PHP沉思录

本文发表于《程序员》5月号
　　是一个系列的第一篇，目前想到的其他一些主题是：
　　
　　SQL注入问题
　　事件模型
　　AOP模型
　　UI Framework的实现
　　Template机制
　　
　　
　　PHP沉思录
　　工作模型
　　PHP的工作模型非常特殊。从某种程度上说，PHP和ASP、ASP.NET、JSP/Servlet等流行的Web技术，有着本质上的区别。
　　以Java为例，Java在Web应用领域，有两种技术：Java Servlet和JSP（Java Server Page）。Java Servlet是一种特殊类型的Java程序，它通过实现相关接口，处理Web服务器发送过来的请求，完成相应的工作。JSP在形式上是一种类似于PHP 的脚本，但是事实上，它最后也被编译成Servlet。也就是说，在Java解决方案中，JSP和Servlet是作为独立的Java应用程序执行的，它 们在初始化之后就驻留内存，通过特定的接口和Web服务器通信，完成相应工作。除非被显式地重启，否则它们不会终止。因此，可以在JSP和Servlet 中使用各种缓存技术，例如数据库连接池。
　　ASP.NET的机制与此类似。至于ASP，虽然也是一种解释型语言，但是仍然提供了Application对象来存放应用程序级的全局变量，它依托于ASP解释器在IIS中驻留的进程，在整个应用程序的生命期有效。
　　PHP却完全不是这样。作为一种纯解释型语言，PHP脚本在每次被解释时进行初始化，在解释完毕后终止运行。这种运行是互相独立的，每一次请 求都会创建一个单独的进程或线程，来解释相应的页面文件。页面创建的变量和其他对象，都只在当前的页面内部可见，无法跨越页面访问。在终止运行后，页面中 申请的、没有被代码显式释放的外部资源，包括内存、数据库连接、文件句柄、Socket连接等，都会被强行释放。
　　也就是说，PHP无法在语言级别直接访问跨越页面的变量，也无法创建驻留内存的对象。见下例：
　　
　　　　class StaticVarTester {
　　 public static $StaticVar = 0;
　　}
　　
　　function TestStaticVar() {
　　 StaticVarTester :: $StaticVar += 1;
　　 echo "StaticVarTester :: StaticVar = " . StaticVarTester :: $StaticVar;
　　}
　　
　　TestStaticVar();
　　echo "
";
　　TestStaticVar();
　　?>
　　
　　 在这个例子中，定义了一个名为StaticVarTester的类，它仅有一个公共的静态成员$StaticVar，并被初始化为0。然后，在 TestStaticVar()函数中，对StaticVarTester :: $StaticVar进行累加操作，并将它打印输出。
　　 熟悉Java或C++的开发者对这个例子应该并不陌生。$StaticVar作为StaticVarTester类的一个静态成员，只在类被装载时进行初 始化，无论StaticVarTester类被实例化多少次，$StaticVar都只存在一个实例，而且不会被多次初始化。因此，当第一次调用 TestStaticVar()函数时，$StaticVar进行了累加操作，值为1，并被保存。第二次调用TestStaticVar()函数，$ StaticVar的值为2。
　　 打印出来的结果和我们预料的一样：
　　
　　StaticVarTester :: StaticVar = 1
　　StaticVarTester :: StaticVar = 2
　　
　　 但是，当浏览器刷新页面，再次执行这段代码时，不同的情况出现了。在Java或C++里面，$StaticVar的值会被保存并一直累加下去，我们将会看到如下的结果：
　　
　　StaticVarTester :: StaticVar = 3
　　StaticVarTester :: StaticVar = 4
　　…
　　
　　 但是在PHP中，由于上文叙及的机制，当前页面每次都解释时，都会执行一次程序初始化和终止的过程。也就是说，每次访问时，StaticVarTester都会被重新装载，而下列这行语句
　　
　　 public static $StaticVar = 0;
　　
　　 也会被重复执行。当页面执行完成后，所有的内存空间都会被回收，$StaticVar这个变量(连同整个StaticVarTester类)也就不复存 在。因此，无论刷新页面多少次，$StaticVar变量都会回到起点：先被初始化为0，然后在TestStaticVar()函数调用中被累加。所以， 我们看到的结果永远是这个：
　　
　　StaticVarTester :: StaticVar = 1
　　StaticVarTester :: StaticVar = 2
　　
