PHP autoload 机制详解
本帖最后由 柠檬墨绿色 于 2016/9/14 13:49 编辑1. autoload 机制概述
在使用PHP的OO模式开发系统时，通常大家习惯上将每个类的实现都存放在一个单独的文件里，这样会很容易实现对类进行复用，同时将来维护时也很便利。这也是OO设计的基本思想之一。在PHP5之前，如果需要使用一个类，只需要直接使用include/require将其包含进来即可。下面是一个实际的例子：
/* Person.class.php */
<?php
class Person {
var $name, $age;
function __construct （$name, $age）
{
$this->name = $name;
$this->age = $age;
}
}
?>
/* no_autoload.php */
<?php
require_once （”Person.class.php”）；
$person = new Person（”Altair”， 6）；
var_dump （$person）；
?>
在这个例子中，no-autoload.php文件需要使用Person类，它使用了require_once将其包含，然后就可以直接使用Person类来实例化一个对象。
但随着项目规模的不断扩大，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。
PHP5为这个问题提供了一个解决方案，这就是类的自动装载（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。
下面是使用autoload机制加载Person类的例子：
/* autoload.php */
<?php
function __autoload（$classname）
{
$classpath="./".$classname.'.class.php';
if（file_exists（$classpath））
{
require_once（$classpath）；
}
else
{
echo 'class file'.$classpath.'not found!';
}
}
$person = new Person（”Altair”， 6）；
var_dump （$person）；
?>
通常PHP5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，在这个函数中我们可以加载需要使用的类。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，第一件事是根据类名确定类文件名，第二件事是确定类文件所在的磁盘路径（在我们的例子是最简单的情况，类与调用它们的PHP程序文件在同一个文件夹下），第三件事是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。
因此，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。从这里我们也可以看出__autoload（）函数的实现中最重要的是类名与实际的磁盘文件映射规则的实现。
但现在问题来了，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。在这种情况下，难道就没有更简单清晰的解决办法了吧？答案当然是：NO! 在看进一步的解决方法之前，我们先来看一下PHP中的autoload机制是如何实现的。
2. PHP 的 autoload 机制的实现
我们知道，PHP文件的执行分为两个独立的过程，第一步是将PHP文件编译成普通称之为OPCODE的字节码序列（实际上是编译成一个叫做zend_op_array的字节数组），第二步是由一个虚拟机来执行这些OPCODE。PHP的所有行为都是由这些OPCODE来实现的。因此，为了研究PHP中autoload的实现机制，我们将autoload.php文件编译成opcode，然后根据这些OPCODE来研究PHP在这过程中都做了些什么：
/* autoload.php 编译后的OPCODE列表，是使用作者开发的OPDUMP工具
* 生成的结果，可以到网站 http://www.phpinternals.com/ 下载该软件。
*/
1: <?php
2:// require_once （”Person.php”）；
3:
4:function __autoload （$classname） {
0NOP
0RECV 1
5: if （！class_exists（$classname）） {
1SEND_VAR !0
2DO_FCALL ‘class_exists’
3BOOL_NOT $0 =>RES[~1]
4JMPZ ~1, ->8
6: require_once （$classname. “。class.php”）；
5CONCAT !0, ‘。class.php’ =>RES[~2]
6INCLUDE_OR_EVAL ~2, REQUIRE_ONCE
7: }
7JMP ->8
8:}
8RETURN null
9:
10:$p = new Person（’Fred’， 35）；
1FETCH_CLASS ‘Person’ =>RES[:0]
2NEW :0 =>RES[$1]
3SEND_VAL ‘Fred’
4SEND_VAL 35
5DO_FCALL_BY_NAME
6ASSIGN !0, $1
11:
12:var_dump （$p）；
7SEND_VAR !0
8DO_FCALL ‘var_dump’
13: ?>
在autoload.php的第10行代码中我们需要为类Person实例化一个对象。因此autoload机制一定会在该行编译后的opcode中有所体现。从上面的第10行代码生成的OPCODE中我们知道，在实例化对象Person时，首先要执行FETCH_CLASS指令。我们就从PHP对FETCH_CLASS指令的处理过程开始我们的探索之旅。
通过查阅PHP的源代码（我使用的是PHP 5.3alpha2版本）可以发现如下的调用序列：
ZEND_VM_HANDLER（109, ZEND_FETCH_CLASS, …） （zend_vm_def.h 1864行）
=> zend_fetch_class （zend_execute_API.c 1434行）
=>zend_lookup_class_ex （zend_execute_API.c 964行）
=> zend_call_function（&fcall_info, &fcall_cache） （zend_execute_API.c 1040行）
在最后一步的调用之前，我们先看一下调用时的关键参数：
/* 设置autoload_function变量值为”__autoload” */
fcall_info.function_name = &autoload_function;// Ooops, 终于发现”http://www.9ask.cn/tj/” //wzopsjow __autoload了
…
fcall_cache.function_handler = EG（autoload_func）； // autoload_func !
zend_call_function是Zend Engine中最重要的函数之一，其主要功能是执行用户在PHP程序中自定义的函数或者PHP本身的库函数。zend_call_function有两个重要的指针形参数fcall_info, fcall_cache，它们分别指向两个重要的结构，一个是zend_fcall_info, 另一个是zend_fcall_info_cache。zend_call_function主要工作流程如下：如果fcall_cache.function_handler指针为NULL，则尝试查找函数名为fcall_info.function_name的函数，如果存在的话，则执行之；如果fcall_cache.function_handler不为NULL，则直接执行fcall_cache.function_handler指向的函数。
现在我们清楚了，PHP在实例化一个对象时（实际上在实现接口，使用类常数或类中的静态变量，调用类中的静态方法时都会如此），首先会在系统中查找该类（或接口）是否存在，如果不存在的话就尝试使用autoload机制来加载该类。而autoload机制的主要执行过程为：
检查执行器全局变量函数指针autoload_func是否为NULL。
如果autoload_func==NULL, 则查找系统中是否定义有__autoload（）函数，如果没有，则报告错误并退出。
如果定义了__autoload（）函数，则执行__autoload（）尝试加载类，并返回加载结果。
如果autoload_func不为NULL，则直接执行autoload_func指针指向的函数用来加载类。注意此时并不检查__autoload（）函数是否定义。
真相终于大白，PHP提供了两种方法来实现自动装载机制，一种我们前面已经提到过，是使用用户定义的__autoload（）函数，这通常在PHP源程序中来实现；另外一种就是设计一个函数，将autoload_func指针指向它，这通常使用C语言在PHP扩展中实现。如果既实现了__autoload（）函数，又实现了autoload_func（将autoload_func指向某一PHP函数），那么只执行autoload_func函数。
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