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JIT在PHP8中是如何工作的？

PHP 1231 0 创建时间：2023-10-13 15:22:12

JIT php8

## JIT在PHP8中是如何工作的？
Just-In-Time即时编译器是PHP 8.0中最重要的新功能之一。JIT可以通过将PHP应用程序的全部或经常调用的部分作为CPU机器代码编译并存储并直接执行，从而绕过Zend VM及其过程开销，从而提高性能。

但它也增加了调试的障碍，因为应用程序的某些部分可能作为CPU机器代码缓存，而标准PHP调试器无法使用。PHP 8.0的JIT pull-request在PHP代码库中增加了50,000多个新行，因此，除了从事JIT的开发人员之外，PHP核心开发人员本身可能并不精通。

JIT是传统解释器和AOT编译器的混合体。混合模型带来了这两种方法的利弊，而经过微调的应用程序可以胜过JIT的弊端。

大多数PHP应用程序都接受HTTP请求，从数据库中检索和处理数据，并返回结果。IO通常是重要的性能瓶颈：从磁盘读取数据，写入和网络请求。

#### 我们先来看看PHP代码如何执行？
我们都知道php是一种解释语言。但这到底是什么意思？

每当您要执行PHP代码时（无论是代码段还是整个Web应用程序），都必须通过php解释器。最常用的是PHP FPM和CLI解释器。

他们的工作非常简单：接收php代码，对其进行解释，然后将结果返回回去。通常，每种解释语言都会发生这种情况。有些人可能会删除一些步骤，但总体思路是相同的。

在PHP中，它是这样的：
1 读取PHP代码并将其转换为一组称为Token的关键字。通过此过程，解释器可以了解在程序的哪个部分中编写了哪些代码。第一步称为Lexing或Tokenizing。

2 有了令牌，PHP解释器将分析此令牌集合并尝试使它们有意义。结果，通过称为解析的过程生成了抽象语法树（AST）。此AST是一组节点，指示应执行哪些操作。例如，“ echo 1 +1”实际上应表示“打印1 +1的结果”或更实际地是“打印操作，该操作为1 +1”。

3 例如，借助AST，可以更轻松地了解操作和优先级。将这棵树转换成可以执行的东西需要一个中间表示（IR），在PHP中我们称之为操作码。将AST转换为操作码的过程称为编译。

4 现在，有了Opcodes便是有趣的部分：执行代码！PHP具有称为Zend VM的引擎，该引擎能够接收操作码列表并执行它们。执行所有操作码后，Zend VM存在并且该程序终止。

我有一个图表，可以让您更加清楚：
![](https://www.seedblog.cn/uploads/article/2023-10-13/NDEEXQnLaExnKdr3a2zRc68RfI73hpkswYtVe5Lm.png)

如您所见，很简单。但是这里有一个瓶颈：如果您的php代码可能不会经常更改，那么每次执行代码时对其进行词法分析和解析有什么意义？

最后，我们只关心操作码，对吗？对！这就是存在Opcache扩展的原因。

#### Opcache扩展

Opcache扩展是PHP附带的，通常没有太大的理由要停用它。如果使用PHP，则可能应该打开Opcache。

它的作用是为操作码添加一个内存共享缓存层。它的工作是从AST中提取新生成的操作码并将其缓存，以便进一步执行可以轻松地跳过词法分析和语法分析阶段。

这是考虑了Opcache扩展的流程示意图：
![](https://www.seedblog.cn/uploads/article/2023-10-13/lMAv8BHt3qr5TYSKOqonG1W6j4RF7ETqqNOlSPL2.png)
PHP使用Opcache的解释流程。如果文件已经被解析，则php会为其获取缓存的操作码，而不是再次解析。

惊讶地看到它如何精美地跳过了Lexing，解析和编译步骤iling。

旁注：这就是PHP 7.4的预加载功能大放异彩的地方！它使您可以告诉PHP FPM解析代码库，将其转换为操作码并甚至在执行任何操作之前就将其缓存。

#### PHP8的JIT是如何工作的？

PHP8的JIT被实现为Opcache的一部分。这使JIT与PHP引擎分离。

JIT的三个组件是使用虚拟机或直接使用存储在缓冲区中的机器代码来存储，检查和无缝调用代码。

###### 缓冲
JIT缓冲区是存储已编译的CPU机器代码的位置。PHP提供了配置选项（opcache.jit_buffer_sizeINI设置）来控制应为JIT缓冲区分配多少内存。

###### 触发器
Opcache中的触发器负责在遇到代码结构时调用已编译的机器代码。这些触发器可以是函数调用项，循环等。

###### 跟踪器
JIT跟踪器功能在执行之前，之后或过程中检查代码，并确定哪些代码是“热门”代码，例如可以使用JIT编译哪些结构。

当某个代码结构达到阈值时，跟踪器可以在运行代码时对其进行编译，这也是可配置的

PHP 8.0添加了两种JIT操作模式。这是可以进一步自定义的，但是最显着的JIT功能类型是function和tracing。

###### Function JIT
相比之下，Function JIT模式是一个相当简单的模式。它通过JIT编译整个函数，而无需跟踪常用的代码结构，例如函数内部的循环。它仍然支持对常用函数进行性能分析，并在执行应用程序请求之前，之后或期间触发JIT编译或编译后的机器代码的执行。

###### Tracing JIT
Tracing JIT（在PHP 8.0中默认选择）试图识别经常使用的代码部分，并选择性地编译这些结构，以在编译时间和内存使用之间取得最佳平衡。并非所有的编程语言都支持tracing JIT编译器，但是PHP支持从第一个发行版开始就支持tracing JIT，并且默认情况下也是选中的。

有几个配置选项可以进一步调整如何确定热代码结构，例如函数调用的次数，循环结构的迭代次数等。

###### 分析和优化
JIT可以在代码运行时对其进行检查，分析和优化。PHP JIT提供了对阈值和触发器的细粒度控制，其中涉及多少调用使其成为将JIT编译为机器代码的合适候选者，并且可以使用新编译的代码。如果在缓冲区中也存在后续的请求，则可以使用编译后的代码。

###### JIT友好代码
当JIT可以尽可能多地分流到本机CPU寄存器和指令时，它将受益匪浅。PHP是一种弱类型的语言，这使得很难推断变量的类型，并且需要对变量的生命周期进行更多分析，因为变量的类型可能在同一代码结构的稍后位置发生变化。

严格类型的代码以及具有标量类型的函数可以帮助JIT推断类型，并在可能的情况下利用CPU寄存器和专用指令。例如，一个纯函数（没有副作用），启用严格类型并带有参数和返回类型可能是理想的选择：
```php

declare(strict_types=1);

function sum(float $a, float $b): float {
    return $a + $b;
}
```
当PHP无法推断类型时，它可能无法充分利用JIT优化。

实际上，PHP 7的一些改进来自这些优化，它们可以消除无效代码并改善引用计数。这意味着更严格类型化的代码为PHP提供了更多机会来优化Opcache级别和JIT级别的代码。

###### 基本的JIT配置
默认情况下，JIT是启用的，但可通过限制缓冲区大小将其关闭。
最简单的设置是简单地为JIT设置缓冲区大小，然后JIT将使用合理的默认值。

```php
opcache.enable=1
opcache.enable_cli=1
opcache.jit_buffer_size=256M
```

JIT在PHP8中是如何工作的？

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