Интернет технологии -> PHP -> Оптимизация программ на PHP

• Выносите $переменные из "текстовых строк" - ускорение 25-40%
• Короткие переменные не более 7 символов - ускорение 15%
• Тормозят ли массивы в PHP? Вернее, как именно. Ускорение 40%
• Выносите многомерные массивы из "текстовых строк" - ускорение 25-30%
• Регулярные выражения: PHP(POSIX) vs Perl. Ускорение 60-200%
• Циклы: for, foreach, while, count/sizeof() - ускорение 15%-30%
• Для чтения файла file() быстрее, чем fopen+цикл - ускорение 40%
• Загрузка всех тестов (php файлы)

Дмитрий Бородин
php.spb.ru

Выносите $переменные из "текстовых строк" - ускорение 25-40%

1. {$x="test".$test;    }
2. {$x="test $test";    }
3. {$x="test";$x.=$test;}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	3.5911	3.5911	00.0%	70.9%
test N2	1	5.0616	5.0616	40.9%	100.0%
test N3	1	4.9870	4.9870	38.9%	98.5%

Итак, никогда не пишите $a="$b", ибо это затормозит программу (в этой строке) на 40%.

Однако, если у вас большая строка, где много текста и переменных, различия в скорости уменьшаются, т.к. общие затраты на парсинг становятся намного больше, чем разные по эффективности команды. Но почему бы и не увеличить скорость программы (строк присваивания) почти на четверть таким простым методом?

1. {$x="test ".$test." test ".$test." test ".$test;                }
2. {$x="test $test test $test test $test";                         }
3. {$x="test ";$x.=$test;$x="test ";$x.=$test;$x="test ";$x.=$test;}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	7.6894	7.6894	00.0%	66.0%
test N2	1	9.5515	9.5515	24.2%	82.0%
test N3	1	11.6506	11.6506	51.5%	100.0%

Короткие переменные не более 7 символов - ускорение 15%

1. {$x=1;}
2. {$x2=1;}
3. {$x03=1;}
4. {$x004=1;}
5. {$x0005=1;}
6. {$x00006=1;}
7. {$x000007=1;}
8. {$x0000008=1;}
9. {$x000000010=1;}
10. {$x00000000012=1;}
11. {$x0000000000014=1;}
12. {$x000000000000016=1;}
13. {$x0000000000000000000000000000032=1;}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	1.7000	1.7000	00.0%	68.5%
test N2	1	1.7028	1.7028	00.2%	68.6%
test N3	1	1.7182	1.7182	01.1%	69.2%
test N4	1	1.7228	1.7228	01.3%	69.4%
test N5	1	1.7536	1.7536	03.2%	70.6%
test N6	1	1.7504	1.7504	03.0%	70.5%
test N7	1	1.7799	1.7799	04.7%	71.7%
test N8	1	1.9604	1.9604	15.3%	78.9%
test N9	1	1.9865	1.9865	16.9%	80.0%
test N10	1	2.0119	2.0119	18.3%	81.0%
test N11	1	2.0302	2.0302	19.4%	81.7%
test N12	1	2.1288	2.1288	25.2%	85.7%
test N13	1	2.4835	2.4835	46.1%	100.0%

Переменные от 32 символов могут тормознуть программу почти на половину.

Но если заполнять пробелами (" "), чтобы все строки "$x=1; ..." по длине занимали одно и тоже расстояние, то получается вот что:

1. {$x=1;                                   }
2. {$x2=1;                                  }
3. {$x03=1;                                 }
4. {$x004=1;                                }
5. {$x0005=1;                               }
6. {$x00006=1;                              }
7. {$x000007=1;                             }
8. {$x0000008=1;                            }
9. {$x000000010=1;                          }
10. {$x00000000012=1;                        }
11. {$x0000000000014=1;                      }
12. {$x000000000000016=1;                    }
13. {$x0000000000000000000000000000032=1;    }

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	2.1167	2.1167	01.9%	83.3%
test N2	1	2.0766	2.0766	00.0%	81.7%
test N3	1	2.0937	2.0937	00.8%	82.4%
test N4	1	2.0821	2.0821	00.3%	81.9%
test N5	1	2.1145	2.1145	01.8%	83.2%
test N6	1	2.0921	2.0921	00.7%	82.3%
test N7	1	2.1076	2.1076	01.5%	82.9%
test N8	1	2.3058	2.3058	11.0%	90.7%
test N9	1	2.3046	2.3046	11.0%	90.7%
test N10	1	2.3107	2.3107	11.3%	90.9%
test N11	1	2.3111	2.3111	11.3%	90.9%
test N12	1	2.3680	2.3680	14.0%	93.2%
test N13	1	2.5418	2.5418	22.4%	100.0%

Уж как комментировать тест переменной из одного символа (на 2% медленне самого быстрого) - не знаю... Наверно, тесты имеют большую погрешность. Предлагаю кому-нибудь запустить тест на час (исходники теста внизу страницы).