　　PHP这种独特的工作模型的优势在于，基本上解决了令人头疼的资源泄漏问题。Web应用的特点是大量的、短时间的并发处理，对各种资源的申请 和释放工作非常频繁，很容易导致泄漏。同时，大量的动态html脚本的存在，使得追踪和调试的工作都非常困难。PHP的运行机制，以一种非常简单的方式避 免了这个问题，同时也避免了将程序员带入到繁琐的缓冲池和同步等问题中去。在实践中，基于PHP的应用往往比基于Java或.NET的应用更加稳定，不会 出现由于某个页面的BUG而导致整个站点崩溃的问题。(相比之下，Java或.NET应用可能因为缓冲池崩溃或其他的非法操作，而导致整个站点崩溃。)后 果是，即使PHP程序员水平不高，也无法写出使整个应用崩溃的代码。PHP脚本可以一次调用极多的资源，从而导致页面执行极为缓慢，但是执行完毕后所有的 资源都会被释放，应用仍然不会崩溃。甚至即使执行了一个死循环，也会在30秒（默认时间）后因为超时而中止。从理论上来说，基于PHP的应用是不太可能崩 溃的，因为它的运行机制决定它不存在常规的崩溃这个问题。在实践中，很多开发者也认为PHP是最稳定的Web应用。
　　但是，这种机制的缺点也非常明显。最直接的后果是，PHP在语言级别无法实现跨页面的缓冲机制。这种缓冲机制缺失造成的影响，可以分成两个方面：
　　一是对象的缓冲。如我们所知，很多设计模式都依赖于对象的缓冲机制，对于需要频繁应付大量并发的服务端软件更是如此。因此，对象缓冲的缺失， 理论上会极大地降低速度。但是，由于PHP本身的定位和工作机制等原因，它在实际工作中的速度非常快。就作者自己的经验来看，在小型的Web应用中， PHP至少不比Java慢。在大型的应用中，为了榨干每一分硬件资源，即使PHP本身足够快，一个优秀的对象缓冲机制仍然是必要的。在这种情况下，可以使 用第三方的内存缓冲软件，如Memcached。由于Memcached本身的优异特性（高性能，支持跨服务器的分布式存储，和PHP的无缝集成等），在 大型的PHP应用中，Memcached几乎已经成为不可或缺的基础设施了。比起使用PHP语言自己实现对象缓冲来，这种第三方解决方案似乎更好一些。
　　二是数据库连接的缓冲。对MySQL，PHP提供了一种内置的数据库缓冲机制，使用起来非常简单，程序员需要做的只是用 mysql_pconnect()代替mysql_connect()来打开数据库而已。PHP会自动回收被废弃的数据库连接，以供重复使用。具有讽刺意 味的是，在实际应用中，这种持久性数据库连接往往会导致数据库连接的伪泄漏现象：在某个时间，并发的数据库连接过多，超过了MySQL的最大连接数，从而 导致新的进程无法连接数据库。但是过一段时间，当并发数减少时，PHP会释放掉一些连接，网站又会恢复正常。出现这种现象的原因是，当使用 pconnect时，Apache的httpd进程会不释放connect，而当Apache的httpd进程数超过了mysql的最大连接数时，就会出 现无法连接的情况。因此，需要小心地调整Apache和Mysql的配置，以使Apache的httpd进程数不会超出MySQL的最大连接数。在某些情 况下，一些有经验的PHP程序员宁可继续使用mysql_connect()，而不是mysql_pconnect()。
　　就作者所知，在PHP未来的roadmap中，对于工作模型这一部分，没有根本性的变动。这是PHP的缺点，也是PHP的优势，从本质上 说，这就是PHP的独特之处。因此，我们很难期待PHP在近期内会对这一问题做出重大的改变。但是，在对待这个问题带来的一系列后果时，我们必须谨慎应 对。
　　
　　数据库访问接口
　　 长期以来，PHP都缺乏一个象ADO或JDBC那样的统一的数据库访问接口。PHP在访问不同的数据库时，使用不同的专门API。例如，使用 mysql_connect函数连接MySQL，使用ora_logon函数连接Oracle。平心而论，这种方式并没有象我们想象的那样麻烦。在真实项 目中，把系统从一种数据库完全迁移到另一种数据库的要求是比较少见的，特别是对于LAMP这样的小型项目而言。而且，只要将访问数据库的代码进行了良好的 封装，迁移的工作量也会较少。另外，使用专门API，在效率上多少会有一些优势。
　　 虽然如此，PHP的开发人员仍然在努力构建PHP的统一的数据库访问接口。从PHP 5.1开始，PHP的发行包内置了PDO（PHP Data Objects，PHP数据对象）。PDO具有如下特性：
　　
　　 统一的数据库访问接口。PDO为访问不同的数据库提供了统一的接口，并且能够通过切换数据库驱动程序，方便地支持各种流行的数据库。
　　 面向对象。PDO完全基于PHP 5的对象机制，因此区别于基于过程的专用API。
　　 高性能。PDO的底层用C编写，比起用纯PHP开发的其他类似解决方案，有更高的性能。
　　
　　一个典型的PDO应用如下例：
　　
　　$pdo = new PDO("mysql:host=localhost;dbname=justtest", " mysql_user ", " mysql_password");
　　$query = "SELECT id, username FROM userinfo ORDER BY ID";
　　foreach ($pdo->query($query) as $row) {
　　 echo $row['id']." | ".$row['username']."
";
　　}
　　
　　但是，PDO还有一个更重要的问题没有解决，那就是对数据集的抽象。
　　无论是ADO还是JDBC，除了提供统一的数据库访问接口以外，也提供了对数据集的抽象。也就是说，在通过ADO/JDBC取回数据集结果以 后，这些数据集以统一的格式被存放在RecordSet/RowSet对象中，业务逻辑代码只需要与数据集对象进行交互即可。对数据集进行抽象的直接后 果，是彻底地分离了业务逻辑层和数据库访问层的代码，并且也在某种程度上起到了OR Mapping的效果。
