深入解析 composer 的自动加载原理

前言:


PHP 自5.3的版本之后,已经重焕新生,命名空间、性状(trait)、闭包、接口、PSR 规范、以及 composer 的出现已经让 PHP 变成了一门现代化的脚本语言。PHP 的生态系统也一直在演进,而 composer 的出现更是彻底的改变了以往构建 PHP 应用的方式,我们可以根据 PHP 的应用需求混合搭配最合适的 PHP 组件。当然这也得益于 PSR 规范的提出。


大纲


  • PHP 自动加载功能
  • PSR 规范
  • comoposer 的自动加载过程
  • composer 源码分析

一、PHP 自动加载功能


PHP 自动加载功能的由来


在 PHP 开发过程中,如果希望从外部引入一个 Class ,通常会使用includerequire方法,去把定义这个 Class 的文件包含进来。这个在小规模开发的时候,没什么大问题。但在大型的开发项目中,使用这种方式会带来一些隐含的问题:如果一个 PHP 文件需要使用很多其它类,那么就需要很多的 require/include 语句,这样有可能会 造成遗漏 或者 包含进不必要的类文件。如果大量的文件都需要使用其它的类,那么要保证每个文件都包含正确的类文件肯定是一个噩梦, 况且 require或 incloud 的性能代价很大。

PHP5 为这个问题提供了一个解决方案,这就是 类的自动加载(autoload)机制。autoload机制可以使得 PHP 程序有可能在使用类时才自动包含类文件,而不是一开始就将所有的类文件include进来,这种机制也称为 Lazy loading (惰性加载)

  • 总结起来,自动加载功能带来了几处优点:
  1. 使用类之前无需 include / require
  2. 使用类的时候才会 include / require 文件,实现了lazy loading ,避免了 include / require 多余文件。
  3. 无需考虑引入 类的实际磁盘地址 ,实现了逻辑和实体文件的分离。

PHP 自动加载函数 __autoload()


  • 从 PHP5 开始,当我们在使用一个类时,如果发现这个类没有加载,就会自动运行 __autoload() 函数,这个函数是我们在程序中自定义的,在这个函数中我们可以加载需要使用的类。下面是个简单的示例:
<?php

function __autoload($classname) {
        require_once ($classname . ".class.php");
}
  • 在我们这个简单的例子中,我们直接将类名加上扩展名 .class.php 构成了类文件名,然后使用 require_once 将其加载。 在我们这个简单的例子中,我们直接将类名加上扩展名 .class.php 构成了类文件名,然后使用 require_once 将其加载。

从这个例子中,我们可以看出 __autoload 至少要做三件事情:
1.根据类名确定类文件名;
2.确定类文件所在的磁盘路径;
3.将类从磁盘文件中加载到系统中。

  • 第三步最简单,只需要使用 include / require 即可。要实现第一步,第二步的功能,必须在开发时约定类名与磁盘文件的映射方法,只有这样我们才能根据类名找到它对应的磁盘文件。
  • 当有大量的类文件要包含的时候,我们只要确定相应的规则,然后在 __autoload() 函数中,将类名与实际的磁盘文件对应起来,就可以实现 lazy loading 的效果 。
  • 如果想详细的了解关于 autoload 自动加载的过程,可以查看手册资料:PHP autoload函数说明

__autoload() 函数存在的问题


  • 如果在一个系统的实现中,如果需要使用很多其它的类库,这些类库可能是由不同的开发人员编写的, 其类名与实际的磁盘文件的映射规则不尽相同。这时如果要实现类库文件的自动加载,就必须 在 __autoload() 函数中将所有的映射规则全部实现,这样的话 __autoload() 函数有可能会非常复杂,甚至无法实现。最后可能会导致 __autoload() 函数十分臃肿,这时即便能够实现,也会给将来的维护和系统效率带来很大的负面影响。

  • 那么问题出现在哪里呢?问题出现在 __autoload() 是全局函数只能定义一次 ,不够灵活,所以所有的类名与文件名对应的逻辑规则都要在一个函数里面实现,造成这个函数的臃肿。那么如何来解决这个问题呢?答案就是使用一个 __autoload调用堆栈 ,不同的映射关系写到不同的 __autoload函数 中去,然后统一注册统一管理,这个就是 PHP5 引入的 SPL Autoload 。

