PHP生成器(generator)和协程的实现方法详解(2)

虽然迭代器仅需继承接口即可实现,但依旧很麻烦,我们毕竟需要定义一个类并实现该接口所有方法,这十分繁琐。在一些情景下我们需要更简洁的办法。生成器提供了一种更容易的方法来实现简单的对象迭代,相比较定义类实现 Iterator 接口的方式,性能开销和复杂性大大降低。

PHP 官方文档这样说的:

生成器允许你在 foreach 代码块中写代码来迭代一组数据而不需要在内存中创建一个数组, 那会使你的内存达到上限,或者会占据可观的处理时间。相反,你可以写一个生成器函数,就像一个普通的自定义函数一样, 和普通函数只返回一次不同的是, 生成器可以根据需要 yield 多次,以便生成需要迭代的值。

一个简单的例子就是使用生成器来重新实现 range() 函数。 标准的 range() 函数需要在内存中生成一个数组包含每一个在它范围内的值,然后返回该数组, 结果就是会产生多个很大的数组。 比如,调用 range(0, 1000000) 将导致内存占用超过 100 MB。

做为一种替代方法, 我们可以实现一个 xrange() 生成器, 只需要足够的内存来创建 Iterator 对象并在内部跟踪生成器的当前状态,这样只需要不到1K字节的内存。

官方文档给了上文对应的例子,我们在此简化了一下:

function xrange($start, $limit, $step = 1) { for ($i = $start; $i <= $limit; $i += $step) { yield $i + 1 => $i; // 关键字 yield 表明这是一个 generator } } // 我们可以这样调用 foreach (xrange(0, 10, 2) as $key => $value) { printf("%d %d\n", $key, $value); }

可能你已经发现了,这个例子的输出和我们前面在说迭代器的时候那个例子结果一样。实际上生成器生成的正是一个迭代器对象实例,该迭代器对象继承了 Iterator 接口,同时也包含了生成器对象自有的接口,具体可以参考 Generator 类的定义。

当一个生成器被调用的时候,它返回一个可以被遍历的对象.当你遍历这个对象的时候(例如通过一个foreach循环),PHP 将会在每次需要值的时候调用生成器函数,并在产生一个值之后保存生成器的状态,这样它就可以在需要产生下一个值的时候恢复调用状态。

一旦不再需要产生更多的值,生成器函数可以简单退出,而调用生成器的代码还可以继续执行,就像一个数组已经被遍历完了。

我们需要注意的关键是 yield,这是生成器的关键。我们通过上面例子,可以看得出,yield 会将当前一个值传递给 foreach,换句话说,foreach 每一次迭代过程都会从 yield 处取一个值,直到整个遍历过程不再存在 yield 为止的时候,遍历结束。

我们也可以发现,yield 和 return 都会返回值,但区别在于一个 return 是返回既定结果,一次返回完毕就不再返回新的结果,而 yield 是不断产出直到无法产出为止。

实际上存在 yield 的函数返回值返回的是一个 Generator 对象(这个对象不能手动通过 new 实例化),该对象实现了 Iterator 接口。那么 Generator 自身有什么独特之处?继续看:

yield

字面上解释,yield 代表着让位、让行。正是这个让行使得通过 yield 实现协程变得可能。

生成器函数的核心是 yield 关键字。它最简单的调用形式看起来像一个 return 申明,不同之处在于普通 return 会返回值并终止函数的执行,而 yield 会返回一个值给循环调用此生成器的代码并且只是暂停执行生成器函数。

yield 和 return 的区别,前者是暂停当前过程的执行并返回值,而后者是中断当前过程并返回值。暂停当前过程,意味着将处理权转交由上一级继续进行,直至上一级再次调用被暂停的过程,该过程则会从上一次暂停的位置继续执行。这像是什么呢?如果读者在读本篇文章之前已经在鸟哥的文章中粗略看过,应该知道这很像是一个操作系统的进程调度管理,多个进程在一个 CPU 核心上执行,在系统调度下每一个进程执行一段指令就被暂停,切换到下一个进程,这样看起来就像是同时在执行多个任务。

但仅仅是如此还远远不够,yield 更重要的特性是除了可以返回一个值以外,还能够接收一个值!

function printer() { while (true) { printf("receive: %s\n", yield); } } $printer = printer(); $printer->send('hello'); $printer->send('world');

上述例子输出内容为:

receive: hello
receive: world

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