　　自从ADO.NET出现后，数据集的抽象又有了一次不小的进步。和ADO相比，ADO.NET中的DataTable/DataSet类的主要新特性如下：
　　
　　 非连接性。在传统的ADO模型中，数据集需要占用一个数据库连接，直到所有工作完成。一旦连接被关闭，数据集的内容也就失效了。ADO.NET中的数据集 是非连接的，也就是说，当连接被关闭后，数据集中的内容仍然保存。这种非连接性带来的直接后果是，数据库连接可以被最大限度地利用，因为一旦工作完成就可 以将连接返回到数据库连接池中。（ADO也支持非连接的数据集，但是需要程序员自己实现，而ADO.NET的数据集在本质上就是非连接的。）
　　 自描述性。ADO.NET中的数据集是完全自我描述的，而且具有完备的metadata，其内容不但可以从任何特定的数据库生成，而且可以由代码动态生成。DataSet可以跟踪数据的变化，并完成相应的操作。
　　 互操作性。由于非连接性和自描述性，ADO.NET中的数据集可以非常方便地在网络之间进行传输。DataSet可以序列化/反序列化为XML或其他特定 的格式。这样，DataSet不但可以用于同一平台的分布式网络环境，而且可以用于异构网络环境。
　　
　　Java从J2SE 5.0开始内置了CachedRowSet，其原理和ADO.NET的数据集类似。Borland开发的用于取代BDE的新一代数据库引擎dbExpress，其改进也与此类似。
　　与之对比，PHP中对数据集的支持显得非常原始。无论是传统的API还是PDO，取回的数据仅仅表现为数组，并且没有任何缓存机制。这意味着，在所有需要访问数据集的地方，都必须频繁地使用直接访问数据库的API。下面是一个使用mysql API的例子：
　　
　　$link = mysql_connect('localhost', 'mysql_user', 'mysql_password');
　　if (!$link) {
　　 die('Could not connect: ' . mysql_error());
　　}
　　mysql_select_db("justtest");
　　$result = mysql_query("SELECT id, username FROM userinfo ORDER BY ID");
　　while ($row = mysql_fetch_array($result)) {
　　 echo $row['id']." | ".$row['username']."
";
　　}
　　mysql_close($link);
　　
　　 这样做的后果是业务逻辑和访问数据库的代码无法分离，在规模较大的系统中尤其严重。
　　 就作者所知，PHP官方没有提供支持抽象数据集的计划。但是，自己实现这样一个数据集并不是一件难事。作者参照ADO.NET的架构，使用纯PHP代码编 写了一个规模非常小的数据抽象类库，姑且称之为MyPDO。MyPDO大约有1300行代码，在几个真实项目中工作得很好。由于篇幅所限，本文不列出它的 所有代码，仅仅给出几个最主要的类的描述：
　　
　　 DataAdapter接口：定义了所有与数据库操作相关的方法。
　　 ConceptDataAdapter类：实现了DataAdapter，封装了访问特定数据库的代码。如MySqlDataAdapter。
　　 DataSet类：实现了自描述的抽象数据集，与具体数据库无关。可以自我跟踪数据的变化。
　　 SqlCommandBuilder类：可以跟据DataSet类的内容，自动实现Insert、Update、Delete等操作。
　　
　　下面是MyPDO的一个典型应用：
　　
　　 $Conn = new MySqlDataConnection(new ConnectionInfo("localhost", "mysql_username", "mysql_password", "justtest", "gbk"));
　　 $Da = $Conn->GetDataAdapter();
　　 $Da->SetSqlString("SELECT id, username FROM userinfo ORDER BY ID");
　　 $Ds = new DataSet();
　　 $Da->Fill($Ds);
　　 $Conn->Disconnect(); // 关闭数据库连接，但$Ds仍然保存数据内容
　　 echo $Ds; // 调用DataSet的__tostring()方法，格式化输出内容
　　
　　通过替换MySqlDataConnection，可以以最小的成本实现不同数据库之间的切换。
　　由于上文中讨论过的PHP的工作模型，通过MyPDO实现的缓存在性能上获得的好处有限。但是，在采用Memcached的解决方案中，MyPDO还是能够带来很大的便利。因为只有基于非连接方式的数据集，才可能在Memcached这样的内存池中被缓存。
　　另外，由于MyPDO中的DataSet是自描述的，内置了WriteToXml和ReadFromXml方式，它无需程序员编码就可以保存为XML或从XML中还原，在网络上甚至异构平台之间进行传输和识别。在电子商务领域中，这个特性是非常有用的。

