thinkphp系列：类的自动加载是如何设计的

在使用框架开发时，可以发现框架有很多核心类，却很少看到显示的引入某个文件的代码，这是因为框架都采用了类的自动加载机制，即使用到类时，框架会自动找到该类所在文件的位置并引入该文件。

为了更容易看出代码思路，下面在说明时，只抽取了相关的主要代码。

在剖析thinkphp源码之前，先说说我做的一个项目实现的自动加载思路。
根据文件命名特点来确定文件所在的位置。

入口文件代码：

//入口文件index.php
require_once('base.php');

if(function_exists('spl_autoload_register')) {
    spl_autoload_register(array('Base', 'autoload'));
} else {
    function __autoload($class) {
        return Base::autoload($class);
    }
}

//base.php

final class Base{
	public static function autoload($class){

		$class = strtolower($class);        
                if (ucwords(substr($class,0,5)) == 'Cache' && $class != 'cache'){

			if (!@include_once(BASE_CORE_CACHE_PATH.DS.substr($class,0,5).'.'.substr($class,5).'.php')){
				exit("Class Error: {$class}.isn't exists!");
			}
		}elseif ($class == 'db'){
			if (!@include_once(BASE_CORE_PATH.DS.'db'.DS.strtolower(DBDRIVER).'.php')){
				exit("Class Error: {$class}.isn't exists!");
			}
		}else{

			if (!@include_once(BASE_LIB_PATH.DS.$class.'.php')){
				exit("Class Error: {$class}.isn't exists!");
			}
		}
	}
}

如代码所示，所用的类带Cache时，就从BASE_CORE_CACHE_PATH这里寻找类文件。默认就从BASE_LIB_PATH这里寻找。

现在再让我们一起来看看thinkphp框架是怎么做的。

//start.php入口文件
namespace think;

// ThinkPHP 引导文件
// 加载基础文件
require 'base.php';
// 执行应用
App::run()->send();

//base.php 文件

// 载入Loader类
require 'loader.php';
// 注册自动加载
\think\Loader::register();

//loader.php文件
namespace think;
class Loader{    
    public static function register($autoload = '')
    {
	spl_autoload_register($autoload ?: 'think\\Loader::autoload', true, true);
    }

    // 自动加载
    public static function autoload($class)
    {
    	echo 'enter autoload<br>';
    	echo $class[0].'<br>';
    	var_dump($class);
    }
}

通过如上流程走下来，可以最终知道框架的自动加载功能实现主要在Loader类的autoload方法处。
以上代码可以自建一个小项目运行，假如项目名为test，浏览器里访问

http://localhost/test/start.php

可以得到如下结果：

enter autoload
t
string(9) "think\App"
Fatal error:  Class 'think\App' not found in E:\xampp\htdocs\test\start.php on line 9

从结果可以判断出，当执行

App::run()->send();

此处代码时，框架已成功进入实现自动加载机制的方法里去了。

然后就仔细了解下thinkphp框架是怎么引入这个App类所在的文件。
将如上文件代码更加详细化，如下所示：

//start.php入口文件
namespace think;
define('DS', DIRECTORY_SEPARATOR);
define('EXT', '.php');
define('LIB_PATH', __DIR__ .DS.'library'.DS);

// ThinkPHP 引导文件
// 加载基础文件
require 'base.php';
// 执行应用
App::run()->send();

接着新建App类文件，如果成功进入run方法，则表示App类自动加载成功。

<?php
//library/think/App.php
namespace think;
class App
{
    public static function run()
    {
    	echo 'enter run<br>';
    }
}

loader.php文件修改稍微多些，请看代码：

<?php
//loader.php文件
namespace think;
class Loader{

	// PSR-4
    private static $prefixLengthsPsr4 = [];
    private static $prefixDirsPsr4    = [];

	public static function register($autoload = '')
	{
		spl_autoload_register($autoload ?: 'think\\Loader::autoload', true, true);

		// 注册命名空间定义
        self::addNamespace([
            'think'    => LIB_PATH . 'think' . DS,
            'behavior' => LIB_PATH . 'behavior' . DS,
            'traits'   => LIB_PATH . 'traits' . DS,
        ]);
        
        var_dump(self::$prefixLengthsPsr4);
	}

	// 自动加载
    public static function autoload($class)
    {
    	echo 'enter autoload<br>';
    	// echo $class[0].'<br>';
    	// var_dump($class);

    	if ($file = self::findFile($class)) {
            include($file);
            return true;
        }
    }

    /**
     * 查找文件
     * @param $class
     * @return bool
     */
    private static function findFile($class)
    {
        // 查找 PSR-4
        $logicalPathPsr4 = strtr($class, '\\', DS) . EXT;