SPL Autoload


  • SPL是 Standard PHP Library(标准PHP库)的缩写。它是 PHP5 引入的一个扩展标准库,包括 spl autoload 相关的函数以及各种数据结构和迭代器的接口或类。spl autoload 相关的函数具体可见 php中spl_autoload
<?php

// __autoload 函数
//
// function __autoload($class) {
//     include 'classes/' . $class . '.class.php';
// }


function my_autoloader($class) {
    include 'classes/' . $class . '.class.php';
}

spl_autoload_register('my_autoloader');


// 定义的 autoload 函数在 class 里

// 静态方法
class MyClass {
  public static function autoload($className) {
    // ...
  }
}

spl_autoload_register(array('MyClass', 'autoload'));

// 非静态方法
class MyClass {
  public function autoload($className) {
    // ...
  }
}

$instance = new MyClass();
spl_autoload_register(array($instance, 'autoload'));

spl_autoload_register() 就是我们上面所说的__autoload调用堆栈,我们可以向这个函数注册多个我们自己的 autoload() 函数,当 PHP 找不到类名时,PHP就会调用这个堆栈,然后去调用自定义的 autoload() 函数,实现自动加载功能。如果我们不向这个函数输入任何参数,那么就会默认注册 spl_autoload() 函数。


二、PSR 规范


与自动加载相关的规范是 PSR4,在说 PSR4 之前先介绍一下 PSR 标准。PSR 标准的发明和推出组织是:PHP-FIG,它的网站是:www.php-fig.org。由几位开源框架的开发者成立于 2009 年,从那开始也选取了很多其他成员进来,虽然不是 “官方” 组织,但也代表了社区中不小的一块。组织的目的在于:以最低程度的限制,来统一各个项目的编码规范,避免各家自行发展的风格阻碍了程序员开发的困扰,于是大伙发明和总结了 PSR,PSR 是 PHP Standards Recommendation 的缩写,截止到目前为止,总共有 14 套 PSR 规范,其中有 7 套PSR规范已通过表决并推出使用,分别是:

PSR-0 自动加载标准(已废弃,一些旧的第三方库还有在使用)
PSR-1 基础编码标准 PSR-2 编码风格向导
PSR-3 日志接口
PSR-4 自动加载的增强版,替换掉了 PSR-0
PSR-6 缓存接口规范
PSR-7 HTTP 消息接口规范

具体详细的规范标准可以查看PHP 标准规范

PSR4 标准


2013 年底,PHP-FIG 推出了第 5 个规范——PSR-4。

PSR-4 规范了如何指定文件路径从而自动加载类定义,同时规范了自动加载文件的位置。

1)一个完整的类名需具有以下结构:

\<命名空间>\<子命名空间>\<类名>

  • 完整的类名必须要有一个顶级命名空间,被称为 "vendor namespace";
  • 完整的类名可以有一个或多个子命名空间;
  • 完整的类名必须有一个最终的类名;
  • 完整的类名中任意一部分中的下滑线都是没有特殊含义的;
  • 完整的类名可以由任意大小写字母组成;
  • 所有类名都必须是大小写敏感的。

2)根据完整的类名载入相应的文件

  • 完整的类名中,去掉最前面的命名空间分隔符,前面连续的一个或多个命名空间和子命名空间,作为「命名空间前缀」,其必须与至少一个「文件基目录」相对应;
  • 紧接命名空间前缀后的子命名空间 必须 与相应的「文件基目录」相匹配,其中的命名空间分隔符将作为目录分隔符。
  • 末尾的类名必须与对应的以 .php 为后缀的文件同名。
  • 自动加载器(autoloader)的实现一定不可抛出异常、一定不可触发任一级别的错误信息以及不应该有返回值。

3) 例子

PSR-4风格

类名:ZendAbc
命名空间前缀:Zend
文件基目录:/usr/includes/Zend/
文件路径:/usr/includes/Zend/Abc.php

类名:SymfonyCoreRequest
命名空间前缀:SymfonyCore
文件基目录:./vendor/Symfony/Core/
文件路径:./vendor/Symfony/Core/Request.php

目录结构

-vendor/  
| -vendor_name/  
| | -package_name/  
| | | -src/  
| | | | -ClassName.php       # Vendor_Name\Package_Name\ClassName  
| | | -tests/  
| | | | -ClassNameTest.php   # Vendor_Name\Package_Name\ClassNameTest  

