PHP yield 分析

PHP的 yield 关键字是php5.5版本推出的一个特性,算是比较古老的了,其他很多语言中也有类似的特性存在。但是在实际的项目中,目前用到还比较少。网上相关的文章最出名的就是鸟哥的那篇了,但是都不够细致理解起来较为困难,今天我来给大家超详细的介绍一下这个特性。

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function gen(){
  while(true){
    yield "gen\n";
  }
}

$gen = gen();

var_dump($gen instanceof Iterator);
echo "hello, world!";
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如果事先没了解过yield,可能会觉得这段代码一定会进入死循环。但是我们将这段代码直接运行会发现,输出hello, world!,预想的死循环没出现。
究竟是什么样的力量,征服了while(true)呢,接下来就带大家一起来领略一下yield关键字的魅力。

首先要从foreach说起,我们都知道对象,数组和对象可以被foreach语法遍历,数字和字符串缺不行。其实除了数组和对象之外PHP内部还提供了一个 Iterator 接口,实现了Iterator接口的对象,也是可以被foreach语句遍历,当然跟普通对象的遍历就很不一样了。

以下面的代码为例:

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class Number implements Iterator{
  protected $key;
  protected $val;
  protected $count;

  public function __construct(int $count){
    $this->count = $count;
  }

  public function rewind(){
    $this->key = 0;
    $this->val = 0;
  }

  public function next(){
  $this->key += 1;
  $this->val += 2;
  }

  public function current(){
    return $this->val;
  }

  public function key(){
  return $this->key + 1;
  }

  public function valid(){
    return $this->key < $this->count;
  }
}


foreach (new Number(5) as $key => $value){
  echo "{$key} - {$value}\n";
}
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这个例子将输出
1 – 0
2 – 2
3 – 4
4 – 6
5 – 8

关于上面的number对象,被遍历的过程。如果是初学者,可能会出现有点懵的情况。为了深入的了解Number对象被遍历的时候内部是怎么工作的,我将代码改了一下,将接口内的每个方法都尽心输出,借此来窥探一下遍历时对象内部方法的的执行情况。

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  class Number implements Iterator{  
        protected $i = 1;
        protected $key;
        protected $val;
        protected $count; 
        public function __construct(int $count){
            $this->count = $count;
            echo "第{$this->i}步:对象初始化.\n";
            $this->i++;
        }
        public function rewind(){
            $this->key = 0;
            $this->val = 0;
            echo "第{$this->i}步:rewind()被调用.\n";
            $this->i++;
        }
        public function next(){
            $this->key += 1;
            $this->val += 2;
            echo "第{$this->i}步:next()被调用.\n";
            $this->i++;
        }
        public function current(){
            echo "第{$this->i}步:current()被调用.\n";
            $this->i++;
            return $this->val;
        }
        public function key(){
            echo "第{$this->i}步:key()被调用.\n";
            $this->i++;
            return $this->key;
        }
        public function valid(){
            echo "第{$this->i}步:valid()被调用.\n";
            $this->i++;
            return $this->key < $this->count;
        }
    }

    $number = new Number(5);
    echo "start...\n";
    foreach ($number as $key => $value){
        echo "{$key} - {$value}\n";
    }
    echo "...end...\n";
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以上代码输出如下

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第1步:对象初始化.
start...
第2步:rewind()被调用.
第3步:valid()被调用.
第4步:current()被调用.
第5步:key()被调用.
0 - 0
第6步:next()被调用.
第7步:valid()被调用.
第8步:current()被调用.
第9步:key()被调用.
1 - 2
第10步:next()被调用.
第11步:valid()被调用.
第12步:current()被调用.
第13步:key()被调用.
2 - 4
第14步:next()被调用.
第15步:valid()被调用.
第16步:current()被调用.
第17步:key()被调用.
3 - 6
第18步:next()被调用.
第19步:valid()被调用.
第20步:current()被调用.
第21步:key()被调用.
4 - 8
第22步:next()被调用.
第23步:valid()被调用.
...end...
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看到这里,我相信大家对Iterator接口已经有一定认识了。会发现当对象被foreach的时候,内部的valid,current,key方法会依次被调用,其返回值便是foreach语句的key和value。循环的终止条件则根据valid方法的返回而定。如果返回的是true则继续循环,如果是false则终止整个循环,结束遍历。当一次循环体结束之后,将调用next进行下一次的循环直到valid返回false。而rewind方法则是在整个循环开始前被调用,这样保证了我们多次遍历得到的结果都是一致的。

