PHP 陣列記憶體優化：以字串模擬陣列大幅降低記憶體佔用

PHP 陣列底層為雜湊表，記憶體效率極低（約 1/10）。對於大量數值型資料，可使用 pack()/unpack() 以二進位字串儲存，大幅減少記憶體佔用。

問題背景

• PHP 陣列每個元素約 48-72 bytes 開銷
• 100 萬個 double 約需 48-72 MB（C 語言僅 8 MB）
• 高併發下易觸發 memory_limit 限制

解決方案：二進位字串儲存

<?php
$count = 100000;
$binaryString = '';

// 寫入：以 double 格式打包
for ($i = 0; $i < $count; $i++) {
    $binaryString .= pack('d', $i + 0.1); // 每個 8 bytes
}

// 讀取：按位移解包
for ($i = 0; $i < $count; $i++) {
    $value = unpack('@' . ($i * 8) . '/d', $binaryString);
    // $value[1] 即為第 $i 個數值
}

// 記憶體佔用：約 800 KB（vs 陣列 48 MB+）
echo '字串長度: ' . strlen($binaryString) . ' bytes'; // 800,000
?>

封裝為可複用類別

class BinaryDoubleArray {
    private string $buffer = '';
    private int $count = 0;
    private const ITEM_SIZE = 8; // double = 8 bytes

    public function append(float $value): void {
        $this->buffer .= pack('d', $value);
        $this->count++;
    }

    public function get(int $index): float {
        if ($index < 0 || $index >= $this->count) {
            throw new OutOfBoundsException("Index $index out of range");
        }
        $data = unpack('@' . ($index * self::ITEM_SIZE) . '/d', $this->buffer);
        return $data[1];
    }

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

    public function memoryUsage(): int {
        return strlen($this->buffer);
    }

    // 批次讀取（效能較佳）
    public function getRange(int $offset, int $length): array {
        $format = '@' . ($offset * self::ITEM_SIZE) . '/' . str_repeat('d', $length);
        return array_values(unpack($format, $this->buffer));
    }
}

// 使用範例
$arr = new BinaryDoubleArray();
for ($i = 0; $i < 100000; $i++) {
    $arr->append($i * 1.5);
}
echo "記憶體: {$arr->memoryUsage()} bytes\n"; // ~800KB
echo "第 50000 個: " . $arr->get(50000) . "\n"; // 75000
?>

適用場景與限制

效能權衡

• 記憶體：降低 90%+
• 寫入速度：略快於陣列（字串連接）
• 隨機讀取：較陣列慢（需 unpack 解包）
• CPU：增加 pack/unpack 運算開銷

此技巧適合「寫一次、讀多次、記憶體敏感」的數值密集型場景，如科學計算、日誌分析、大量感測器資料暫存。