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　　本文发表在《程序员》第7期

PHP沉思录之二
左轻侯
PME模型

在大规模的程序设计中，组件（component）已经成为一种非常流行的技术。常见的组件技术都基于PME模型，即属性（Property）、方法 （Method）和事件（Event）。基于PME的组件技术可以方便地实现IoC（Inversion of Control，控制反转），是从IDE的plugin到应用服务器的“热发布”等许多技术的基础。
PHP从版本5开始，大大完善了对OO的支持，以前不能被应用的许多pattern现在都可以在PHP5中实现。因此，是否能够实现基于PHP的组件技术，也就成了一个值得讨论的问题。
下面对PHP对于PME模型的支持，逐一进行讨论：

 属性（Property）
PHP并不支持类似Delphi或者C#的property语法，但这并不是问题。Java也不支持property语法，但是通过getXXX ()和setXXX()的命名约定，同样可以支持属性。PHP也可以通过这一方式来支持属性。但是，PHP提供了另一种也许更好的方法，那就是__set ()和__get()方法。
在PHP中，每一个class都会自动继承__set()和__get()方法。它们的定义如下：

void __set ( string name, mixed value )
mixed __get ( string name )

这两个方法将在下列情况下被触发：当程序访问一个当前类没有显式定义的属性时。在这个时候，被访问的属性名称作为参数被传入相应的方法。任何类都可以重载__set()和__get()方法，以实现自己的功能。
如下例：

class PropertyTester {

public function __get($PropName) {
echo "Getting Property $PropName\n";
}

public function __set($PropName, $Value) {
echo "Setting Property $PropName to '$Value'\n";
}
}