Composer自动加载过程


Composer 做了哪些事情

  • 你有一个项目依赖于若干个库。
  • 其中一些库依赖于其他库。
  • 你声明你所依赖的东西。
  • Composer 会找出哪个版本的包需要安装,并安装它们(将它们下载到你的项目中)。

例如,你正在创建一个项目,需要做一些单元测试。你决定使用 phpunit 。为了将它添加到你的项目中,你所需要做的就是在 composer.json 文件里描述项目的依赖关系。

 {
   "require": {
     "phpunit/phpunit":"~6.0",
   }
 }

然后在 composer require 之后我们只要在项目里面直接 use phpunit 的类即可使用。

执行 composer require 时发生了什么

  • composer 会找到符合 PR4 规范的第三方库的源
  • 将其加载到 vendor 目录下
  • 初始化顶级域名的映射并写入到指定的文件里

(如:'PHPUnit\\Framework\\Assert' => __DIR__ . '/..' . '/phpunit/phpunit/src/Framework/Assert.php'

  • 写好一个 autoload 函数,并且注册到 spl_autoload_register()里

题外话:现在很多框架都已经帮我们写好了顶级域名映射了,我们只需要在框架里面新建文件,在新建的文件中写好命名空间,就可以在任何地方 use 我们的命名空间了。


Composer 源码分析


下面我们通过对源码的分析来看看 composer 是如何实现 PSR4标准 的自动加载功能。

很多框架在初始化的时候都会引入 composer 来协助自动加载的,以 Laravel 为例,它入口文件 index.php 第一句就是利用 composer 来实现自动加载功能。

启动


<?php
  define('LARAVEL_START', microtime(true));

  require __DIR__ . '/../vendor/autoload.php';

去 vendor 目录下的 autoload.php

<?php
  require_once __DIR__ . '/composer' . '/autoload_real.php';

  return ComposerAutoloaderInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::getLoader();

这里就是 Composer 真正开始的地方了

Composer自动加载文件


首先,我们先大致了解一下Composer自动加载所用到的源文件。

  1. autoload_real.php: 自动加载功能的引导类。
    composer 加载类的初始化(顶级命名空间与文件路径映射初始化)和注册(spl_autoload_register())。
  2. ClassLoader.php : composer 加载类。
    composer 自动加载功能的核心类。
  3. autoload_static.php : 顶级命名空间初始化类,
    用于给核心类初始化顶级命名空间。
  4. autoload_classmap.php : 自动加载的最简单形式,
    有完整的命名空间和文件目录的映射;
  5. autoload_files.php : 用于加载全局函数的文件,
    存放各个全局函数所在的文件路径名;
  6. autoload_namespaces.php : 符合 PSR0 标准的自动加载文件,
    存放着顶级命名空间与文件的映射;
  7. autoload_psr4.php : 符合 PSR4 标准的自动加载文件,
    存放着顶级命名空间与文件的映射;

autoload_real 引导类


在 vendor 目录下的 autoload.php 文件中我们可以看出,程序主要调用了引导类的静态方法 getLoader() ,我们接着看看这个函数。

<?php
    public static function getLoader()
    {
      if (null !== self::$loader) {
          return self::$loader;
      }

      spl_autoload_register(
        array('ComposerAutoloaderInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29', 'loadClassLoader'), true, true
      );

      self::$loader = $loader = new \Composer\Autoload\ClassLoader();

      spl_autoload_unregister(
        array('ComposerAutoloaderInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29', 'loadClassLoader')
      );

      $useStaticLoader = PHP_VERSION_ID >= 50600 && !defined('HHVM_VERSION');

      if ($useStaticLoader) {
          require_once __DIR__ . '/autoload_static.php';

          call_user_func(
          \Composer\Autoload\ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::getInitializer($loader)
          );

      } else {
          $map = require __DIR__ . '/autoload_namespaces.php';
          foreach ($map as $namespace => $path) {
              $loader->set($namespace, $path);
          }

          $map = require __DIR__ . '/autoload_psr4.php';
          foreach ($map as $namespace => $path) {
              $loader->setPsr4($namespace, $path);
          }

          $classMap = require __DIR__ . '/autoload_classmap.php';
          if ($classMap) {
              $loader->addClassMap($classMap);
          }
      }

      /***********************注册自动加载核心类对象********************/
      $loader->register(true);

