2. 多进程初探-开篇

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小牛编辑

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2023-12-01

实际上 PHP 是有多线程的，只是很多人不常用。使用PHP的多线程首先需要下载安装一个线程安全版本（ZTS 版本）的 PHP，然后再安装 pecl 的 pthread 扩展。

实际上 PHP 是有多进程的，有一些人再用，总体来说 php 的多进程还算凑合，只需要在安装PHP的时候开启 pcntl 模块（是不是跟 UNIX 中的 fcntl 有点儿像）即可。在 *NIX 下，在终端命令行下使用 php -m 就可以看到是否开启了 pcntl 模块。

所以我们只说 php 的多进程，至于 php 多线程就暂时放到一边儿。

注意：不要在 apache 或者 fpm 环境下使用 php 多进程，这将会产生不可预估的后果。

进程是程序执行的实例，举个例子有个程序叫做病毒.exe，这个程序平时是以文件形式存储在硬盘上，当你双击运行后，就会形成一个该程序的进程。系统会给每一个进程分配一个唯一的非负整数用来标记进程，这个数字称作进程 ID。当该进程被杀死或终止后，其进程 ID 就会被系统回收，然后分配给新的其余的进程。

说了这么多，这鬼东西有什么用吗？我平时用 CI、YII 写个 CURD 跟这个也没啥关联啊。实际上，如果你了解 APACHE PHP MOD 或者 FPM 就知道这些东西就是多进程实现的。以 FPM 为例，一般都是 nginx 作为 http 服务器挡在最前面，静态文件请求则nginx自行处理，遇到php动态请求则转发给 php-fpm 进程来处理。如果你的 php-fpm 配置只开了 5 个进程，如果处理任意一个用户的请求都需要1秒钟，那么5个 fpm 进程1秒中就最多只能处5个用户的请求。所以结论就是：如果要单位时间内干活更快更多，就需要更多的进程，总之一句话就是多进程可以加快任务处理速度。

在 php 中我们使用 pcntl_fork() 来创建多进程（在*NIX系统的C语言编程中，已有进程通过调用fork函数来产生新的进程）。fork出来新进程则成为子进程，原进程则成为父进程，子进程拥有父进程的副本。这里要注意：

子进程与父进程共享程序正文段
子进程拥有父进程的数据空间和堆、栈的副本，注意是副本，不是共享
父进程和子进程将继续执行fork之后的程序代码
fork之后，是父进程先执行还是子进程先执行无法确认，取决于系统调度（取决于信仰）

这里说子进程拥有父进程数据空间以及堆、栈的副本，实际上，在大多数的实现中也并不是真正的完全副本。更多是采用了 COW（Copy On Write）即写时复制的技术来节约存储空间。简单来说，如果父进程和子进程都不修改这些数据、堆、栈的话，那么父进程和子进程则是暂时共享同一份数据、堆、栈。只有当父进程或者子进程试图对数据、堆、栈进行修改的时候，才会产生复制操作，这就叫做写时复制。

在调用完 pcntl_fork() 后，该函数会返回两个值。在父进程中返回子进程的进程ID，在子进程内部本身返回数字 0。由于多进程在 apache 或者 fpm 环境下无法正常运行，所以大家一定要在php cli环境下执行下面 php 代码。

第一段代码，我们来说明在程序从 pcntl_fork() 后父进程和子进程将各自继续往下执行代码：

<?php
        $pid = pcntl_fork();
    if( $pid > 0 ){
            echo "我是父亲".PHP_EOL;
    } else if( 0 == $pid ) {
            echo "我是儿子".PHP_EOL;
    } else {
            echo "fork失败".PHP_EOL;
        }

将文件保存为 test.php，然后在使用 cli 执行，结果如下图所示：

第二段代码，用来说明子进程拥有父进程的数据副本，而并不是共享：

<?php
        // 初始化一个 number变量 数值为1
        $number = 1;
    $pid = pcntl_fork();
    if( $pid > 0 ){
            $number += 1;
            echo "我是父亲，number+1 : { $number }".PHP_EOL;
    } else if( 0 == $pid ) {
        $number += 2;
            echo "我是儿子，number+2 : { $number }".PHP_EOL;
    } else {
            echo "fork失败".PHP_EOL;
        }

第三段代码，比较容易让人思维混乱，pcntl_fork() 配合 for 循环来做些东西，问题来了：会显示几次儿子？

<?php
        for( $i = 1; $i <= 3 ; $i++ ){
        $pid = pcntl_fork();
        if( $pid > 0 ){
            // do nothing ...
        } else if( 0 == $pid ){
        echo "儿子".PHP_EOL;
        }
    }

上面代码执行结果如下：

仔细数数，竟然是显示了7次儿子。好奇怪，难道不是3次吗？

下面我修改一下代码，结合下面的代码，再思考一下为什么会产生7次而不是3次。

<?php
        for( $i = 1; $i <= 3 ; $i++ ){
            $pid = pcntl_fork();
        if( $pid > 0 ){
            // do nothing ...
        } else if( 0 == $pid ){
            echo "儿子".PHP_EOL;
        exit;
        }
    }

执行结果如下图所示：

前面强调过：父进程和子进程将继续执行fork之后的程序代码。这里就不解释，实在想不明白的，可以动手自己画画思考一下。

这里应该还是要解释一波的

i=1的时候父进程的 pid 不为 0，这时候fork了一个pid=0的子进程a，子进程数量1
i=2的时候父进程fork了一个子进程b，子进程a又fork了一个子进程c，子进程数量1+2
i=3的时候父进程fork了一个子进程d，a子进程fork了e，b子进程fork了f，c子进程fork了g子进程数量1+2+4=7
至于在 fork 子进程退出的时候 i=1 =2 =3 的时候都只有一个父进程fork一个子进程，所以只有三个儿子

为了避免写成臭尾理论文儿，这里强行断篇分割一下，下一章说僵尸进程和孤儿进程的一些恩怨情仇。