$Prop = new PropertyTester();
$Prop->Name;
$Prop->Name = "some string";

类PropertyTester重载了__set()和__get()方法，为了测试，仅仅将参数打印输出，没有做更多的工作。测试代码创建了 PropertyTester类的实例，并试图读写它并不存在的一个属性Name。此时，__set()和__get()相继被调用，并打印出相关参数。 它的输出结果如下：

Getting Property Name
Setting Property Name to 'some string'

基于这种机制，我们可以将属性的值放在一个private的List中，在读写属性时，通过重载__set()和__get()方法，读写List中的属性值。
但是，__set()和__get()方法的有趣之处远不止及。通过这两个方法，可以实现动态属性，也就是不在程序中显式定义，而是在运行时动态生成的属 性。只要想想这种技术在OR Mapping中的作用就能够明白它的重要性了。配合__call()方法（用于实现动态方法，在下一节中详述），它能够取代丑陋的代码生成器（code generator）的大部分功能。

 方法（Method）
PHP对方法的支持比较简单，没有太多可以讨论的。值得一提的是，PHP从版本5开始支持类的静态方法（static method），这使得程序员再也不用无谓地增加许多全局函数了。

 事件（Event）
事件也许是PHP遇到的最复杂的问题。PHP并没有在语法层面提供对事件的支持，我们只能考虑通过别的途径来实现。因此，我们需要先对事件的概念和其他语言对事件的实现方式进行讨论。
事件模型可以简述如下：充当事件触发者的代码本身并不处理事件，而仅仅是在事件发生时，把程序控制权转交给事件的处理者，在事件处理完成后，再收回控制权。事件触发者本身并不知道事件将会被如何处理，在大多数情况下，事件触发者的代码要先于事件处理者的代码被完成。
在传统的面向过程的语言（例如C或者PASCAL）中，事件可以通过函数指针来实现。具体来说，事件触发者定义一个函数指针，这个函数指针可以在 以后被指向某个处理事件的函数。在事件发生时，调用该函数指针指向的处理函数，并将事件的上下文作为参数传入。处理完成后，控制权再回到事件触发者。
在面向对象的语言中，方法指针（指向某个类的方法的指针）取代了函数指针。以Delphi为例，事件处理的例子如下：

type
TNotifyEvent = procedure(Sender: TObject) of object;
TMainForm = class(TForm)
procedure ButtonClick(Sender: TObject);
…
End;
Var
MainForm: TMainForm;
OnClick: TNotifyEvent;
…

可以看出，TNotifyEvent被定义为所谓的过程类型（Procedural Type），事实上就是一个方法指针。TMainForm的ButtonClick方法是一个事件处理者，符合TNotifyEvent的签名。 OnClick是一个事件触发者。在实际使用时，通过如下代码：

OnClick := MainForm.ButtonClick;

将MainForm.ButtonClick方法绑定到了OnClick事件。当OnClick事件触发时，MainForm.ButtonClick方法将被调用，并且将Sender(触发事件的组件对象)作为参数传入。
回到PHP，由于PHP不支持指针，因此无法使用函数指针这一技术。但是，PHP支持所谓的“函数变量”，可以把函数赋予某个变量，其作用类似于函数指针。如下例：

function EventHandler($Sender) {
echo "Calling EventHandler(), arv = $Sender\n";
}

$Func = 'EventHandler';
$Func('Sender Name');

由于PHP是一种动态语言，变量可以为任何类型，所以无须先定义函数指针的类型作为事件的签名。直接定义了一个函数EventHandler作为事件处理 者，然后将它赋予变量$Func（注意直接使用了字符串形式的函数名），最后触发该事件，并将一个字符串“Sender Name”传给它作为参数。输出的结果是：

Calling EventHandler(), arv = Sender Name

同样地，PHP也提供了类似方法指针的机制。如下例：

Class EventHandler {

public function DoEvent($Sender) {
echo "Calling EventHandler.DoEvent(), arg = $Sender\n";
}
}

