PHP 7.4虽然还没有正式发布，但是RC版本已经出来了，社区里讨论得很热烈。类型属性、箭头函数、预加载、数组展开运算符这些新特性都很让人期待。

作为一个用了很多年PHP的开发者，我对PHP 7.4的新特性也很关注，最近研究了一下RC版本和源码，有了一些理解和思考。今天这篇文章就来深入剖析一下PHP 7.4的新特性，从语法到底层原理到性能影响，一步步带你深入理解。

先说明一下，PHP 7.4目前还在开发中，正式版预计2019年底发布，本文基于当前的RC版本和RFC，正式版可能会有一些变化，具体以正式版为准。

一、PHP 7.4的整体变化

先说说PHP 7.4的整体定位。PHP 7.0引入了Zend Engine 3，性能有了巨大提升，比PHP 5.6快了一倍甚至更多，同时引入了标量类型声明、返回类型声明、匿名类等新特性。PHP 7.1、7.2、7.3都是在7.0的基础上不断完善，增加了可空类型、void返回类型、类常量可见性、对象类型等，性能也在持续优化。

PHP 7.4是PHP 7.x系列的倒数第二个版本，下一个是PHP 7.5，然后就是PHP 8.0。它的变化很大，不仅增加了很多开发者期待已久的新特性，比如类型属性、箭头函数、预加载，而且在性能上也有不小提升，尤其是预加载特性能让PHP的性能再上一个台阶。

同时PHP 7.4也在为PHP 8.0做准备，很多PHP 8.0的特性会先在7.4里预览或者打下基础，比如JIT虽然是PHP 8.0的特性，但是7.4的一些优化是在为JIT做准备。

总的来说，PHP 7.4是一个很重要的版本，它的新特性能让我们写代码更方便更优雅，也能让PHP的性能更好，同时推动PHP朝着更现代化、更类型安全的方向发展。

接下来一个个来看新特性。

二、新特性一：类型属性（Typed Properties）

类型属性是PHP 7.4最重要的新特性之一，也是很多开发者期待已久的。

在PHP 7.4之前，类的属性不能声明类型，只能在注释里写@var来说明类型，但那只是注释，不是真正的类型声明，PHP不会做类型检查，你可以给它赋任意类型的值。

PHP 7.4引入了类型属性，你可以给类的属性声明类型，PHP会在运行时做类型检查，如果赋了错误类型的值会抛出TypeError。

举个例子：

class User {
    public int $id;
    public string $name;
    public ?string $email;
    public array $hobbies = [];
}

$user = new User();
$user->id = 123; // 正确
$user->name = "张三"; // 正确
$user->id = "abc"; // 报错，TypeError

类型属性支持所有PHP类型，包括标量类型（int、float、string、bool）、复合类型（array、object、callable、iterable）、类和接口，以及可空类型（?Type）和self、parent等。

但是也有一些限制：不能用void类型（void只能用于函数返回类型）；不能用callable类型（因为callable和数组、字符串有重叠，会有问题）；类型属性在访问之前必须有值，不然会报错（除非声明为可空类型）；不支持引用赋值（会绕过类型检查）。

底层原理

类型属性的底层实现是在Zend Engine里给类的属性增加了类型信息。属性声明的时候解析类型，存到zendpropertyinfo结构里。给属性赋值的时候调用zendcheckproperty_type函数做类型检查，如果类型不匹配就抛出TypeError。

同时类型属性也支持类型转换，比如给int类型的属性赋数字字符串"123"，PHP会自动转换成int 123，不会报错。这和PHP的标量类型声明一致，默认是弱类型检查。如果开启了严格模式（declare(strict_types=1)），就不会自动转换，类型不匹配会报错。

性能影响

类型属性对性能的影响很小，因为类型检查只在赋值的时候做一次，而且检查逻辑很简单。同时因为有了类型信息，PHP的opcode cache和未来的JIT可以做更多优化，比如根据属性类型优化属性访问和内存布局。长期来看类型属性对性能是有好处的。

类型属性是PHP朝着更类型安全方向发展的重要一步，能让代码更健壮，减少bug，也能让IDE和静态分析工具更好地理解代码。强烈建议在PHP 7.4之后尽量给属性加上类型声明。

