PHP autoload 机制

1、简介

PHP5中引入了类的自动装载(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。

例子:

/* autoload.php */
<?php
function __autoload($classname) {
require_once ($classname . “class.php”);
}
$person = new Person(”Altair”, 6);
var_dump ($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。

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。

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。

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。

2PHPautoload机制的实现

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:

(1) 检查执行器全局变量函数指针autoload_func是否为NULL。
(2) 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。
(3) 如果定义了__autoload()函数,则执行__autoload()尝试加载类,并返回加载结果。
(4) 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。

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。

3SPL autoload机制的实现

SPL是Standard PHP Library(标准PHP库)的缩写。它是PHP5引入的一个扩展库,其主要功能包括autoload机制的实现及包括各种Iterator接口或类。 SPL autoload机制的实现是通过将函数指针autoload_func指向自己实现的具有自动装载功能的函数来实现的。SPL有两个不同的函数 spl_autoload, spl_autoload_call,通过将autoload_func指向这两个不同的函数地址来实现不同的自动加载机制。

spl_autoload是SPL实现的默认的自动加载函数,它的功能比较简单。它可以接收两个参数,第一个参数是$class_name,表示类名,第 二个参数$file_extensions是可选的,表示类文件的扩展名,可以在$file_extensions中指定多个扩展名,护展名之间用分号隔 开即可;如果不指定的话,它将使用默认的扩展名.inc.php。spl_autoload首先将$class_name变为小写,然后在所有的 include path中搜索$class_name.inc或$class_name.php文件(如果不指定$file_extensions参数的话),如果找 到,就加载该类文件。

在PHP脚本中第一次调用spl_autoload_register()时不使用任何参数,就可以将autoload_func指向spl_autoload。

通过上面的说明我们知道,spl_autoload的功能比较简单,而且它是在SPL扩展中实现的,我们无法扩充它的功能。如果想实现自己的更灵活的自动加载机制怎么办呢?这时,spl_autoload_call函数闪亮登场了。

我们先看一下spl_autoload_call的实现有何奇妙之处。在SPL模块内部,有一个全局变量autoload_functions,它本质上 是一个HashTable,不过我们可以将其简单的看作一个链表,链表中的每一个元素都是一个函数指针,指向一个具有自动加载类功能的函数。 spl_autoload_call本身的实现很简单,只是简单的按顺序执行这个链表中每个函数,在每个函数执行完成后都判断一次需要的类是否已经加载, 如果加载成功就直接返回,不再继续执行链表中的其它函数。如果这个链表中所有的函数都执行完成后类还没有加载,spl_autoload_call就直接 退出,并不向用户报告错误。因此,使用了autoload机制,并不能保证类就一定能正确的自动加载,关键还是要看你的自动加载函数如何实现。

spl_autoload_register函数可以将用户定义的自动加载函数注册到这个链表中,并将autoload_func函数指针指向spl_autoload_call函数。也可以通过spl_autoload_unregister函数将已经注册的函数从autoload_functions链表中删除。

现在回到第一节最后的问题,我们有了解决方案:根据每个类库不同的命名机制实现各自的自动加载函数,然后使用spl_autoload_register分别将其注册到SPL自动加载函数队列中就可了。这样我们就不用维护一个非常复杂的__autoload函数了。

4、autoload效率问题及对策

autoload机制本身并不是影响系统效率的原因,甚至它还有可能提高系统效率,因为它不会将不需要的类加载到系统中。实际上,影响autoload机制效率本身恰恰是用户设计的自动加载函数。如果它不能高效的将类名与实际的磁盘文件(注意,这里指实际的磁盘文件,而不仅 仅是文件名)对应起来,系统将不得不做大量的文件是否存在(需要在每个include path中包含的路径中去寻找)的判断,而判断文件是否存在需要做磁盘I/O操作,众所周知磁盘I/O操作的效率很低,因此这才是使得autoload机 制效率降低的罪魁祸首!

因此,我们在系统设计时,需要定义一套清晰的将类名与实际磁盘文件映射的机制。这个规则越简单越明确,autoload机制的效率就越高。

结论:autoload机制并不是天然的效率低下,只有滥用autoload,设计不好的自动装载函数才会导致其效率的降低。