在使用PHP的OO模式開發(fā)系統(tǒng)時蓬网，通常大家習(xí)慣上將每個類的實現(xiàn)都存放在一個單獨的文件里，這樣會很容易實現(xiàn)對類進(jìn)行復(fù)用鹉勒，同時將來維護(hù)時也很便利

一帆锋、autoload機制概述?

在使用PHP的OO模式開發(fā)系統(tǒng)時，通常大家習(xí)慣上將每個類的實現(xiàn)都存放在一個單獨的文件里禽额，這樣會很容易實現(xiàn)對類進(jìn)行復(fù)用锯厢，同時將來維護(hù)時也很便利皮官。這也是OO設(shè)計的基本思想之一。在PHP5之前实辑，如果需要使用一個類捺氢，只需要直接使用include/require將其包含進(jìn)來即可。?

下面是一個實際的例子：?

代碼如下:

/* Person.class.php */?

class Person {?

var $name, $age;?

function __construct ($name, $age)?

{?

$this->name = $name;?

$this->age = $age;?

}?

}?

?>?

/* no_autoload.php */?

require_once ("Person.class.php");?

$person = new Person("Altair", 6);?

var_dump ($person);?

在這個例子中剪撬，no-autoload.php文件需要使用Person類摄乒，它使用了require_once將其包含，然后就可以直接使用Person類來實例化一個對象残黑。?

但隨著項目規(guī)模的不斷擴(kuò)大馍佑，使用這種方式會帶來一些隱含的問題：如果一個PHP文件需要使用很多其它類，那么就需要很多的require/include語句梨水，這樣有可能會造成遺漏或者包含進(jìn)不必要的類文件挤茄。如果大量的文件都需要使用其它的類，那么要保證每個文件都包含正確的類文件肯定是一個噩夢冰木。?

PHP5為這個問題提供了一個解決方案，這就是類的自動裝載(autoload)機制笼恰。autoload機制可以使得PHP程序有可能在使用類時才自動包含類文件踊沸，而不是一開始就將所有的類文件include進(jìn)來，這種機制也稱為lazy loading社证。?

下面是使用autoload機制加載Person類的例子：?

代碼如下:

/* autoload.php */?

function __autoload($classname) {?

require_once ($classname . "class.php");?

}?

$person = new Person("Altair", 6);?

var_dump ($person);?

?>?

通常PHP5在使用一個類時逼龟，如果發(fā)現(xiàn)這個類沒有加載，就會自動運行__autoload()函數(shù)追葡，在這個函數(shù)中我們可以加載需要使用的類腺律。在我們這個簡單的例子中，我們直接將類名加上擴(kuò)展名”.class.php”構(gòu)成了類文件名宜肉，然后使用require_once將其加載匀钧。從這個例子中，我們可以看出autoload至少要做三件事情谬返，第一件事是根據(jù)類名確定類文件名之斯，第二件事是確定類文件所在的磁盤路徑(在我們的例子是最簡單的情況，類與調(diào)用它們的PHP程序文件在同一個文件夾下)遣铝，第三件事是將類從磁盤文件中加載到系統(tǒng)中佑刷。第三步最簡單，只需要使用include/require即可酿炸。要實現(xiàn)第一步瘫絮，第二步的功能，必須在開發(fā)時約定類名與磁盤文件的映射方法填硕，只有這樣我們才能根據(jù)類名找到它對應(yīng)的磁盤文件麦萤。?

因此，當(dāng)有大量的類文件要包含的時候，我們只要確定相應(yīng)的規(guī)則频鉴，然后在__autoload()函數(shù)中栓辜，將類名與實際的磁盤文件對應(yīng)起來，就可以實現(xiàn)lazy loading的效果垛孔。從這里我們也可以看出__autoload()函數(shù)的實現(xiàn)中最重要的是類名與實際的磁盤文件映射規(guī)則的實現(xiàn)坝冕。?