三、新特性二：箭头函数（Arrow Functions）

箭头函数也是PHP 7.4很重要的新特性，很多开发者期待已久。

在PHP 7.4之前，PHP的匿名函数写起来比较麻烦，要写function关键字，还要用use关键字捕获外部变量。比如：

$factor = 10;
$nums = [1, 2, 3];
$result = array_map(function($n) use ($factor) {
    return $n * $factor;
}, $nums);

PHP 7.4引入了箭头函数，写起来很简洁，而且会自动捕获外部变量，不需要use关键字：

$factor = 10;
$nums = [1, 2, 3];
$result = array_map(fn($n) => $n * $factor, $nums);

箭头函数的语法是fn(参数列表) => 表达式。它的特点是：函数体只能有一个表达式，表达式的结果就是返回值，不需要写return；自动按值捕获外部变量，不需要use关键字；支持类型声明和默认参数；可以用在任何匿名函数能用的地方。

限制是：只能有一个表达式，不能有多个语句；不能返回引用；不能是生成器函数（不能用yield）；自动捕获是按值的，不是按引用，所以不能在箭头函数里修改外部变量。

底层原理

箭头函数的底层实现和普通匿名函数一样，都是闭包，只是语法更简洁，而且自动捕获外部变量。PHP在编译箭头函数的时候会把它转换成普通闭包，自动把外部用到的变量通过use按值捕获。所以本质上箭头函数就是语法糖，底层和普通闭包一样，没有额外的性能开销。

为什么只支持一个表达式

很多人会问为什么箭头函数只支持一个表达式，不能像JavaScript那样支持语句块。这是因为PHP的箭头函数设计目标是简单的单行回调函数，这种场景在PHP里非常常见，比如arraymap、arrayfilter等。如果支持多个语句，就会涉及变量捕获是按值还是按引用、return怎么写等复杂问题，设计会变复杂。而且普通匿名函数已经能支持多个语句了，所以箭头函数专注于简单的单行场景，保持简单简洁。

箭头函数是一个非常实用的特性，能让代码更简洁更优雅，尤其是写回调函数的时候能少写很多样板代码。

四、新特性三：有限返回类型协变和参数类型逆变

这是PHP 7.4在类型系统上的另一个重要改进。

在PHP 7.4之前，PHP的类型继承是不变的（invariant），子类的方法参数类型和返回类型必须和父类完全一样，不能有变化。即使子类的类型是父类类型的子类也不行。

PHP 7.4引入了有限的返回类型协变和参数类型逆变。也就是说子类的方法返回类型可以是父类方法返回类型的子类（协变），参数类型可以是父类方法参数类型的父类（逆变）。这更符合面向对象的里氏替换原则。

举个协变的例子：

class Animal {}
class Dog extends Animal {}

interface AnimalShelter {
    public function adopt(string $name): Animal;
}

class DogShelter implements AnimalShelter {
    public function adopt(string $name): Dog { // 返回类型Dog是Animal的子类，协变
        return new Dog();
    }
}

逆变的例子：

interface Consumer {
    public function eat(Dog $dog);
}

class AnimalConsumer implements Consumer {
    public function eat(Animal $animal) { // 参数类型Animal是Dog的父类，逆变
        // ...
    }
}

目前的协变和逆变是有限的：只支持类和接口类型，不支持标量类型；只支持非可空到可空的变化；只支持单个参数的逆变。这些限制可能会在未来版本中逐步放开。

底层原理

底层实现是在检查子类方法和父类方法是否兼容的时候，放松了类型检查的规则。之前是严格要求完全一样，现在允许返回类型协变、参数类型逆变。同时这也在为未来的泛型支持打基础，因为协变和逆变是泛型的重要组成部分。

这个特性能让PHP的面向对象更符合里氏替换原则，代码更灵活更类型安全。

五、新特性四：空合并赋值运算符（Null Coalescing Assignment Operator）

这是一个很小但很实用的语法糖。

PHP 7.0引入了空合并运算符??，能方便地判断变量是否存在且不为null：

$username = $_GET['username'] ?? '默认值';

但是有时候我们需要给变量赋值，如果它还没有值或者是null：

$array['key'] = $array['key'] ?? '默认值';

PHP 7.4引入了空合并赋值运算符??=，写起来更简洁：

$array['key'] ??= '默认值';