Одно ясно - при длине переменных в 8 и более символов происходит резкое снижение производительности, до 15%! А команд, включающих названия переменных, очень много. Еще один менее резкий скачек на переменных с именем 16 символов в длину и более. А в остальных случаях - чем больше, тем дольше, весьма линейная зависимость.

Вывод - не используйте переменны из 8 и более символов, выиграете 15% скорости (вернее, сэкономите).

Тормозят ли массивы в PHP? Вернее, как именно. Ускорение 40%.

1. {$test[0000]=1;$test[0001]=1;$test[0002]=1;$test[0003]=1;$test[0004]=1;     }
2. {$test[1000]=1;$test[1001]=1;$test[1002]=1;$test[1003]=1;$test[1004]=1;     }
3. {$test["aa"]=1;$test["bb"]=1;$test["cc"]=1;$test["dd"]=1;$test["ee"]=1;     }
4. {$test[aa]=1;  $test[bb]=1;  $test[cc]=1;  $test[dd]=1;  $test[ee]=1;       }
5. {$test[0][0]=1;$test[0][1]=1;$test[0][2]=1;$test[0][3]=1;$test[0][4]=1;     }
6. {$test[2][1]=1;$test[3][8]=1;$test[4][9]=1;$test[33][99]=1;$test[123][99]=1;}
7. {$test[a][b]=1;$test[x][y]=1;$test[d][c]=1;$test[a][s]=1;$test[b][n]=1;     }

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	5.3924	5.3924	01.1%	28.0%
test N2	1	5.3332	5.3332	00.0%	27.7%
test N3	1	5.7651	5.7651	08.1%	29.9%
test N4	1	7.6543	7.6543	43.5%	39.7%
test N5	1	6.6649	6.6649	25.0%	34.6%
test N6	1	6.6221	6.6221	24.2%	34.3%
test N7	1	19.2820	19.2820	261.5%	100.0%

Что тут можно комментировать.. все очевидно. Доступ к элементу одномерного ассоциативного массива по имени, не заключенному в кавычки, тормозит процесс на треть (относительно того же примера, но в кавычках). А вот в двухмерном массиве программа работает медленне аж в 2.5 раза! После такого теста хочешь не хочешь, а в любой программе пожертвуешь удобством - обращение к элементам массива по имени без кавычек.

Выносите многомерные массивы из "текстовых строк" - ускорение 25-30%. Одномерные можно не выносить.

1. {$x="test ".$myarray["name"]["second"][1]." test";       }
2. {$x="test {$myarray[name][second][1]} test";             }
3. {$x="test ";$x.=$myarray["name"]["second"][1];$x=" test";}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	3.5369	3.5369	00.0%	69.9%
test N2	1	5.0605	5.0605	43.1%	100.0%
test N3	1	4.6017	4.6017	30.1%	90.9%

Тот же пример с ассоциативным 3-х мерным массивом, но с обращением к элементу по его индексному номеру:

1. {$x="test ".$myarray[3][2][0]." test";       }
2. {$x="test {$myarray[3][2][0]} test";         }
3. {$x="test ";$x.=$myarray[3][2][0];$x=" test";}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	3.3012	3.3012	00.0%	73.1%
test N2	1	4.1667	4.1667	26.2%	92.3%
test N3	1	4.5145	4.5145	36.8%	100.0%

Разница в 1 и 2 вариантах очень мала. Это говорит, что потери на не эффективное использование кавычек не слишком большое, чем доступ к массивам (см. тесты в первой главе).