但現(xiàn)在問題來了耕蝉，如果在一個系統(tǒng)的實現(xiàn)中，如果需要使用很多其它的類庫，這些類庫可能是由不同的開發(fā)人員編寫的拗慨，其類名與實際的磁盤文件的映射規(guī)則不盡相同。這時如果要實現(xiàn)類庫文件的自動加載沪袭，就必須在__autoload()函數(shù)中將所有的映射規(guī)則全部實現(xiàn)艇抠，這樣的話__autoload()函數(shù)有可能會非常復(fù)雜，甚至無法實現(xiàn)讯榕。最后可能會導(dǎo)致__autoload()函數(shù)十分臃腫骤素，這時即便能夠?qū)崿F(xiàn)，也會給將來的維護(hù)和系統(tǒng)效率帶來很大的負(fù)面影響愚屁。在這種情況下济竹，難道就沒有更簡單清晰的解決辦法了吧？答案當(dāng)然是：NO! 在看進(jìn)一步的解決方法之前霎槐，我們先來看一下PHP中的autoload機制是如何實現(xiàn)的送浊。?

二、PHP的autoload機制的實現(xiàn)?

我們知道丘跌，PHP文件的執(zhí)行分為兩個獨立的過程袭景，第一步是將PHP文件編譯成普通稱之為OPCODE的字節(jié)碼序列（實際上是編譯成一個叫做zend_op_array的字節(jié)數(shù)組），第二步是由一個虛擬機來執(zhí)行這些OPCODE闭树。PHP的所有行為都是由這些OPCODE來實現(xiàn)的耸棒。因此，為了研究PHP中autoload的實現(xiàn)機制蔼啦，我們將autoload.php文件編譯成opcode榆纽，然后根據(jù)這些OPCODE來研究PHP在這過程中都做了些什么：?

代碼如下:

/* autoload.php 編譯后的OPCODE列表，是使用作者開發(fā)的OPDUMP工具?

* 生成的結(jié)果捏肢，可以到網(wǎng)站 http://www.phpinternals.com/ 下載該軟件奈籽。?

*/?

// require_once ("Person.php");?

function __autoload ($classname) {?

0 NOP?

0 RECV 1?

if (!class_exists($classname)) {?

1 SEND_VAR !0?

2 DO_FCALL 'class_exists' [extval:1]?

3 BOOL_NOT $0 =>RES[~1]?

4 JMPZ ~1, ->8?

require_once ($classname. ".class.php");?

5 CONCAT !0, '.class.php' =>RES[~2]?

6 INCLUDE_OR_EVAL ~2, REQUIRE_ONCE?

}?

7 JMP ->8?

}?

8 RETURN null?

$p = new Person('Fred', 35);?

1 FETCH_CLASS 'Person' =>RES[:0]?

2 NEW :0 =>RES[$1]?

3 SEND_VAL 'Fred'?

4 SEND_VAL 35?

5 DO_FCALL_BY_NAME [extval:2]?

6 ASSIGN !0, $1?

var_dump ($p);?

7 SEND_VAR !0?

8 DO_FCALL 'var_dump' [extval:1]?

?>?

在autoload.php的第10行代碼中我們需要為類Person實例化一個對象。因此autoload機制一定會在該行編譯后的opcode中有所體現(xiàn)鸵赫。從上面的第10行代碼生成的OPCODE中我們知道衣屏，在實例化對象Person時，首先要執(zhí)行FETCH_CLASS指令辩棒。我們就從PHP對FETCH_CLASS指令的處理過程開始我們的探索之旅狼忱。?

通過查閱PHP的源代碼(我使用的是PHP 5.3alpha2版本)可以發(fā)現(xiàn)如下的調(diào)用序列：?

代碼如下:

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)?

在最后一步的調(diào)用之前膨疏，我們先看一下調(diào)用時的關(guān)鍵參數(shù)：?

代碼如下:

/* 設(shè)置autoload_function變量值為"__autoload" */?

fcall_info.function_name = &autoload_function; // Ooops, 終于發(fā)現(xiàn)"__autoload"了?

...?

fcall_cache.function_handler = EG(autoload_func); // autoload_func !?

zend_call_function是Zend Engine中最重要的函數(shù)之一，其主要功能是執(zhí)行用戶在PHP程序中自定義的函數(shù)或者PHP本身的庫函數(shù)钻弄。zend_call_function有兩個重要的指針形參數(shù)fcall_info, fcall_cache佃却，它們分別指向兩個重要的結(jié)構(gòu)，一個是zend_fcall_info, 另一個是zend_fcall_info_cache窘俺。zend_call_function主要工作流程如下：如果fcall_cache.function_handler指針為NULL饲帅，則嘗試查找函數(shù)名為fcall_info.function_name的函數(shù)，如果存在的話瘤泪，則執(zhí)行之灶泵；如果fcall_cache.function_handler不為NULL，則直接執(zhí)行fcall_cache.function_handler指向的函數(shù)对途。?

