Ленивые вычисления в PHP: как генераторы и итераторы экономят память и ускоряют код

Вы когда-нибудь пытались загрузить в память CSV-файл на миллион строк и увидели что-то вроде:

PHP Fatal error:  Allowed memory size of 134217728 bytes exhausted

Даже если увеличить memory_limit, ощущение всё равно неприятное: мы держим в памяти весь массив данных, хотя работаем с ним построчно.

Решение? Ленивые вычисления — подход, при котором данные генерируются и обрабатываются только тогда, когда они реально нужны.
В PHP это можно сделать двумя способами: с помощью генераторов (yield) и через Iterator API. Сегодня разберём оба.

Что такое ленивые вычисления

Обычно, когда мы создаём массив, PHP загружает в память сразу все элементы:

function getNumbersArray(int $count): array {
    $result = [];
    for ($i = 1; $i <= $count; $i++) {
        $result[] = $i;
    }
    return $result;
}

foreach (getNumbersArray(5) as $number) {
    echo $number . PHP_EOL;
}

Здесь в памяти хранится сразу весь массив [1, 2, 3, 4, 5].

А теперь попробуем ленивый подход:

function getNumbersGenerator(int $count): Generator {
    for ($i = 1; $i <= $count; $i++) {
        yield $i;
    }
}

foreach (getNumbersGenerator(5) as $number) {
    echo $number . PHP_EOL;
}

📌 Разница: генератор не хранит всё — он отдаёт элемент только тогда, когда foreach его запросит.

Читаем огромный CSV без боли

Представим, что у нас есть файл data.csv на 2 ГБ. Обычный file() или fgetcsv в массиве — мгновенный Out of Memory.
С генератором — всё просто:

function readCsv(string $filename): Generator {
    $handle = fopen($filename, 'r');
    if ($handle === false) {
        throw new RuntimeException("Не удалось открыть файл $filename");
    }

    while (($row = fgetcsv($handle)) !== false) {
        yield $row;
    }

    fclose($handle);
}

foreach (readCsv('data.csv') as $row) {
    // Обрабатываем строку
}

📊 Память: даже для 2 ГБ CSV этот код будет занимать несколько килобайт, потому что в памяти всегда только одна строка.

Бенчмарк: массив vs генератор

$startMemory = memory_get_usage();

$array = range(1, 1_000_000); // создаёт массив из миллиона чисел

echo "Массив: " . (memory_get_usage() - $startMemory) / 1024 / 1024 . " MBn";

unset($array);

$startMemory = memory_get_usage();

function bigGenerator(): Generator {
    for ($i = 1; $i <= 1_000_000; $i++) {
        yield $i;
    }
}

foreach (bigGenerator() as $n) {
    // просто итерируем
}

echo "Генератор: " . (memory_get_usage() - $startMemory) / 1024 / 1024 . " MBn";

Результат на моей машине:

Массив: 120 MB
Генератор: 0.5 MB

Iterator API

Генераторы — это быстро и просто. Но иногда нужно больше контроля: хранить состояние, управлять ключами или даже динамически менять источник данных.
Тогда в бой идёт Iterator API.

Пример: собственный итератор

class RangeIterator implements Iterator {
    private int $start;
    private int $end;
    private int $current;

    public function __construct(int $start, int $end) {
        $this->start = $start;
        $this->end = $end;
        $this->current = $start;
    }

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

    public function key(): int {
        return $this->current;
    }

    public function next(): void {
        $this->current++;
    }

    public function rewind(): void {
        $this->current = $this->start;
    }

    public function valid(): bool {
        return $this->current <= $this->end;
    }
}

foreach (new RangeIterator(1, 5) as $num) {
    echo $num . PHP_EOL;
}

Когда что использовать

Реальный кейс из продакшена

Мы парсили API автопродаж, которое возвращало сотни тысяч записей.
Раньше мы собирали всё в массив — скрипт ел по 1–2 ГБ памяти.
После перехода на генератор:

function fetchCars(): Generator {
    $page = 1;
    do {
        $data = apiRequest('cars', ['page' => $page]);
        foreach ($data['items'] as $car) {
            yield $car;
        }
        $page++;
    } while (!empty($data['items']));
}

📉 Память упала с 2 ГБ до 10 МБ, время выполнения осталось почти тем же.

🔍 Для «гиков»: как генераторы работают под капотом

1. Генератор — это объект

В PHP генератор — это объект класса Generator, реализующий Iterator и Traversable.
Он умеет:

• хранить текущее состояние функции;

• приостанавливать выполнение на yield;

• возобновлять выполнение с того же места.

2. Жизненный цикл

1. Вызов функции-генератора не запускает её сразу — создаётся объект Generator.

2. При первой итерации выполнение идёт до yield.

3. yield возвращает значение и «замораживает» функцию.

4. Следующая итерация продолжает выполнение с того же места.

5. Когда функция завершается — генератор помечается как завершённый.

3. На уровне Zend Engine

Если скомпилировать функцию с yield через VLD (Vulcan Logic Disassembler), мы увидим, что каждый yield — это инструкция, которая:

• сохраняет стек вызовов;

• запоминает переменные;

• возвращает значение в вызывающий код.

4. Разница с массивами

• Массив создаёт все элементы в памяти.

• Генератор хранит один текущий элемент (zval) и перезаписывает его.

• Поэтому можно обойти миллион элементов, используя пару сотен килобайт.

5. Пример бесконечного генератора

function counter(): Generator {
    $i = 0;
    while (true) {
        yield $i++;
    }
}

foreach (counter() as $num) {
    if ($num > 5) break;
    echo $num . PHP_EOL;
}

С массивом это невозможно — память просто закончится.

Benchmark results (1,000,001 rows)

Эти результаты показывают, что ленивые генераторы могут значительно сократить использование памяти при обработке больших наборов данных, таких как CSV.

Визуальные результаты

Пиковый расход памяти:

Время выполнения:

Исходный код

Вы можете попробовать всё сами — код, использованный в этой статье, имеет открытый исходный код:

👉 github.com/phpner/phpner-php-lazy-evaluation-demo ^[1]

Включает в себя:

Тест CSV: массив (жадный) против генератора (ленивый)
Моделирование потока NDJSON
Профилирование памяти и времени
Инструменты с поддержкой CLI
Генератор примеров данных
Тесты PHPUnit

Вывод

• Генераторы (yield) и Iterator API — must-have для оптимизации.

• Они позволяют обрабатывать миллионы записей без перегрузки памяти.

• Генераторы — для простых случаев, Iterator API — для сложных.

• Если вы ещё ими не пользовались — попробуйте в следующем проекте.

💬 А вы используете генераторы в продакшене? Поделитесь в комментариях своими кейсами!

Источник

Перевод оригинала на ^[2]dev.to ^[3]