1. {$x="test".$myarray["test"]."test";}
2. {$x="test$myarray[test]test";      }
3. {$x="test{$myarray[test]}test";    }

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	2.8495	2.8495	00.0%	80.9%
test N2	1	2.9519	2.9519	03.6%	83.9%
test N3	1	3.5202	3.5202	23.5%	100.0%

А теперь, на основании всех трех тестов, однозначный вывод: использовать фигурные скобки для обозначения границ имени элемента многомерного массива НЕЛЬЗЯ. Это сильно снижает скорость работы - 25-30% (в третьем варианте от простого добавления скобок скорость понизилась на четверть). Не использовать скобки нельзя. Следовательно, единственный способ не терять 30% скорости - выносить многомерные массивы из скобок.

Такой же тест, но для одномерных:

1. {$x="test".$myarray["test"]."test".$myarray["test"]."test".$myarray["test"];   }
2. {$x="test$myarray[test]testtest$myarray[test]testtest$myarray[test]test";      }
3. {$x="test{$myarray[test]}testtest{$myarray[test]}testtest{$myarray[test]}test";}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	6.5843	6.5843	00.0%	78.0%
test N2	1	6.7770	6.7770	02.9%	80.3%
test N3	1	8.4406	8.4406	28.2%	100.0%

Сравнивая два последних теста очевидно, что одномерные массивы можно и не выносить, потери всего 3-4% ( а вот на простых переменных - потери 25-40%!).

Регулярные выражения: PHP(POSIX) vs Perl.

Хочу заранее предупредить любителей Перла, чтобы не радовались: хоть перловые реги и круче пхпышных, только ничто и никто не мешает использовать в PHP перловые реги! Наверно, потому их и встроили в PHP, что уж больно тормоза большие... :-)

Итак, простейший текст. Поиск простого выражения в тексте, который состоит из многократного повторения данной статьи (получается размер переменной $text в 3 Мб).

Тест вызывает всего 1 раз, ибо реги имеют встроенное средство для кеширования результатов компиляции. Т.е. перед запуском проиходит компиляции, а повторные реги не компилируются. Это особенности регулярных выражений. Разные языки программирования в состоянии хранить разное число откомпилированных выражений, что вызывались (в порядке вызова в программе). И в данном тесте как раз нет эффекта от компиляции, т.к. функция вызывается всего один раз.

1. {eregi("МаС+иВ",$text);}
2. {preg_match("/МаС+иВ/im",$text);}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	1.3339	1.3339	107.8%	100.0%
test N2	1	0.6417	0.6417	00.0%	48.1%

1. {eregi("(ма[a-zа-я]{1,20})",$text);}
2. {preg_match("/(ма[a-zа-я]{1,20})/im",$text);}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	0.4521	0.4521	76.9%	100.0%
test N2	1	0.2556	0.2556	00.0%	56.5%

Пример для другого выражения и 30-мегабайтного текста (все те же повторы статьи, что вы сейчас читаете):

1. {eregi("(ма[a-zа-я]{1,20})",$text);}
2. {preg_match("/(ма[a-zа-я]{1,20})/im",$text);}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	1.3430	1.3430	60.6%	100.0%
test N2	1	0.8365	0.8365	00.0%	62.3%

Я еще писал штук пять разных выражений, но тенденция не меняется. Скорость может меняться, но Pelr обгоняет POSIX минимум на половину. Этого достаточно, чтобы похоронить функции регулярных выражений от PHP (POSIX). Для всех функций есть аналогичные Perl-ориентированные (все они встроены в PHP).

Далее один очень показательный пример на этой же статье (увеличение до 28Мб). Пример ищет в тексте e-mail. По свойству "жадности" регулярных выражений будет найден самый большой и наболее близкий к левому краю адрес.

Этот пример огорчит любителей перла. Приятно их огорчать :-)

1. {eregi("([a-z_-]+@([a-z][a-z-]*\.)+([a-z]{2}|com|mil|org|net|gov|edu|arpa|info|biz))",$text);}
2. {preg_match("/([a-z_-]+@([a-z][a-z-]*\.)+([a-z]{2}|com|mil|org|net|gov|edu|arpa|info|biz))/im",$text);}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	11.6828	11.6828	680.3%	100.0%
test N2	1	1.4973	1.4973	00.0%	12.8%

Из одного теста делать вывод сложно, но, видимо, чем сложнее регулярное выражение, тем больше POSIX отстает от Perl.