現(xiàn)在我們清楚了赦邻，PHP在實例化一個對象時（實際上在實現(xiàn)接口，使用類常數(shù)或類中的靜態(tài)變量实檀，調(diào)用類中的靜態(tài)方法時都會如此）惶洲，首先會在系統(tǒng)中查找該類（或接口）是否存在，如果不存在的話就嘗試使用autoload機制來加載該類膳犹。而autoload機制的主要執(zhí)行過程為：?

(1) 檢查執(zhí)行器全局變量函數(shù)指針autoload_func是否為NULL湃鹊。?

(2) 如果autoload_func==NULL, 則查找系統(tǒng)中是否定義有__autoload()函數(shù)，如果沒有镣奋，則報告錯誤并退出。?

(3) 如果定義了__autoload()函數(shù)怀愧，則執(zhí)行__autoload()嘗試加載類侨颈，并返回加載結(jié)果。?

(4) 如果autoload_func不為NULL芯义，則直接執(zhí)行autoload_func指針指向的函數(shù)用來加載類哈垢。注意此時并不檢查__autoload()函數(shù)是否定義。?

真相終于大白扛拨，PHP提供了兩種方法來實現(xiàn)自動裝載機制耘分，一種我們前面已經(jīng)提到過，是使用用戶定義的__autoload()函數(shù)绑警，這通常在PHP源程序中來實現(xiàn)求泰；另外一種就是設(shè)計一個函數(shù)，將autoload_func指針指向它计盒，這通常使用C語言在PHP擴(kuò)展中實現(xiàn)渴频。如果既實現(xiàn)了__autoload()函數(shù)，又實現(xiàn)了autoload_func(將autoload_func指向某一PHP函數(shù))北启，那么只執(zhí)行autoload_func函數(shù)卜朗。?

三拔第、SPL autoload機制的實現(xiàn)?

SPL是Standard PHP Library(標(biāo)準(zhǔn)PHP庫)的縮寫。它是PHP5引入的一個擴(kuò)展庫场钉，其主要功能包括autoload機制的實現(xiàn)及包括各種Iterator接口或類蚊俺。SPL autoload機制的實現(xiàn)是通過將函數(shù)指針autoload_func指向自己實現(xiàn)的具有自動裝載功能的函數(shù)來實現(xiàn)的。SPL有兩個不同的函數(shù)spl_autoload, spl_autoload_call逛万，通過將autoload_func指向這兩個不同的函數(shù)地址來實現(xiàn)不同的自動加載機制泳猬。?

spl_autoload是SPL實現(xiàn)的默認(rèn)的自動加載函數(shù)，它的功能比較簡單泣港。它可以接收兩個參數(shù)暂殖，第一個參數(shù)是$class_name，表示類名当纱，第二個參數(shù)$file_extensions是可選的呛每，表示類文件的擴(kuò)展名，可以在$file_extensions中指定多個擴(kuò)展名坡氯，護(hù)展名之間用分號隔開即可晨横；如果不指定的話，它將使用默認(rèn)的擴(kuò)展名.inc或.php箫柳。spl_autoload首先將$class_name變?yōu)樾懯中危缓笤谒械膇nclude path中搜索$class_name.inc或$class_name.php文件(如果不指定$file_extensions參數(shù)的話)，如果找到悯恍，就加載該類文件库糠。你可以手動使用spl_autoload(“Person”, “.class.php”)來加載Person類。實際上涮毫，它跟require/include差不多瞬欧，不同的它可以指定多個擴(kuò)展名。?

怎樣讓spl_autoload自動起作用呢罢防，也就是將autoload_func指向spl_autoload艘虎？答案是使用spl_autoload_register函數(shù)。在PHP腳本中第一次調(diào)用spl_autoload_register()時不使用任何參數(shù)咒吐，就可以將autoload_func指向spl_autoload野建。?

通過上面的說明我們知道，spl_autoload的功能比較簡單恬叹，而且它是在SPL擴(kuò)展中實現(xiàn)的候生，我們無法擴(kuò)充它的功能。如果想實現(xiàn)自己的更靈活的自動加載機制怎么辦呢绽昼？這時陶舞，spl_autoload_call函數(shù)閃亮登場了。?