$EventHanler = new EventHandler();
$HandlerObject = $EventHanler;
$Method = 'DoEvent';
$HandlerObject->$Method('Sender Name');

由于PHP中没有能够直接引用对象方法的变量，因此需要使用两个变量来间接实现：$HandlerObject指向对象，$Method指向对象方法。通过$HandlerObject->$Method方式的调用，可以动态地指向任何对象方法。
为了使代码更加优雅和更适合复用，可以定义一个专门的类NotifyEvent，并使用一段新的调用代码：

final class NotifyEvent {

private $HandlerObject;
private $Method;

public function __construct($HandlerObject, $Method) {
$this->HandlerObject = $HandlerObject;
$this->Method = $Method;
}

public function Call($Sender) {
$Method = $this->Method;
$this->HandlerObject->$Method($Sender);
}
}

$EventHanler = new EventHandler();
$NotifyEvent = new NotifyEvent($EventHanler, 'DoEvent');
$NotifyEvent->Call('Sender Name');

NotifyEvent类定义了两个私有变量$HandlerObject和$Method，分别指向事件处理者对象和处理方法。在构造函数中对这两个变量赋值，再通过Call方法来调用。
熟悉C#的读者可以发现，NotifyEvent类与C#中的Delegate十分类似。Delegate超过NotifyEvent的地方在于支持多播 （Multicast），也就是一个事件可以绑定多个事件处理者。只要事件触发者自己维护一个NotifyEvent对象数组，支持多播也不是一件难事。
至此，PHP对事件的支持已经得到了比较圆满的解决。但是，人的求知欲是无穷无尽的。还有没有可能通过其他的方式来实现事件呢？
除了方法指针，接口（interface）也可以用于实现事件。在Java中，这种技术被广泛应用。其核心思想是，将事件处理者的处理函数定义抽象为一个 接口（相当于函数指针的签名），事件触发者针对这个接口编程，事件处理者则实现这个接口。这种方式的好处在于，不需要语言支持函数指针或方法指针，让代码 显得更加清晰和优雅，缺陷在于，实现同一种功能，要使用更多的代码。如下例：

interface IEventHandler {
public function DoEvent($Sender, $Arg);
}

class EventHanlerAdapter implements IEventHandler {

public function DoEvent($Sender, $Arg) {
echo "Calling EventHanlerAdapter.DoEvent(), Sender = $Sender, arg = $Arg\n";
}
}

class EventRaiser {

private $EventHanlerVar;

public function __construct($EventHanlerAdapter) {
$this->EventHanlerVar = $EventHanlerAdapter;
}

public function RaiseEvent() {
if ($this->EventHanlerVar != null) {
$this->EventHanlerVar->DoEvent($this, 'some string');
}
}

public function __tostring() {
return 'Object EventRaier';
}

}

$EventHanlerAdapter = new EventHanlerAdapter();
$EventRaiser = new EventRaiser($EventHanlerAdapter);
$EventRaiser->RaiseEvent();

首先定义了一个接口IEventHandler，它包含了方法的签名。EventHanlerAdapter类作为事件处理者，实现了这个接口， 并提供了相应的处理方法。EventRaiser类作为事件触发者，针对$EventHanlerVar变量（它应该是IEventHandler接口类 型，但是在PHP中不用显式定义）编码。在实际应用中，将EventHanlerAdapter的实例作为参数赋予传给EventRaiser类的构造函 数，当事件发生时，相应的处理方法将被调用。输出结果如下：

Calling EventHanlerAdapter.DoEvent(), Sender = Object EventRaier, arg = some string

最后，让我们回到现实世界中来。虽然我们用PHP完整地实现了PME模型，但是这到底有什么用呢？毕竟，我们不会用PHP去编写IDE，也不会用 它编写应用服务器。回答是，基于PME模型的组件技术可以实现更加方便和更大规模的代码复用。在基于PHP的应用系统中，虽然插件已经被广泛使用，但是通 过组件技术可以实现功能更强大、更加规范和更容易维护的插件。此外，组件技术在实现一些大的Framework(例如，针对Web UI的Framework)时，也是不可或缺的。