PSR-4：自动加载

翻译：薛粲
授权许可：CC BY-NC 4.0

这份文档是《PSR-4: Autoloader》的非官方译文。

英文原文使用的关键词 "MUST", "MUST NOT", "REQUIRED", "SHALL", "SHALL NOT", "SHOULD", "SHOULD NOT", "RECOMMENDED", "MAY", 以及 "OPTIONAL" 遵循 RFC 2119 的描述。译文中根据上下文可能会使用不同的词汇来对应这些关键词，并加粗显示。

1. 概述

这份 PSR 声明了关于从文件路径自动加载(autoloading)类的规范。它具有完整的互用性，可以结合任何其它关于自动加载机制的规范使用，包括 PSR-0。这份 PSR 还描述了在何处保存文件以便可以根据这份规范实现自动加载。

2. 规范

1. 术语“类”指代类、接口、trait 以及其它类似的结构。

2. 一个完全限定(fully qualified)类名形如：\<NamespaceName>(\<SubNamespaceNames>)*\<ClassName>。

   1. 完全限定类名必须包含一个顶级命名空间名，这也被称为“开发商命名空间”。

   2. 完全限定类名可以包含一个或多个子命名空间名称。

   3. 完全限定类名必须以一个类名结束。

   4. 完全限定类名各部分中的下划线没有任何特殊的含义。

   5. 完全限定类名中的字母可以使用任意大小写组合。

   6. 所有类名必须以大小写敏感的方式被引用。

3. 当根据完全限定类名加载对应的文件时：

   1. 由最开始的命名空间开始，连续的一个或多个命名空间组成的序列，不包括最前面的命名空间分隔符，在这个完全限定类名中（这个序列称为“命名空间前缀，namespace prefix”）对应了至少一个“基础目录”。

   2. “命名空间前缀”之后相邻的子命名空间，对应“基础目录”中的子目录，命名空间分隔符对应目录分隔符。子目录名必须与子命名空间名大小写匹配。

   3. 结尾的类名对应一个以 .php 最为后缀的文件名。文件名必须与类名大小写匹配。

4. 自动加载机制的具体实现不得抛出异常，不得产生任何等级的错误，且不应该有返回值。

3. 示例

下表列出了一些文件路径及其相对应的完全限定类名、命名空间前缀和基础目录。

PSR-4 提供遵循本规范的自动加载机制实现范例。这些范例不得被当做本规范的一部分，并可能随时修改。

实现范例

下面的示例提供了遵循 PSR-4 的参考实现。

使用闭包的范例

<?php
/**
 * An example of a project-specific implementation.
 * 
 * 在使用 SPL 注册了这个 autoload 函数后，下面的这行代码
 * 将尝试加载从文件 /path/to/project/src/Baz/Qux.php 中
 * 加载类 \Foo\Bar\Baz\Qux：
 * 
 *      new \Foo\Bar\Baz\Qux;
 *      
 * @param string $class The fully-qualified class name.
 * @return void
 */
spl_autoload_register(function ($class) {

    // project-specific namespace prefix
    $prefix = 'Foo\\Bar\\';

    // base directory for the namespace prefix
    $base_dir = __DIR__ . '/src/';

    // does the class use the namespace prefix?
    $len = strlen($prefix);
    if (strncmp($prefix, $class, $len) !== 0) {
        // no, move to the next registered autoloader
        return;
    }

    // get the relative class name
    $relative_class = substr($class, $len);

    // replace the namespace prefix with the base directory, replace namespace
    // separators with directory separators in the relative class name, append
    // with .php
    $file = $base_dir . str_replace('\\', '/', $relative_class) . '.php';

    // if the file exists, require it
    if (file_exists($file)) {
        require $file;
    }
});

使用类的范例

下面基于类的实现范例可以处理多个命名空间：

<?php
namespace Example;