意思是如果$array['key']不存在或者是null，就把'默认值'赋给它，否则保持原来的值。

底层原理

底层就是语法糖，编译的时候把$a ??= $b转换成$a = $a ?? $b，然后编译成对应的opcode。和空合并运算符一样是短路的，只有左边的变量不存在或者是null的时候才会计算右边的表达式。

这个特性虽然小，但是很实用，能让代码更简洁，尤其是处理默认值的时候。

六、新特性五：数组展开运算符（Spread Operator in Array）

PHP 5.6引入了参数的展开运算符...（可变参数和参数解包），但是之前只能用在函数参数里，不能用在数组里。PHP 7.4引入了数组展开运算符，可以在数组里用...把一个数组的元素展开到当前数组里。

比如：

$array1 = [1, 2, 3];
$array2 = [...$array1, 4, 5, 6]; // [1, 2, 3, 4, 5, 6]

可以在数组的任何位置用展开运算符，也可以用多个展开运算符。

限制是：只能展开数组和Traversable对象；不会展开字符串键（只处理数字键的元素，字符串键的元素会被忽略或者报错）；是按值展开不是按引用。

底层原理

底层是在编译数组字面量的时候，如果遇到展开运算符，就生成对应的opcode，运行时把要展开的数组元素一个个复制到新数组里。比调用array_merge函数更快，因为没有函数调用开销，而且能更好地预分配内存。

根据基准测试，数组展开运算符比arraymerge快大约10%到20%。建议在PHP 7.4之后尽量用数组展开运算符代替arraymerge。

七、新特性六：预加载（Preloading）

预加载是PHP 7.4最重要的性能相关新特性，也是很多关注PHP性能的开发者期待已久的。

我们知道PHP是解释型语言，每次请求的时候PHP都会加载、解析、编译PHP文件，然后执行编译后的opcode。虽然有OPcache能缓存编译后的opcode，避免每次重新编译，但是即使有OPcache，每次请求还是需要把这些opcode加载到当前请求的内存空间里，还是有一些开销。对于框架和大型应用，有很多文件，每次请求都要加载很多文件的opcode，开销不小。

预加载就是为了解决这个问题。它能让我们在PHP服务启动的时候，就把一些PHP文件加载、解析、编译，然后把编译后的opcode和类、函数等永久存在内存里，所有请求都能直接使用这些预加载的类和函数，不需要每次请求都重新加载。这样能大大提高PHP的性能。

预加载的使用很简单，写一个PHP脚本，用opcachecompilefile或者require加载要预加载的文件，然后在php.ini里配置opcache.preload指向这个脚本。PHP服务启动的时候就会执行这个脚本，把里面的文件预加载到内存里。

比如预加载脚本preload.php：

<?php
opcache_compile_file('/path/to/framework/Core.php');
opcache_compile_file('/path/to/framework/Router.php');
// ... 其他文件

php.ini配置：

opcache.enable=1
opcache.enable_cli=1
opcache.preload=/path/to/preload.php
opcache.preload_user=www-data

预加载的特点是：永久加载，直到PHP服务重启；支持类、函数、常量；能预加载整个框架的核心文件；需要PHP-FPM或者类似的常驻进程SAPI（CLI模式预加载没有意义，因为每次执行都是新进程）。

限制和注意事项：预加载的文件不能被修改，修改后需要重启PHP服务才能生效；预加载会占用内存，不要预加载太多不需要的文件；预加载的文件不能有条件性的定义；需要开启OPcache。

底层原理

预加载是OPcache的扩展功能。OPcache本来就会把编译后的opcode缓存到共享内存里，预加载就是在服务启动的时候主动把一些文件编译存到OPcache的共享内存里，并且标记为永久的不会被淘汰。所有请求都能直接使用这些预加载的opcode，不需要重新编译，也不需要重新加载到当前请求的内存空间里。

而且预加载不仅缓存opcode，还把类、函数等提前加载到内存里，请求的时候不需要再加载这些类和函数，直接就能用。这比单纯的opcode cache更进一步，性能提升更大。

性能影响

预加载对性能的提升很明显，尤其是对于框架和大型应用。根据基准测试和实际项目测试，预加载能让PHP应用的性能提升大约10%到30%甚至更多，取决于应用的大小和文件数量。应用越大文件越多，预加载的提升越明显。同时预加载还能减少每次请求的内存使用，因为预加载的类和函数是所有请求共享的。