      /***********************自动加载全局函数********************/
      if ($useStaticLoader) {
          $includeFiles = Composer\Autoload\ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$files;
      } else {
          $includeFiles = require __DIR__ . '/autoload_files.php';
      }

      foreach ($includeFiles as $fileIdentifier => $file) {
          composerRequire7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29($fileIdentifier, $file);
      }

      return $loader;
    }

我把自动加载引导类分为 5 个部分。

第一部分——单例

第一部分很简单,就是个最经典的单例模式,自动加载类只能有一个。

<?php
  if (null !== self::$loader) {
      return self::$loader;
  }

第二部分——构造ClassLoader核心类

第二部分 new 一个自动加载的核心类对象。

<?php
  /***********************获得自动加载核心类对象********************/
  spl_autoload_register(
    array('ComposerAutoloaderInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29', 'loadClassLoader'), true, true
  );

  self::$loader = $loader = new \Composer\Autoload\ClassLoader();

  spl_autoload_unregister(
    array('ComposerAutoloaderInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29', 'loadClassLoader')
  );

loadClassLoader()函数:

<?php
public static function loadClassLoader($class)
{
    if ('Composer\Autoload\ClassLoader' === $class) {
        require __DIR__ . '/ClassLoader.php';
    }
}

从程序里面我们可以看出,composer 先向 PHP 自动加载机制注册了一个函数,这个函数 require 了 ClassLoader 文件。成功 new 出该文件中核心类 ClassLoader() 后,又销毁了该函数。

第三部分 —— 初始化核心类对象

<?php
  /***********************初始化自动加载核心类对象********************/
  $useStaticLoader = PHP_VERSION_ID >= 50600 && !defined('HHVM_VERSION');
  if ($useStaticLoader) {
     require_once __DIR__ . '/autoload_static.php';

     call_user_func(
       \Composer\Autoload\ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::getInitializer($loader)
     );
  } else {
      $map = require __DIR__ . '/autoload_namespaces.php';
      foreach ($map as $namespace => $path) {
         $loader->set($namespace, $path);
      }

      $map = require __DIR__ . '/autoload_psr4.php';
      foreach ($map as $namespace => $path) {
         $loader->setPsr4($namespace, $path);
      }

      $classMap = require __DIR__ . '/autoload_classmap.php';
      if ($classMap) {
          $loader->addClassMap($classMap);
      }
    }
    

这一部分就是对自动加载类的初始化,主要是给自动加载核心类初始化顶级命名空间映射。

初始化的方法有两种:

  1. 使用 autoload_static 进行静态初始化;
  2. 调用核心类接口初始化。

autoload_static 静态初始化 ( PHP >= 5.6 )

静态初始化只支持 PHP5.6 以上版本并且不支持 HHVM 虚拟机。我们深入 autoload_static.php 这个文件发现这个文件定义了一个用于静态初始化的类,名字叫 ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29,仍然为了避免冲突而加了 hash 值。这个类很简单:

<?php
  class ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29{
     public static $files = array(...);
     public static $prefixLengthsPsr4 = array(...);
     public static $prefixDirsPsr4 = array(...);
     public static $prefixesPsr0 = array(...);
     public static $classMap = array (...);

    public static function getInitializer(ClassLoader $loader)
    {
      return \Closure::bind(function () use ($loader) {
          $loader->prefixLengthsPsr4
                          = ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$prefixLengthsPsr4;

          $loader->prefixDirsPsr4
                          = ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$prefixDirsPsr4;

          $loader->prefixesPsr0
                          = ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$prefixesPsr0;

          $loader->classMap
                          = ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$classMap;

      }, null, ClassLoader::class);
  }

这个静态初始化类的核心就是 getInitializer() 函数,它将自己类中的顶级命名空间映射给了 ClassLoader 类。值得注意的是这个函数返回的是一个匿名函数,为什么呢?原因就是 ClassLoader类 中的 prefixLengthsPsr4prefixDirsPsr4等等变量都是 private的。利用匿名函数的绑定功能就可以将这些 private 变量赋给 ClassLoader 类 里的成员变量。

关于匿名函数的绑定功能

接下来就是命名空间初始化的关键了。

classMap(命名空间映射)

<?php
  public static $classMap = array (
      'App\\Console\\Kernel'
              => __DIR__ . '/../..' . '/app/Console/Kernel.php',

      'App\\Exceptions\\Handler'
              => __DIR__ . '/../..' . '/app/Exceptions/Handler.php',

      'App\\Http\\Controllers\\Auth\\ForgotPasswordController'
              => __DIR__ . '/../..' . '/app/Http/Controllers/Auth/ForgotPasswordController.php',

      'App\\Http\\Controllers\\Auth\\LoginController'
              => __DIR__ . '/../..' . '/app/Http/Controllers/Auth/LoginController.php',

      'App\\Http\\Controllers\\Auth\\RegisterController'
              => __DIR__ . '/../..' . '/app/Http/Controllers/Auth/RegisterController.php',
  ...)

