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

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 include 和 require 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：

<?phpfunction __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。

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 。

__autoload()函数存在的问题

1. 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。

2. 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。

<?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。

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

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。