        //如果为true，则让Pool::collect回收
        $this->do = true;
    }
 
    public function isDo() {
        return  $this->do;
    }
 
    public function getData() {
        return $this->data;
    }
}
 
class MyWorker extends Worker {
    public static $name = 0;
 
    public function __construct() {
        self::$name++;
    }
 
    public function run() {
         
    }
 
    public function getName() {
        return self::$name;
    }
}
 
$pool = new Pool(5, 'MyWorker');
 
$works = array();
for($ix = 0; $ix < 20; ++$ix) {
    $work = new MyWork($ix);
    $works[] = $work;
}
 
foreach($works as $work) {
    $pool->submit($work);
}
$pool->shutdown();
 
foreach($works as $work) {
    echo $work->getData();
}
 
//回收已完成的对象
$pool->collect(function($work){
    //我们通过自定义函数isDo来判断对象是否执行完毕
    return $work->isDo();
});