Измерение длительности с помощью микротайма приводит к случайным результатам в ноль

Question

У меня такая петля:

<?php
ini_set('memory_limit', '16024M');
ini_set('set_time_limit', 9999);
ini_set('max_execution_time', 9999);
ini_set('display_errors',  TRUE);
ini_set('error_reporting',  E_ALL);

for ($k = 1; $k <= 50; $k++) {

    $haystack = array();

    for ($i = 1; $i <= 100; $i++) {

        $randomChar = substr(md5(microtime()),rand(0,26), 1);

        $haystack[] = $randomChar;

    }

    $haystack[] = 'X';

    $startTime = microtime(true);

    // sleep(0);

    $result = in_array('X', $haystack);

    $endTime = microtime(true);

    echo number_format(1000000 * ($endTime - $startTime), 20, ",", " ") . ' ';

 }

И это первая пара строк из вывода:

1,90734863281250000000 0,95367431640625000000 1,19209289550781250000 1,90734863281250000000 1,19209289550781250000 0,95367431640625000000 0,95367431640625000000 1,90734863281250000000 0,95367431640625000000 20,02716064453125000000 0,95367431640625000000 1,19209289550781250000 0,95367431640625000000 0,95367431640625000000 0,00000000000000000000 0,95367431640625000000 0, 95367431640625000000 0,95367431640625000000 0,00000000000000000000 0,95367431640625000000 0,00000000000000000000

Как видите, есть пара строк, в которых указана длительность "0", что на самом деле невозможно. Если я раскомментирую строку, содержащую команду sleep(0), нулевой длительности не будет.

Настройка системы

• PHP 7.0 с FPM
• nginx 1.10.3
• Ubuntu 16.04

Я запускаю цикл на CLI и вызываю его через браузер.

Answer 1

101 элемент в массиве достаточно мал для умного php с его статическими приемами оптимизации и мощным процессором.

Если вы хотите увидеть, что 0 пропали, сгенерируйте 1000 элементов:

for ($i = 1; $i <= 1000; $i++) {
    $haystack[] = substr(md5(microtime()),rand(0,26), 1);
}

PS Я проверил Ваш код, используя 7.1 и 5.6, поэтому есть большие различия:

Answer 2

Просто в дополнение к ответу @num8er, который, кажется, является ответом, я попытался узнать больше, потому что это действительно вызвало у меня бессонные ночи. Я немного улучшил приведенный выше скрипт и провел несколько дополнительных измерений:

  ini_set('memory_limit', '16024M');
  ini_set('set_time_limit', 9999);
  ini_set('set_time_limit', -1);
  ini_set('max_execution_time', 9999);
  ini_set('max_execution_time', -1);
  ini_set('display_errors',  TRUE);
  ini_set('error_reporting', E_ALL);

echo "<table>";
echo "<tr>";
    echo "<th>duration</th>";
    echo "<th>position</th>";
    echo "<th>fake</th>";
    echo "<th>found</th>";
    echo "<th>optimized</th>";
echo "</tr>";

$endPosition = TRUE;

$fake = false;

for ($k = 1; $k <= 10000; $k++) {

    $haystack = array();

    for ($i = 1; $i <= 50000; $i++) {

        $randomChar = substr(md5(microtime()),rand(0,26), 1);

        $haystack[] = $randomChar;

    }

    if ($fake) {

        $needle = NULL;


    } else {

        if ($endPosition) {

            $needle = $haystack[sizeof($haystack) - 1];

        } else {

            $needle = $haystack[floor(sizeof($haystack)/ 2)];

        }

    }

    $startTime = microtime(true);

    //sleep(0);

    $result = in_array($needle, $haystack);

    $endTime = microtime(true);

    $duration = ($endTime - $startTime);

    echo "<tr>";
        echo "<td>";
        echo number_format($duration, 30, ",", " ");
        echo "</td>";
        echo "<td>";
        echo ($endPosition) ? "end": "middle";
        echo "</td>";
        echo "<td>";
        echo ($fake) ? "fake": "no fake";
        echo "</td>";
        echo "<td>";
        echo ($result) ? "found": "not found";
        echo "</td>";
        echo "<td>";
        echo ($duration == 0) ? "optimized": "---";
        echo "</td>";
    echo "</tr>";

    $endPosition = (rand(0,100) < 50) ? TRUE : FALSE;
    $fake = (rand(0,100) < 25) ? TRUE : FALSE;

}

echo "</table>";

Я добавил случайную "фальшивую функцию". Случайно 25% итераций не должны возвращать положительный результат поиска. И в случайных 50% итераций игла будет размещена в середине стога сена, а не в конце. Я запускал этот скрипт несколько раз для разных настроек (итерации, длина массива), и в конце у меня было около 225.000 строк результатов. Быстрое добавление небольшой сводной таблицы показывает, где PHP (7.0.32 fpm и CPU (Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2680 v3 @ 2.50GHz) достигают предела):

Числа равны миллисекундам / 1000, поэтому даже сложные (например, 500 000 ключей, 1000 итераций) заняли 0,000000953674 микросекунд - благодаря оптимизации. Это поразительно.

Что также интересно: минимальные длительности, если не "0", одинаковы (0,000953674) или удвоены (0,000001907349) даже для разных итераций! Итак, я предполагаю, но это довольно наивное мышление: если бы я запустил тест с большими массивами или большим количеством итераций, следующий предстоящий минимум составил бы 0,00000381469 микросекунд.

Как вы также можете видеть, и, как уже говорилось в num8er, потенциал для оптимизации возрастает по мере усложнения работы.

10-кратное сканирование массивов длиной 50 000 ключей даже медленнее, чем 100 или 1000 итераций. Из 1.000 итераций более 10% результатов были получены в "оптимизированное" время.

Наконец, я хочу отметить, что, похоже, нет никакой разницы, находится ли игла в середине стога сена или в конце. Следующая диаграмма показывает минимальные длительности для 10, 100 и 1.000 итераций при поиске в 500.000 массивов ключей. Как видите, minium всегда "магический" 0,000000953674:

Само собой разумеется, что каждая итерация возвращает правильный результат. Таким образом, in_array () никогда не возвращал положительный результат, когда он сканировал массив сена, не содержащий иглы.

Это, возможно, не добавляет более глубоких технических деталей к функции оптимизации PHP, но, тем не менее, я думаю, что интересно увидеть влияние этой функции.