预加载是PHP 7.4最重要的性能特性，强烈建议在生产环境开启，把框架的核心文件和应用的常用文件预加载，能获得明显的性能提升。当然要合理配置，不要预加载太多不需要的文件，修改预加载的文件后要重启PHP服务。

八、其他新特性

除了上面几个重要的新特性，PHP 7.4还有一些其他的新特性和改进。

1. 数值文字分隔符（Numeric Literal Separator）

可以在数值字面量里用下划线作为分隔符，提高大数字的可读性：

$price = 1_000_000; // 相当于1000000
$pi = 3.141_592_653; // 相当于3.141592653

下划线只是为了可读性，PHP解析的时候会忽略。

2. 弱引用（Weak References）

引入了WeakReference类，弱引用不会阻止对象被垃圾回收。适合缓存等场景，当内存不够的时候对象能被回收，不会因为缓存一直占用内存。

3. 从方法中抛出异常

允许在toString方法里抛出异常。之前的版本里toString方法不能抛出异常，因为__toString是在把对象转换成字符串的时候调用的，抛出异常会导致问题。PHP 7.4改进了这个限制。

4. 密码哈希扩展

把密码哈希功能做成了独立的扩展，增加了对Argon2i和Argon2id密码哈希算法的支持，这些算法比传统的bcrypt更安全。

5. 性能优化和bug修复

PHP 7.4也做了很多性能优化和bug修复，比如优化数组的内存布局、优化字符串处理、优化函数调用性能等，整体性能比PHP 7.3又有一定提升。同时弃用了一些旧的不推荐的特性，比如没有括号的include/require、curly braces访问数组和字符串偏移量等，为PHP 8.0做准备。

九、升级建议和注意事项

最后给一些升级到PHP 7.4的建议。

第一，升级之前一定要先看弃用和不兼容的变更。比如一些旧特性被弃用了，一些函数的行为变了，一些扩展被移除了。确保你的代码不会因为这些变更而出问题。比如PHP 7.4弃用了没有括号的include/require，弃用了curly braces访问数组和字符串偏移量（比如$str{0}），这些在PHP 7.4里会抛出弃用警告，未来版本会被移除，要提前修改。

第二，先在测试环境测试，不要直接在生产环境升级。确保代码在PHP 7.4下能正常运行，没有bug，没有性能问题，然后再逐步在生产环境升级。最好先升级到PHP 7.3再升级到7.4，不要跨版本升级。

第三，利用新特性改进代码。升级到PHP 7.4之后，可以给属性加上类型声明，用箭头函数代替简单的匿名函数，用数组展开运算符代替array_merge，用空合并赋值运算符简化默认值处理。这些能让代码更简洁更健壮更类型安全。同时在生产环境开启预加载，把框架核心文件和常用文件预加载，能获得明显的性能提升。

第四，注意预加载的配置。预加载脚本要正确，预加载的文件要是常用的核心文件，不要预加载太多不需要的文件浪费内存。修改预加载的文件后要重启PHP服务才能生效。预加载需要开启OPcache，并且需要PHP-FPM或者类似的常驻进程SAPI。

第五，关注PHP 8.0的动向。PHP 7.4是PHP 7.x系列的倒数第二个版本，下一个就是PHP 8.0，会有很多重大变化比如JIT、更完整的类型系统等。升级到7.4的时候也可以关注PHP 8.0的动向，提前做好准备。

十、写在最后

PHP 7.4是一个很重要的版本，它不仅增加了很多开发者期待已久的新特性，比如类型属性、箭头函数、预加载、数组展开运算符，也在性能上有不小提升，尤其是预加载能让PHP的性能再上一个台阶。同时PHP 7.4也在为PHP 8.0做准备，很多PHP 8.0的特性会先在7.4里打下基础。

作为一个用了很多年PHP的开发者，我很高兴看到PHP在不断进步不断现代化。从PHP 7.0的性能飞跃，到7.1、7.2、7.3的不断完善，再到7.4的类型属性和预加载，PHP正在变得越来越强大越来越现代化，也越来越受开发者欢迎。

希望这篇文章能帮大家更好地理解PHP 7.4的新特性和底层原理，也希望大家能尽快升级到PHP 7.4，体验新特性，享受性能提升。

最后用一句话结束：PHP一直在进步，从未停止。期待PHP 8.0给我们带来更多惊喜。