直接命名空间全名与目录的映射,简单粗暴,也导致这个数组相当的大。

PSR4 标准顶级命名空间映射数组:

<?php
  public static $prefixLengthsPsr4 = array(
      'p' => array (
        'phpDocumentor\\Reflection\\' => 25,
    ),
      'S' => array (
        'Symfony\\Polyfill\\Mbstring\\' => 26,
        'Symfony\\Component\\Yaml\\' => 23,
        'Symfony\\Component\\VarDumper\\' => 28,
        ...
    ),
  ...);

  public static $prefixDirsPsr4 = array (
      'phpDocumentor\\Reflection\\' => array (
        0 => __DIR__ . '/..' . '/phpdocumentor/reflection-common/src',
        1 => __DIR__ . '/..' . '/phpdocumentor/type-resolver/src',
        2 => __DIR__ . '/..' . '/phpdocumentor/reflection-docblock/src',
    ),
       'Symfony\\Polyfill\\Mbstring\\' => array (
        0 => __DIR__ . '/..' . '/symfony/polyfill-mbstring',
    ),
      'Symfony\\Component\\Yaml\\' => array (
        0 => __DIR__ . '/..' . '/symfony/yaml',
    ),
  ...)

PSR4 标准顶级命名空间映射用了两个数组,第一个是用命名空间第一个字母作为前缀索引,然后是 顶级命名空间,但是最终并不是文件路径,而是 顶级命名空间的长度。为什么呢?

因为 PSR4 标准是用顶级命名空间目录替换顶级命名空间,所以获得顶级命名空间的长度很重要。

具体说明这些数组的作用:

假如我们找 Symfony\Polyfill\Mbstring\example 这个命名空间,通过前缀索引和字符串匹配我们得到了

<?php
    'Symfony\\Polyfill\\Mbstring\\' => 26,

这条记录,键是顶级命名空间,值是命名空间的长度。拿到顶级命名空间后去 $prefixDirsPsr4数组 获取它的映射目录数组:(注意映射目录可能不止一条)

<?php
  'Symfony\\Polyfill\\Mbstring\\' => array (
              0 => __DIR__ . '/..' . '/symfony/polyfill-mbstring',
          )

然后我们就可以将命名空间 Symfony\\Polyfill\\Mbstring\\example 前26个字符替换成目录 __DIR__ . '/..' . '/symfony/polyfill-mbstring ,我们就得到了__DIR__ . '/..' . '/symfony/polyfill-mbstring/example.php,先验证磁盘上这个文件是否存在,如果不存在接着遍历。如果遍历后没有找到,则加载失败。

ClassLoader 接口初始化( PHP < 5.6 )


如果PHP版本低于 5.6 或者使用 HHVM 虚拟机环境,那么就要使用核心类的接口进行初始化。

<?php
    // PSR0 标准
    $map = require __DIR__ . '/autoload_namespaces.php';
    foreach ($map as $namespace => $path) {
       $loader->set($namespace, $path);
    }

    // PSR4 标准
    $map = require __DIR__ . '/autoload_psr4.php';
    foreach ($map as $namespace => $path) {
       $loader->setPsr4($namespace, $path);
    }

    $classMap = require __DIR__ . '/autoload_classmap.php';
    if ($classMap) {
       $loader->addClassMap($classMap);
    }

PSR4 标准的映射


autoload_psr4.php 的顶级命名空间映射

<?php
    return array(
    'XdgBaseDir\\'
        => array($vendorDir . '/dnoegel/php-xdg-base-dir/src'),

    'Webmozart\\Assert\\'
        => array($vendorDir . '/webmozart/assert/src'),

    'TijsVerkoyen\\CssToInlineStyles\\'
        => array($vendorDir . '/tijsverkoyen/css-to-inline-styles/src'),

    'Tests\\'
        => array($baseDir . '/tests'),

    'Symfony\\Polyfill\\Mbstring\\'
        => array($vendorDir . '/symfony/polyfill-mbstring'),
    ...
    )

PSR4 标准的初始化接口:

