PHP `Swoole` `Table`：共享内存表在多进程/协程间的应用

各位观众老爷，早上好！今天咱就来聊聊PHP Swoole 里的 Table，这玩意儿可是个宝贝，能让你的多进程/协程程序像吃了德芙一样丝滑顺畅。

开场白：共享内存，为啥需要这玩意儿？

想象一下，你开了个小卖部，请了好几个店员（进程/协程）。每个店员都有自己的记账本（内存空间），客人来了，每个店员都得单独记录卖了多少东西。这效率，想想就头大！

如果有个公共的大账本（共享内存），所有店员都能往上面写，也能随时查阅，那效率是不是就嗖嗖地上去了？ SwooleTable 就是这个公共的大账本，专门用来在多进程/协程之间共享数据。

SwooleTable 是个啥？

简单来说，SwooleTable 就是一个基于共享内存的哈希表。它可以让不同的 Worker 进程或者协程之间共享数据，而不需要通过传统的IPC（进程间通信）方式，比如消息队列、信号量等等。这样可以大大提高数据共享的效率，减少通信的开销。

为啥不用传统的 IPC 方式？

传统的 IPC 方式就像店员之间互相打电话、发短信通知卖了多少东西，太麻烦了！ SwooleTable 就像直接在公共账本上写，实时同步，速度更快。

SwooleTable 的优势：

速度快： 基于共享内存，读写速度飞快。
简单易用： API 简单，容易上手。
高并发： 支持高并发读写。
原子性操作： 提供原子性的 incr/decr 操作，保证数据一致性。

SwooleTable 的劣势：

数据类型限制： 只能存储 int、float、string 三种类型。
内存限制： 受限于共享内存的大小，不能存储太大的数据。
进程隔离问题： 虽然共享内存，但依然要注意进程隔离问题，避免冲突。

SwooleTable 的基本用法：

创建 SwooleTable 对象:
```
$table = new SwooleTable(1024); // 创建一个可以存储 1024 行数据的 Table
```
这里 1024 是指 table 的行数，必须是 2 的指数倍，比如 1024，2048，4096，8192，16384。越大，占用内存越多。
定义列:
```
$table->column('id', SwooleTable::TYPE_INT, 4);      // id，类型为 int，占用 4 个字节
$table->column('name', SwooleTable::TYPE_STRING, 32); // name，类型为 string，最大长度为 32 字节
$table->column('price', SwooleTable::TYPE_FLOAT);   // price，类型为 float
```
- column 方法用于定义列。
- 第一个参数是列名。
- 第二个参数是列的类型，可以是 SwooleTable::TYPE_INT、SwooleTable::TYPE_STRING、SwooleTable::TYPE_FLOAT。
- 第三个参数是列的长度，对于 string 类型，表示最大长度，对于 int 类型，表示占用字节数（1、2、4、8）。
创建 table:
```
$table->create();
```
必须调用 create 方法，才会真正分配共享内存。
设置数据:
```
$table->set('row1', ['id' => 1, 'name' => 'apple', 'price' => 2.5]);
$table->set('row2', ['id' => 2, 'name' => 'banana', 'price' => 1.8]);
```
- set 方法用于设置数据。
- 第一个参数是行名（键名），必须是字符串类型。
- 第二个参数是一个数组，包含要设置的列的值。
获取数据:
```
$row1 = $table->get('row1');
echo $row1['name']; // 输出 "apple"
```
- get 方法用于获取数据。
- 参数是行名（键名）。
- 返回一个数组，包含所有列的值。
检查是否存在:
```
if ($table->exists('row1')) {
    echo "row1 存在";
}
```
- exists 方法用于检查是否存在某一行。
- 参数是行名（键名）。
- 返回 true 或 false。
删除数据:
```
$table->del('row1');
```
- del 方法用于删除数据。
- 参数是行名（键名）。
原子性操作:
```
$table->incr('row2', 'price', 0.5); // price 加 0.5
$table->decr('row2', 'id', 1);    // id 减 1
```
- incr 方法用于原子性地增加某个列的值。
- decr 方法用于原子性地减少某个列的值。
- 第一个参数是行名（键名）。
- 第二个参数是列名。
- 第三个参数是要增加/减少的值，默认为 1。
遍历 Table:
```
foreach ($table as $key => $row) {
    echo $key . ": " . json_encode($row) . PHP_EOL;
}
```
- 可以使用 foreach 循环遍历整个 Table。
- $key 是行名（键名）。
- $row 是一个数组，包含所有列的值。

代码示例：简单的计数器

<?php

use SwooleProcess;
use SwooleTable;

// 创建 Table
$table = new Table(1024);
$table->column('count', Table::TYPE_INT, 4);
$table->create();

// 设置初始值
$table->set('counter', ['count' => 0]);