我們先看一下spl_autoload_call的實現(xiàn)有何奇妙之處绪励。在SPL模塊內(nèi)部肿孵，有一個全局變量autoload_functions唠粥，它本質(zhì)上是一個HashTable，不過我們可以將其簡單的看作一個鏈表停做，鏈表中的每一個元素都是一個函數(shù)指針,指向一個具有自動加載類功能的函數(shù)晤愧。spl_autoload_call本身的實現(xiàn)很簡單，只是簡單的按順序執(zhí)行這個鏈表中每個函數(shù)蛉腌，在每個函數(shù)執(zhí)行完成后都判斷一次需要的類是否已經(jīng)加載官份，如果加載成功就直接返回，不再繼續(xù)執(zhí)行鏈表中的其它函數(shù)烙丛。如果這個鏈表中所有的函數(shù)都執(zhí)行完成后類還沒有加載舅巷，spl_autoload_call就直接退出，并不向用戶報告錯誤河咽。因此钠右，使用了autoload機制，并不能保證類就一定能正確的自動加載忘蟹，關(guān)鍵還是要看你的自動加載函數(shù)如何實現(xiàn)飒房。?

那么自動加載函數(shù)鏈表autoload_functions是誰來維護(hù)呢？就是前面提到的spl_autoload_register函數(shù)媚值。它可以將用戶定義的自動加載函數(shù)注冊到這個鏈表中狠毯，并將autoload_func函數(shù)指針指向spl_autoload_call函數(shù)（注意有一種情況例外，具體是哪種情況留給大家思考）褥芒。我們也可以通過spl_autoload_unregister函數(shù)將已經(jīng)注冊的函數(shù)從autoload_functions鏈表中刪除嚼松。?

上節(jié)說過，當(dāng)autoload_func指針非空時锰扶，就不會自動執(zhí)行__autoload()函數(shù)了惜颇，現(xiàn)在autoload_func已經(jīng)指向了spl_autoload_call，如果我們還想讓__autoload()函數(shù)起作用應(yīng)該怎么辦呢少辣？當(dāng)然還是使用spl_autoload_register(__autoload)調(diào)用將它注冊到autoload_functions鏈表中。?

現(xiàn)在回到第一節(jié)最后的問題羡蛾，我們有了解決方案：根據(jù)每個類庫不同的命名機制實現(xiàn)各自的自動加載函數(shù)漓帅，然后使用spl_autoload_register分別將其注冊到SPL自動加載函數(shù)隊列中就可了。這樣我們就不用維護(hù)一個非常復(fù)雜的__autoload函數(shù)了痴怨。?

四忙干、autoload效率問題及對策?

使用autoload機制時，很多人的第一反應(yīng)就是使用autoload會降低系統(tǒng)效率浪藻，甚至有人干脆提議為了效率不要使用autoload捐迫。在我們了解了autoload實現(xiàn)的原理后，我們知道autoload機制本身并不是影響系統(tǒng)效率的原因爱葵，甚至它還有可能提高系統(tǒng)效率施戴，因為它不會將不需要的類加載到系統(tǒng)中反浓。?

那么為什么很多人都有一個使用autoload會降低系統(tǒng)效率的印象呢？實際上赞哗，影響autoload機制效率本身恰恰是用戶設(shè)計的自動加載函數(shù)雷则。如果它不能高效的將類名與實際的磁盤文件(注意，這里指實際的磁盤文件肪笋，而不僅僅是文件名)對應(yīng)起來月劈，系統(tǒng)將不得不做大量的文件是否存在(需要在每個include path中包含的路徑中去尋找)的判斷，而判斷文件是否存在需要做磁盤I/O操作藤乙，眾所周知磁盤I/O操作的效率很低猜揪，因此這才是使得autoload機制效率降低的罪魁禍?zhǔn)??

因此，我們在系統(tǒng)設(shè)計時坛梁，需要定義一套清晰的將類名與實際磁盤文件映射的機制而姐。這個規(guī)則越簡單越明確，autoload機制的效率就越高罚勾。autoload機制并不是天然的效率低下毅人，只有濫用autoload，設(shè)計不好的自動裝載函數(shù)才會導(dǎo)致其效率的降低尖殃。