那么这个跟yield有什么关系呢,这便是我们接下来要说的重点了。首先给大家介绍一下我总结出来的 yield 的特性,包含以下几点。
1.yield只能用于函数内部,在非函数内部运用会抛出错误。
2.如果函数包含了yield关键字的,那么函数执行后的返回值永远都是一个Generator对象。
3.如果函数内部同事包含yield和return 该函数的返回值依然是Generator对象,但是在生成Generator对象时,return语句后的代码被忽略。
4.Generator类实现了Iterator接口。
5.可以通过返回的Generator对象内部的方法,获取到函数内部yield后面表达式的值。
6.可以通过Generator的send方法给yield 关键字赋一个值。
7.一旦返回的Generator对象被遍历完成,便不能调用他的rewind方法来重置
8.Generator对象不能被clone关键字克隆

首先看第1点,可以明白我们文章开头的gen函数执行后返回的是一个Generatory对象,所以代码可以继续执行下去输出hello, world!,因此$gen是一个Generator对象,由于其实现了Iterator,所以这个对象可以被foreach语句遍历。下面我们来看看对其进行遍历,会是什么样的效果。为了防止被死循环,我加多了一个break语句只进行十次循环,方便我们了解yield的一些特性。
代码如下:

复制代码
    $i = 0;
    foreach ($gen as $key => $value) {
        echo "{$key} - {$value}";
        if(++$i >= 10){
            break;
        }
    }
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以上代码输出为
0 – gen
1 – gen
2 – gen
3 – gen
4 – gen
5 – gen
6 – gen
7 – gen
8 – gen
9 – gen
通过观察不难发现其中的规律。在包含yield的函数返回的对象被foreach遍历时, 函数体内部的代码会被对应的执行。PHP 会分析其内部的代码从而生成对应的Iterator接口的方法。
其中key方法实现是返回的是yield出现的次序,从0开始递增。
current方法则是yield后面表达式的值。
而valid方法则在当前yield语句存在的时候返回true, 如果当前不在yield语句的时候返回false。
next方法则执行从当前到下一个yield、或者return、或者函数结束之间的代码。
网上也有文章让大家把yield理解为暂时停止函数的执行,等待外部的激活从而再次执行。虽然看起来确实像那么回事,但我不建议大家这么理解,因为他本身是返回一个迭代器对象,其返回值是可以被用于迭代的。我们理解了他被foreach迭代时,其内部是如运作的之后更易于理解yield关键字的本质。
下面我们再做一个简单的测试,以便更直观的展示他的特性。

复制代码
    function gen1(){
        yield 1;
        echo "i\n";
        yield 2;
        yield 3+1;
    }
    $gen = gen1();
    foreach ($gen as $key => $value) {
        echo "{$key} - {$value}\n";
    }
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以上的代码输出
0 – 1
i
1 – 2
2 – 4
我们来分析一下输出的结果,首先当遍历开始时rewind被执行由于第一个yield之前无任何语句,无任何输出。
key的值为yield出现的次序为0,current为yield表达式后的值也就是1。
foreach开始,valid因为当前为第一个yield,所以返回true。正常输出0 – 1
此时next方法被执行,跳转到了第二个yield,第一个到第二个之间的代码被执行输出了i。
再次进入循环 执行vaild,由于当前在第二个yield上面,所以依然是true
由于next执行了,所以key的值也有刚刚的0变为了1,current的值为2,正常输出 1 – 2。
这时候继续执行next(),进入循环vaild()执行,由于此时到了第三个yield返回依然是true。key的值为2, yield为4。正常输出 2 – 4
再次执行next(),由于后续没有yield了vaild()返回为false, 所以循环到此便终止了。

下面我们用代码来验证一下

复制代码
    $gen = gen1();
    var_dump($gen->valid());
    echo $gen->key().' - '.$gen->current()."\n";
    $gen->next(); 
    var_dump($gen->valid());
    echo $gen->key().' - '.$gen->current()."\n";
    $gen->next(); 
    var_dump($gen->valid());
    echo $gen->key().' - '.$gen->current()."\n";
    $gen->next(); 
    var_dump($gen->valid());
复制代码

输出值如下
bool(true)
0 – 1
i
bool(true)
1 – 2
bool(true)
2 – 4
bool(false)
跟我们的分析完全一致,至此我们了解了Iterator接口在遍历时内部的运作方式,也了解了包含yield关键字的函数所生成的对象内部是如何实现Iterator接口的方法的。对于yild的特性了解一半了,但是如果我们仅仅将其用于生成可以被遍历的对象的话,yield目前对我们来说,似乎无太大的用处。当然我们可以利用他来生成一些集合对象,节约一些内存知道数据真正被用到的时候在生成。例如:
我们可以写一个方法