        $first = $class[0];
        if (isset(self::$prefixLengthsPsr4[$first])) {
            foreach (self::$prefixLengthsPsr4[$first] as $prefix => $length) {
                if (0 === strpos($class, $prefix)) {
                    foreach (self::$prefixDirsPsr4[$prefix] as $dir) {
                        if (is_file($file = $dir . DS . substr($logicalPathPsr4, $length))) {
                            return $file;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

    // 注册命名空间
    public static function addNamespace($namespace, $path = '')
    {
        if (is_array($namespace)) {
            foreach ($namespace as $prefix => $paths) {
                self::addPsr4($prefix . '\\', rtrim($paths, DS), true);
            }
        } else {
            self::addPsr4($namespace . '\\', rtrim($path, DS), true);
        }
    }

    // 添加Psr4空间
    private static function addPsr4($prefix, $paths, $prepend = false)
    {
        if (!$prefix) {

        } elseif (!isset(self::$prefixDirsPsr4[$prefix])) {
            // Register directories for a new namespace.
            $length = strlen($prefix);
            if ('\\' !== $prefix[$length - 1]) { 
                throw new \InvalidArgumentException("A non-empty PSR-4 prefix must end with a namespace separator.");
            }
            self::$prefixLengthsPsr4[$prefix[0]][$prefix] = $length;
            self::$prefixDirsPsr4[$prefix]                = (array) $paths;
        } elseif ($prepend) {

        } else {

        }
    }

}

base.php文件内容不变。
现在我们梳理一下代码执行顺序（从上往下依次执行）：

---\think\Loader::register()
---spl_autoload_register('think\\Loader::autoload')
---\think\Loader::addNamespace()
---\think\Loader::addPsr4()
---\think\Loader::autoload()
---\think\Loader::findFile()
---App::run()

其中addNamespace里addPsr4方法将部分命名空间对应的实际目录存储进了static数组变量中。
打印$prefixLengthsPsr4和$prefixDirsPsr4这两个变量的内容，得到如下所示：

array(2) {
  ["t"]=>
  array(2) {
    ["think\"]=>int(6)
    ["traits\"]=>int(7)
  }
  ["b"]=>
  array(1) {
    ["behavior\"]=>int(9)
  }
}

array(3) {
  ["think\"]=>
  array(1) {
    [0]=>
string(34) "E:\xampp\htdocs\test\library\think"
  }
  ["behavior\"]=>
  array(1) {
    [0]=>
    string(37) "E:\xampp\htdocs\test\library\behavior"
  }
  ["traits\"]=>
  array(1) {
    [0]=>
    string(35) "E:\xampp\htdocs\test\library\traits"
  }
}

然后到了autoload里findFile这步，分析如下：

//之前测试autoload方法，得知$class = 'think\App'; $class[0] = 't';

//将$class字符串里反斜杠替换成文件分隔符，
//再接上文件后缀，变成'think/App.php'
//注意：$class变量里仍然是命名空间分隔符
$logicalPathPsr4 = strtr($class, '\\', DS) . EXT;

$first = $class[0];
//$class = 'think\App';
//$prefix = 'think\';  
if (isset(self::$prefixLengthsPsr4[$first])) {
    foreach (self::$prefixLengthsPsr4[$first] as $prefix => $length) {
        if (0 === strpos($class, $prefix)) {
            foreach (self::$prefixDirsPsr4[$prefix] as $dir) {
                //E:\xampp\htdocs\test\library\think路径前缀部分 + 文件分隔符 
                //+ think/App.php截取掉think/后余留下来的App.php
                if (is_file($file = $dir . DS . substr($logicalPathPsr4, $length))) {
                    return $file;
                }
            }
        }
    }
}

这里注意2点：
1.这里prefix变量里反斜杠符号是在执行下面代码时加进去的。

self::addPsr4($prefix . '\\', rtrim($paths, DS), true);

加反斜杠的目的，是更加精确的确定命名空间，代表命名空间其中一段的终止。按如上代码逻辑，可防止与thinkme类似以think为前缀的命名空间发生混淆。

2.根据如上梳理总结寻找文件的主要思想：

文件位置 = 自定义命名空间对应的文件夹位置 + 文件分隔符 + 截取掉类的命名空间而余留下来的类名 + 文件后缀

以上梳理流程大大简化了thinkphp框架的自动加载机制，只选取了其中一种情况来进行剖析说明的。
日后有更多的理解，将会在此处进一步更新。

文中代码在github上有备份，欢迎下载。链接地址：https://github.com/bingodawson/tpautoload.git