<?php
    public function setPsr4($prefix, $paths)
    {
        if (!$prefix) {
            $this->fallbackDirsPsr4 = (array) $paths;
        } else {
            $length = strlen($prefix);
            if ('\\' !== $prefix[$length - 1]) {
                throw new \InvalidArgumentException(
                  "A non-empty PSR-4 prefix must end with a namespace separator."
                );
            }
            $this->prefixLengthsPsr4[$prefix[0]][$prefix] = $length;
            $this->prefixDirsPsr4[$prefix] = (array) $paths;
        }
    }

总结下上面的顶级命名空间映射过程:

( 前缀 -> 顶级命名空间,顶级命名空间 -> 顶级命名空间长度 ) ( 顶级命名空间 -> 目录 )

这两个映射数组。具体形式也可以查看下面的 autoload_static$prefixLengthsPsr4$prefixDirsPsr4

命名空间映射

autoload_classmap

<?php
public static $classMap = array (
    'App\\Console\\Kernel'
        => __DIR__ . '/../..' . '/app/Console/Kernel.php',

    'App\\Exceptions\\Handler'
        => __DIR__ . '/../..' . '/app/Exceptions/Handler.php',
    ...
)

addClassMap:

<?php
    public function addClassMap(array $classMap)
    {
        if ($this->classMap) {
            $this->classMap = array_merge($this->classMap, $classMap);
        } else {
            $this->classMap = $classMap;
        }
    }

**自动加载核心类 ClassLoader 的静态初始化到这里就完成了! **

其实说是5部分,真正重要的就两部分——初始化与注册。初始化负责顶层命名空间的目录映射,注册负责实现顶层以下的命名空间映射规则。

第四部分 —— 注册


讲完了 Composer 自动加载功能的启动与初始化,经过启动与初始化,自动加载核心类对象已经获得了顶级命名空间与相应目录的映射,也就是说,如果有命名空间 'App\Console\Kernel,我们已经可以找到它对应的类文件所在位置。那么,它是什么时候被触发去找的呢?

这就是 composer 自动加载的核心了,我们先回顾一下自动加载引导类:

public static function getLoader()
 {
    /***************************经典单例模式********************/
    if (null !== self::$loader) {
        return self::$loader;
    }
    
    /***********************获得自动加载核心类对象********************/
    spl_autoload_register(array('ComposerAutoloaderInit
    7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29', 'loadClassLoader'), true, true);
    
    self::$loader = $loader = new \Composer\Autoload\ClassLoader();
    
    spl_autoload_unregister(array('ComposerAutoloaderInit
    7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29', 'loadClassLoader'));

    /***********************初始化自动加载核心类对象********************/
    $useStaticLoader = PHP_VERSION_ID >= 50600 && 
    !defined('HHVM_VERSION');
    
    if ($useStaticLoader) {
        require_once __DIR__ . '/autoload_static.php';

        call_user_func(\Composer\Autoload\ComposerStaticInit
        7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::getInitializer($loader));
  
    } else {
        $map = require __DIR__ . '/autoload_namespaces.php';
        foreach ($map as $namespace => $path) {
            $loader->set($namespace, $path);
        }

        $map = require __DIR__ . '/autoload_psr4.php';
        foreach ($map as $namespace => $path) {
            $loader->setPsr4($namespace, $path);
        }

        $classMap = require __DIR__ . '/autoload_classmap.php';
        if ($classMap) {
            $loader->addClassMap($classMap);
        }
    }

    /***********************注册自动加载核心类对象********************/
    $loader->register(true);

    /***********************自动加载全局函数********************/
    if ($useStaticLoader) {
        $includeFiles = Composer\Autoload\ComposerStaticInit
        7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$files;
    } else {
        $includeFiles = require __DIR__ . '/autoload_files.php';
    }
    
    foreach ($includeFiles as $fileIdentifier => $file) {
        composerRequire
        7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29($fileIdentifier, $file);
    }

    return $loader;
} 

现在我们开始引导类的第四部分:注册自动加载核心类对象。我们来看看核心类的 register() 函数:

public function register($prepend = false)
{
    spl_autoload_register(array($this, 'loadClass'), true, $prepend);
}