复制代码
    function gen2(){
        yield getUserData();
        yield getBannerList();
        yield getContext();
    }
    #中间其他操作
    #然后在view中获得数据
    $data = gen2();
    foreach ($data as $key => $value) {
        handleView($key, $value);
    }
复制代码

 

通过以上的代码,我们将几个获取数据的操作都延迟到了数据被渲染的时候执行。节省了中间进行其他操作时获取回来的数据占用的内存空间。然而实际开放项目的过程中,这些数据往往被多处使用。而且这样的结构让我们单独控制数据变得艰难,以此带来的性能提升相对于便利性来说,好处微乎其微。不过还好的是,我们对yield的了解才刚刚到一半,已经有这样的功效了。相信我们在了解完另外一半之后,它的功效将大大提升。
接下来我们来继续了解yield, 由于yield返回的是一个Generator类的对象,这个对象除了实现了Iterator接口之外,内部还有一个相当重要的方法就是send方法,即我们提到的第6点特性,通过send方法我们可以给yield发送一个值作为yield语句的值。
首先大家考虑一下下面的代码

复制代码
    function gen3(){
        echo "test\n";
        echo (yield 1)."I\n";
        echo (yield 2)."II\n";
        echo (yield 3 + 1)."III\n";
    }
    $gen = gen3();
    foreach ($gen as $key => $value) {
        echo "{$key} - {$value}\n";
    }
复制代码

执行以后输出
0 – 1
I
1 – 2
II
2 – 4
III
可能这段输出比较难理解,我们接下来,一步一步分析一下为什么得出这样的输入。由于我们知道了foreach的时候gen内部是如何操作的,那么我们便用代码来实现一次。

    $gen = gen3();
    $gen->rewind();
    echo $gen->key().' - '.$gen->current()."\n"; 
    $gen->next();

执行后输出
0 – 1
I
通过这两句我们发现,当前的key为0,current则为1也就是yield后面表达式的值。因为yield 1被括号括起来了,所以yield后面表达式的值是1,如果没有括号则为1.”I\n”.当然因为1.”I\n”是一个错误语法。如果想要测试的朋友需要给1加上双引号。
当执行next时,第1个yield到第二个yieldz之间的的语法被执行。也就是echo (yield 1).”I\n”被执行了,由于我们使用的是next(),所以yield当前是无值的。所以输出了I。需要注意的是在第一个yield之后的语法将不会被执行,而 echo (yield 2). “II\n”;属于下一个yield块的语句,所以不会被执行。
到这里,是时候让我们今天最后的主角send方法来表现一下了。

public mixed Generator::send ( mixed $value )
这个是手册里send方法的描述,可以看出来他可以接受一个mixed类型的参数,也会返回一个mixed类型的值。
传入的参数会被做 yield 关键字在语句中的值,而他的返回值则是next之后,$gen->current()的值。

下面我们来尝试一下

    $gen = gen3(); 
    $gen->rewind();
    echo $gen->key().' - '.$gen->current()."\n"; 
    echo $gen->send("send value - ");

执行后输出
0 – 1
send value – I
2
这时候我们发现,我们通过send方法成功的将一个值传递给了一个函数的内部,并且当做yield关键字的值给输出了,由于下一个yield的值为2,所以我们调用send返回的值为2,同样被输出。

虽然我们知道了send可以完成内部对函数内部的yield表达式传值,也知道了可以通过$gen->current()获得当前yield表达式之后的值,但是这个有什么用呢。可以看一下这个函数

复制代码
    function gen4(){
        $id = 2;
        $id = yield $id;
        echo $id;
    }

    $gen = gen4();
    $gen->send($gen->current() + 3);
复制代码

根据上面对yield代码的理解,我们不难发现这个函数会输出5,因为current()为2,而当我们send之后 yield的值为 2 + 3,也就是5.同时yield到函数结束之间的代码被执行。也就是$id = 5; echo $id;
通过这样一个简单的例子,我们发现。我们不但从函数内部获得了返回值,并且将他的返回值再次发送给了函数内部参与后续的计算。

关于yield的介绍就到此为止了,本文至此也告一段落。后续将会给大家带来,关于yield的下篇,实现一个调度器使得我们只需要将gen()函数返回的gen对象传递给调度器,其内部的代码就能自动的执行。并且让利用yield来实现并行(伪),以及在多个$gen对象执行之间建立联系和控制其执行顺序,请大家多多关注。另外由于本人才疏学浅,yield特性较多也较为繁琐。文章内容难免有出错或者不周全的地方,如果大家发现有错误的地方,也希望大家留言告知, 祝大家周末愉快~

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