// 创建多个进程来增加计数器
for ($i = 0; $i < 5; $i++) {
    $process = new Process(function (Process $process) use ($table) {
        for ($j = 0; $j < 1000; $j++) {
            $table->incr('counter', 'count');
        }
        echo "Process {$process->pid} finished." . PHP_EOL;
    });
    $process->start();
}

// 等待所有进程结束
for ($i = 0; $i < 5; $i++) {
    Process::wait();
}

// 输出最终的计数器值
echo "Final counter value: " . $table->get('counter')['count'] . PHP_EOL;

这段代码创建了一个 Table，定义了一个名为 count 的整数列，然后创建了 5 个进程，每个进程都将计数器增加 1000 次。最后，输出最终的计数器值。由于 incr 操作是原子性的，所以即使多个进程同时访问计数器，也不会出现数据竞争的问题。

SwooleTable 在实际项目中的应用场景：

共享配置信息： 可以将一些配置信息存储在 Table 中，不同的 Worker 进程可以读取这些配置信息，而不需要每次都从配置文件中读取。
共享会话信息： 可以将用户的会话信息存储在 Table 中，不同的 Worker 进程可以访问这些会话信息，实现会话共享。
共享统计数据： 可以将一些统计数据（例如访问量、在线人数）存储在 Table 中，不同的 Worker 进程可以更新这些统计数据，实时反映系统的运行状态。
缓存数据： 可以将一些常用的数据缓存到 Table 中，提高访问速度。

进阶用法：配合 SwooleLock 解决并发问题

虽然 SwooleTable 提供了原子性的 incr 和 decr 操作，但是在某些情况下，仍然需要使用锁来保证数据的一致性。例如，如果需要先读取一个值，然后根据这个值进行一些计算，最后再将结果写回 Table，那么就需要使用锁来保证这个过程的原子性。

<?php

use SwooleProcess;
use SwooleTable;
use SwooleLock;

// 创建 Table
$table = new Table(1024);
$table->column('stock', Table::TYPE_INT, 4);
$table->create();

// 设置初始库存
$table->set('product', ['stock' => 100]);

// 创建锁
$lock = new Lock(SWOOLE_MUTEX);

// 创建多个进程来模拟购买商品
for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
    $process = new Process(function (Process $process) use ($table, $lock) {
        for ($j = 0; $j < 20; $j++) {
            // 加锁
            $lock->lock();

            // 读取当前库存
            $stock = $table->get('product')['stock'];

            // 检查库存是否足够
            if ($stock > 0) {
                // 购买商品
                $stock--;
                $table->set('product', ['stock' => $stock]);
                echo "Process {$process->pid} bought one product. Remaining stock: {$stock}" . PHP_EOL;
            } else {
                echo "Process {$process->pid} failed to buy product. Stock is empty." . PHP_EOL;
            }

            // 释放锁
            $lock->unlock();

            usleep(rand(1000, 5000)); // 模拟网络延迟
        }
    });
    $process->start();
}

// 等待所有进程结束
for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
    Process::wait();
}

// 输出最终的库存
echo "Final stock: " . $table->get('product')['stock'] . PHP_EOL;

这段代码模拟了一个购买商品的场景。多个进程同时购买商品，为了保证库存的正确性，使用了 SwooleLock 来进行加锁和解锁。

SwooleTable 的注意事项：

内存占用： SwooleTable 使用共享内存，会占用一定的内存空间。需要根据实际情况合理设置 Table 的大小。
数据类型限制： SwooleTable 只能存储 int、float、string 三种类型的数据。如果需要存储其他类型的数据，可以考虑使用序列化/反序列化。
进程退出： 当创建 SwooleTable 的进程退出时，Table 会被自动销毁。
数据一致性： 在多进程并发访问 Table 时，需要注意数据一致性问题。可以使用原子性操作或锁来保证数据的一致性。
性能优化： SwooleTable 的性能很高，但仍然有一些优化技巧。例如，可以尽量减少数据的复制，避免频繁地创建和销毁 Table。

总结：

SwooleTable 是一个非常实用的工具，可以方便地在多进程/协程之间共享数据。掌握 SwooleTable 的用法，可以大大提高你的 PHP 应用的性能和并发能力。

打个总结表格：

特性	描述
数据存储位置	共享内存
数据类型	int, float, string
并发	高并发读写
原子性	提供 incr/decr 原子操作
优点	速度快，简单易用，高并发
缺点	数据类型有限，内存限制
应用场景	共享配置信息，共享会话信息，共享统计数据，缓存数据
注意事项	内存占用，数据类型限制，进程退出，数据一致性，性能优化
是否需要额外扩展	不需要，Swoole 自带

好了，今天的分享就到这里。希望大家能从中学到一些有用的东西。祝大家编程愉快， Bug 越来越少！下次再见！

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