А теперь тот же пример, но только в статье (увеличение до 28Мб) нет НИ ОДНОГО символа "@" (я специально сделал копию статьи и стер эти символы):

1. {eregi("([a-z_-]+@([a-z][a-z-]*\.)+([a-z]{2}|com|mil|org|net|gov|edu|arpa|info|biz))",$text,$ok); echo $ok[1];}
2. {preg_match("/([a-z_-]+@([a-z][a-z-]*\.)+([a-z]{2}|com|mil|org|net|gov|edu|arpa|info|biz))/im",$text,$ok); echo $ok[1];}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	0.5854	0.5854	00.0%	10.2%
test N2	1	5.7671	5.7671	885.2%	100.0%

Что мы видим?.. Ничто в этом мире не совершенно. Конечно, это очень не оптимизированное выражение для поиска email'ов, но всё же все те, кто кричал мне в форуме "ereg - отстой", на этом и похожих примерах могут отдыхать. Бывает же, что в тексте нет ни одной собачки :-)

Итак, вывод о скорости с примерами был дан выше. Вывод однозначный - надо использовать Perl-ориентированные регулярные выражения. В начеле главы я упоминал о кешировании откомпилированных копий регов. Если в программе одно и тоже выражение встречается неоднократно, производительность может отличаться не просто многократно, а в 10-100-1000 раз!

Селдующий пример вызывается 200 раз подряд над текстом в 250Кб:

1. {eregi("МаС+иВ",$text);}
2. {preg_match("/МаС+иВ/im",$text);}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	17.6384	17.6384	72381.4%	100.0%
test N2	1	0.0243	0.0243	00.0%	00.1%

Что такое кеш - знают все. Видимо именно с кешем в PHP проблеммы... Кстати, ради примера, отключите в BIOSе вашего комптьютера кеш процессора и попробуйте загрузить Windows 2000... Не дождетесь! (Кажется, их называют L1 и L2 - два разных кеша для кода и данных первого и второго уровня, какой то из них можно отключить.)

Циклы: for, foreach, while, count/sizeof() - ускорение 15%-30%

1. {$x=0; foreach($test as $n)                          { $x=sprintf("test%08i",$i);        }}
2. {$x=0; for ($it=0; $it<100000; $it++)                { $x=sprintf("test%08i",$i);        }}
3. {$x=0; $it=0; while($it<100000)                      { $x=sprintf("test%08i",$i); $it++; }}
4. {$x=0; for ($it=0; $it<count($test); $it++)          { $x=sprintf("test%08i",$i);        }}
5. {$x=0; $it=0; while($it<count($test))                { $x=sprintf("test%08i",$i); $it++; }}
6. {$x=0; $co=count($test); for ($it=0; $it<$co; $it++) { $x=sprintf("test%08i",$i);        }}
7. {$x=0; $co=count($test); $it=0; while($it<$co)       { $x=sprintf("test%08i",$i); $it++; }}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	12.0313	12.0313	154.4%	100.0%
test N2	1	4.7290	4.7290	00.0%	39.3%
test N3	1	4.7712	4.7712	00.9%	39.7%
test N4	1	10.2847	10.2847	117.5%	85.5%
test N5	1	10.3466	10.3466	118.8%	86.0%
test N6	1	9.1271	9.1271	93.0%	75.9%
test N7	1	9.1409	9.1409	93.3%	76.0%

Почему sprintf, а не реальное echo? echo использовать нельзя, т.к. от него будет немерянный буфер (OUTPUT в браузер или консоль).

Теперь о деле. Бесспорный вывод - использование foreach сильно тормозит дело, а между for и while большой разницы нет. (На голом тесте for/while/foreach {..} тормоза foreach - 30%). Это не удивительно, т.к. foreach делает копию массива, на что тратиться масса времени (хотя это только слухи).

Вывод с count() не столь очевиден, потому что от разного текста в цикле % тормознутости от самого быстрого варианта резко возрастает... Я взял цикл с небольшой нагрузкой - проход по огромному массиву $test + форматирование функцией sprintf. Как видите, варинты с count() и заменяющей эту функцию перемнной $co различаются на 10% по скорости между собой (не смотрите на варинант с константой в 100000, заранее знать кол-во элементов невозможно).

Вывод о не ассоциативных массивах: 1) foreach существенно замедляет работу 2) использование count() в простых циклах - замедленение 10%. Но на сложных циклах потери от лишних запусков count() будут абсолютно незаметны, так что ситуация не очевидна.

Сравнение count() и sizeof().