其实奥秘都在自动加载核心类 ClassLoader 的 loadClass() 函数上:

public function loadClass($class)
    {
        if ($file = $this->findFile($class)) {
            includeFile($file);

            return true;
        }
    }

这个函数负责按照 PSR 标准将顶层命名空间以下的内容转为对应的目录,也就是上面所说的将 'App\Console\Kernel 中' Console\Kernel 这一段转为目录,至于怎么转的在下面 “运行”的部分讲。核心类 ClassLoaderloadClass() 函数注册到PHP SPL中的 spl_autoload_register() 里面去。这样,每当PHP遇到一个不认识的命名空间的时候,PHP会自动调用注册到 spl_autoload_register 里面的 loadClass() 函数,然后找到命名空间对应的文件。

全局函数的自动加载


Composer 不止可以自动加载命名空间,还可以加载全局函数。怎么实现的呢?把全局函数写到特定的文件里面去,在程序运行前挨个 require就行了。这个就是 composer 自动加载的第五步,加载全局函数。

if ($useStaticLoader) {
    $includeFiles = Composer\Autoload\ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$files;
} else {
    $includeFiles = require __DIR__ . '/autoload_files.php';
}
foreach ($includeFiles as $fileIdentifier => $file) {
    composerRequire7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29($fileIdentifier, $file);
}

跟核心类的初始化一样,全局函数自动加载也分为两种:静态初始化和普通初始化,静态加载只支持PHP5.6以上并且不支持HHVM。

静态初始化:

ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$files:

public static $files = array (
'0e6d7bf4a5811bfa5cf40c5ccd6fae6a' => __DIR__ . '/..' . '/symfony/polyfill-mbstring/bootstrap.php',
'667aeda72477189d0494fecd327c3641' => __DIR__ . '/..' . '/symfony/var-dumper/Resources/functions/dump.php',
...
);

普通初始化

autoload_files:

$vendorDir = dirname(dirname(__FILE__));
$baseDir = dirname($vendorDir);
    
return array(
'0e6d7bf4a5811bfa5cf40c5ccd6fae6a' => $vendorDir . '/symfony/polyfill-mbstring/bootstrap.php',
'667aeda72477189d0494fecd327c3641' => $vendorDir . '/symfony/var-dumper/Resources/functions/dump.php',
   ....
);

其实跟静态初始化区别不大。

加载全局函数

class ComposerAutoloaderInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29{
  public static function getLoader(){
      ...
      foreach ($includeFiles as $fileIdentifier => $file) {
        composerRequire7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29($fileIdentifier, $file);
      }
      ...
  }
}

function composerRequire7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29($fileIdentifier, $file)
 {
    if (empty(\$GLOBALS['__composer_autoload_files'][\$fileIdentifier])) {
        require $file;

        $GLOBALS['__composer_autoload_files'][$fileIdentifier] = true;
    }
}

第五部分 —— 运行

到这里,终于来到了核心的核心—— composer 自动加载的真相,命名空间如何通过 composer 转为对应目录文件的奥秘就在这一章。 前面说过,ClassLoader 的 register() 函数将 loadClass() 函数注册到 PHP 的 SPL 函数堆栈中,每当 PHP 遇到不认识的命名空间时就会调用函数堆栈的每个函数,直到加载命名空间成功。所以 loadClass() 函数就是自动加载的关键了。

看下 loadClass() 函数:

public function loadClass($class)
{
    if ($file = $this->findFile($class)) {
        includeFile($file);

        return true;
    }
}

public function findFile($class)
{
    // work around for PHP 5.3.0 - 5.3.2 https://bugs.php.net/50731
    if ('\\' == $class[0]) {
        $class = substr($class, 1);
    }

    // class map lookup
    if (isset($this->classMap[$class])) {
        return $this->classMap[$class];
    }
    if ($this->classMapAuthoritative) {
        return false;
    }

    $file = $this->findFileWithExtension($class, '.php');

    // Search for Hack files if we are running on HHVM
    if ($file === null && defined('HHVM_VERSION')) {
        $file = $this->findFileWithExtension($class, '.hh');
    }

    if ($file === null) {
        // Remember that this class does not exist.
        return $this->classMap[$class] = false;
    }

    return $file;
}

我们看到 loadClass() ,主要调用 findFile() 函数。findFile() 在解析命名空间的时候主要分为两部分:classMapfindFileWithExtension() 函数。classMap 很简单,直接看命名空间是否在映射数组中即可。麻烦的是 findFileWithExtension() 函数,这个函数包含了 PSR0PSR4 标准的实现。还有个值得我们注意的是查找路径成功后 includeFile() 仍然是外面的函数,并不是 ClassLoader 的成员函数,原理跟上面一样,防止有用户写 $this 或 self。还有就是如果命名空间是以\开头的,要去掉\然后再匹配。