Судя по мануалу - это алиасы. Об этом написано на страницах самих функций и дополнительной странице "Appendex => Aliases list". Что же мы видим на массиве в 100000 элементов:

1. {$x=0; for ($it=0; $it<count($test); $it++)  { $x=sprintf("test%08i",$test[$it]);}}
2. {$x=0; for ($it=0; $it<sizeof($test); $it++) { $x=sprintf("test%08i",$test[$it]);}}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	3.0087	3.0087	15.7%	100.0%
test N2	1	2.5998	2.5998	00.0%	86.4%

Пусть тесты будут иметь погрешности... Но результат один - count() заметно отстает по скорости от sizeof()! Хм, я бы к записи в мануале сделал приписку: "The sizeof() function is an alias for count(), but последний сильно тормозит!"

Если кол-во элементов в массиве меньше 65000 (64К), то эти функции по скорости практически не различимы. Тут вывод простой - переходим на использование sizeof(), как ускоренного алиаса count(). Это принесет свои результаты на огромных массивах.

Ассоциативные массивы: тестирование разных способов перебора

С ними наблюдается таже проблема: на разных по величине массивах разные функции эффективны, но лучше всех foreach!

Массив в 200 элементов и 1000 повторов программы:

1. {$x=0; foreach($test as $k=>$v) { $x=sprintf("%s=>%s\n",$k,$v);                                                           }}
2. {$x=0; reset($test); while (list($k, $v) = each($test)) { $x=sprintf("%s=>%s\n",$k,$v);                                   }}
3. {$x=0; $k=array_keys($test); $co=sizeof($k); for ($it=0; $it<$co; $it++) { $x=sprintf("%s=>%s\n",$k[$it],$test[$k[$it]]); }}
4. {$x=0; reset($test); while ($k=key($test)) { $x=sprintf("%s=>%s\n",$k,current($test)); next($test);                       }}

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	8.1222	8.1222	00.0%	78.7%
test N2	1	10.3221	10.3221	27.1%	100.0%
test N3	1	9.7921	9.7921	20.6%	94.9%
test N4	1	8.9711	8.9711	10.5%	86.9%

Тоже самое, но массив в 5000 элементов и 200 повторов:

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	14.4473	14.4473	00.0%	67.2%
test N2	1	18.6801	18.6801	29.3%	86.9%
test N3	1	21.5056	21.5056	48.9%	100.0%
test N4	1	15.8514	15.8514	09.7%	73.7%

Опять тоже самое, но массив в 100 000 элементов и без повторов:

счетчик	кол-во вызовов	общее вpемя	сpеднее вpемя	% от min	% от max	общее время
test N1	1	3.5116	3.5116	00.0%	82.8%
test N2	1	3.9724	3.9724	13.1%	93.6%
test N3	1	4.2436	4.2436	20.8%	100.0%
test N4	1	4.0026	4.0026	14.0%	94.3%

Другие тесты на холостых циклах тоже показывают преимущество foreach.

Резюме:

• sizeof() лучше, чем count()
• в циклах sizeof лучше вообще заменить на переменную
• for и while практически не отличимы
• для перебора простых индексных массивов нужно использовать for или while
• для перебора ассоциативных массивов нужно использотьва foreach

Для чтения файла file() быстрее, чем fopen+цикл - ускорение 40%

   $f=fopen("1Mb_file.txt","r") or die(1);
   while($x[]=fgets($f,1000));
   fclose($f);

Аналогичные варианты

   $f=fopen("1Mb_file.txt","r") or die(1);
   while($s=fgets($f,1000)) $x[]=$s;
   fclose($f);

   $f=fopen("1Mb_file.txt","r") or die(1);
   while(!feof($f))) $x[]=fgets($f,1000);
   fclose($f);

работают еще медленнее (во втором случае лишняя функция feof() заметно снижает скорость). Тот же тест, но на 15Мб файле (100 000 строк по 150 байт) показывает разницу в 50%, в пользу file(). Тест проводился так, чтобы исключить фоновый своппинг во время работы из-за предшествующих команд создания/чтения таких больших файлов. Подсчитать тоже самое на очень маленьких файлах в 1-2 Кб не представляется возможным, т.к. операцию чтения нельзя повторять в течении одного теста, операции чтения будут кешироваться...

Скачать примеры для проверки приведенных фактов

Полезные ссылки