看下 findFileWithExtension 函数:


private function findFileWithExtension($class, $ext)
{
    // PSR-4 lookup
    $logicalPathPsr4 = strtr($class, '\\', DIRECTORY_SEPARATOR) . $ext;
    
    $first = $class[0];
    if (isset($this->prefixLengthsPsr4[$first])) {
        foreach ($this->prefixLengthsPsr4[$first] as $prefix => $length) {
            if (0 === strpos($class, $prefix)) {
                foreach ($this->prefixDirsPsr4[$prefix] as $dir) {
                    if (file_exists($file = $dir . DIRECTORY_SEPARATOR . substr($logicalPathPsr4, $length))) {
                        return $file;
                    }
                }
            }
        }
    }

    // PSR-4 fallback dirs
    foreach ($this->fallbackDirsPsr4 as $dir) {
        if (file_exists($file = $dir . DIRECTORY_SEPARATOR . $logicalPathPsr4)) {
            return $file;
        }
    }
    
    // PSR-0 lookup
    if (false !== $pos = strrpos($class, '\\')) {
        // namespaced class name
        $logicalPathPsr0 = substr($logicalPathPsr4, 0, $pos + 1)
            . strtr(substr($logicalPathPsr4, $pos + 1), '_', DIRECTORY_SEPARATOR);
    } else {
        // PEAR-like class name
        $logicalPathPsr0 = strtr($class, '_', DIRECTORY_SEPARATOR) . $ext;
    }
    
    if (isset($this->prefixesPsr0[$first])) {
        foreach ($this->prefixesPsr0[$first] as $prefix => $dirs) {
            if (0 === strpos($class, $prefix)) {
                foreach ($dirs as $dir) {
                    if (file_exists($file = $dir . DIRECTORY_SEPARATOR . $logicalPathPsr0)) {
                        return $file;
                    }
                }
            }
        }
    }
    
    // PSR-0 fallback dirs
    foreach ($this->fallbackDirsPsr0 as $dir) {
        if (file_exists($file = $dir . DIRECTORY_SEPARATOR . $logicalPathPsr0)) {
            return $file;
        }
    }
    
    // PSR-0 include paths.
    if ($this->useIncludePath && $file = stream_resolve_include_path($logicalPathPsr0)) {
        return $file;
    }
}

最后小结 我们通过举例来说下上面代码的流程:

如果我们在代码中写下 new phpDocumentor\Reflection\Element(),PHP 会通过 SPL_autoload_register 调用 loadClass -> findFile -> findFileWithExtension。步骤如下:

  • 将 \ 转为文件分隔符/,加上后缀php,变成 $logicalPathPsr4, 即 phpDocumentor/Reflection//Element.php;
  • 利用命名空间第一个字母p作为前缀索引搜索 prefixLengthsPsr4 数组,查到下面这个数组:
        p' => 
            array (
                'phpDocumentor\\Reflection\\' => 25,
                'phpDocumentor\\Fake\\' => 19,
          )
  • 遍历这个数组,得到两个顶层命名空间 phpDocumentor\Reflection\ 和 phpDocumentor\Fake\
  • 在这个数组中查找 phpDocumentor\Reflection\Element,找出 phpDocumentor\Reflection\ 这个顶层命名空间并且长度为25。
  • 在prefixDirsPsr4 映射数组中得到phpDocumentor\Reflection\ 的目录映射为:
    'phpDocumentor\\Reflection\\' => 
        array (
            0 => __DIR__ . '/..' . '/phpdocumentor/reflection-common/src',
            1 => __DIR__ . '/..' . '/phpdocumentor/type-resolver/src',
            2 => __DIR__ . '/..' . '/phpdocumentor/reflection-docblock/src',
        ),
  • 遍历这个映射数组,得到三个目录映射;
  • 查看 “目录+文件分隔符//+substr($logicalPathPsr4, $length)”文件是否存在,存在即返回。这里就是 '__DIR__/../phpdocumentor/reflection-common/src + substr(phpDocumentor/Reflection/Element.php,25)'
  • 如果失败,则利用 fallbackDirsPsr4 数组里面的目录继续判断是否存在文件

以上就是 composer 自动加载的原理解析!

鹿晓鹏博客
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