/**
 * 通用实现范例，包括允许对于单一的命名空间前缀允许多个基础目录的功能。
 * 
 * 假设名为 foo-bar 的类库在文件系统中形如：
 * 
 *     /path/to/packages/foo-bar/
 *         src/
 *             Baz.php             # Foo\Bar\Baz
 *             Qux/
 *                 Quux.php        # Foo\Bar\Qux\Quux
 *         tests/
 *             BazTest.php         # Foo\Bar\BazTest
 *             Qux/
 *                 QuuxTest.php    # Foo\Bar\Qux\QuuxTest
 * 
 * 命名空间前缀 \Foo\Bar\ 对应的路径注册如下：
 * 
 *      <?php
 *      // instantiate the loader
 *      $loader = new \Example\Psr4AutoloaderClass;
 *      
 *      // register the autoloader
 *      $loader->register();
 *      
 *      // register the base directories for the namespace prefix
 *      $loader->addNamespace('Foo\Bar', '/path/to/packages/foo-bar/src');
 *      $loader->addNamespace('Foo\Bar', '/path/to/packages/foo-bar/tests');
 * 
 * 下面的代码将会尝试从文件
 * /path/to/packages/foo-bar/src/Qux/Quux.php
 * 加载类 \Foo\Bar\Qux\Quux：
 * 
 *      <?php
 *      new \Foo\Bar\Qux\Quux;
 * 
 * 下面的代码将会尝试从文件
 * /path/to/packages/foo-bar/tests/Qux/QuuxTest.php
 * 加载类 \Foo\Bar\Qux\QuuxTest：
 * 
 *      <?php
 *      new \Foo\Bar\Qux\QuuxTest;
 */
class Psr4AutoloaderClass
{
    /**
     * An associative array where the key is a namespace prefix and the value
     * is an array of base directories for classes in that namespace.
     *
     * @var array
     */
    protected $prefixes = array();

    /**
     * Register loader with SPL autoloader stack.
     * 
     * @return void
     */
    public function register()
    {
        spl_autoload_register(array($this, 'loadClass'));
    }

    /**
     * Adds a base directory for a namespace prefix.
     *
     * @param string $prefix The namespace prefix.
     * @param string $base_dir A base directory for class files in the
     * namespace.
     * @param bool $prepend If true, prepend the base directory to the stack
     * instead of appending it; this causes it to be searched first rather
     * than last.
     * @return void
     */
    public function addNamespace($prefix, $base_dir, $prepend = false)
    {
        // normalize namespace prefix
        $prefix = trim($prefix, '\\') . '\\';

        // normalize the base directory with a trailing separator
        $base_dir = rtrim($base_dir, DIRECTORY_SEPARATOR) . '/';

        // initialize the namespace prefix array
        if (isset($this->prefixes[$prefix]) === false) {
            $this->prefixes[$prefix] = array();
        }

        // retain the base directory for the namespace prefix
        if ($prepend) {
            array_unshift($this->prefixes[$prefix], $base_dir);
        } else {
            array_push($this->prefixes[$prefix], $base_dir);
        }
    }

    /**
     * Loads the class file for a given class name.
     *
     * @param string $class The fully-qualified class name.
     * @return mixed The mapped file name on success, or boolean false on
     * failure.
     */
    public function loadClass($class)
    {
        // the current namespace prefix
        $prefix = $class;

        // work backwards through the namespace names of the fully-qualified
        // class name to find a mapped file name
        while (false !== $pos = strrpos($prefix, '\\')) {

            // retain the trailing namespace separator in the prefix
            $prefix = substr($class, 0, $pos + 1);

            // the rest is the relative class name
            $relative_class = substr($class, $pos + 1);

            // try to load a mapped file for the prefix and relative class
            $mapped_file = $this->loadMappedFile($prefix, $relative_class);
            if ($mapped_file) {
                return $mapped_file;
            }

            // remove the trailing namespace separator for the next iteration
            // of strrpos()
            $prefix = rtrim($prefix, '\\');   
        }

        // never found a mapped file
        return false;
    }

    /**
     * Load the mapped file for a namespace prefix and relative class.
     * 
     * @param string $prefix The namespace prefix.
     * @param string $relative_class The relative class name.
     * @return mixed Boolean false if no mapped file can be loaded, or the
     * name of the mapped file that was loaded.
     */
    protected function loadMappedFile($prefix, $relative_class)
    {
        // are there any base directories for this namespace prefix?
        if (isset($this->prefixes[$prefix]) === false) {
            return false;
        }

        // look through base directories for this namespace prefix
        foreach ($this->prefixes[$prefix] as $base_dir) {

            // replace the namespace prefix with the base directory,
            // replace namespace separators with directory separators
            // in the relative class name, append with .php
            $file = $base_dir
                  . str_replace('\\', '/', $relative_class)
                  . '.php';

            // if the mapped file exists, require it
            if ($this->requireFile($file)) {
                // yes, we're done
                return $file;
            }
        }

        // never found it
        return false;
    }

    /**
     * If a file exists, require it from the file system.
     * 
     * @param string $file The file to require.
     * @return bool True if the file exists, false if not.
     */
    protected function requireFile($file)
    {
        if (file_exists($file)) {
            require $file;
            return true;
        }
        return false;
    }
}

单元测试

下面的范例是对上面的类加载机制的一种单元测试实现方案：

<?php
namespace Example\Tests;

class MockPsr4AutoloaderClass extends Psr4AutoloaderClass
{
    protected $files = array();

    public function setFiles(array $files)
    {
        $this->files = $files;
    }

    protected function requireFile($file)
    {
        return in_array($file, $this->files);
    }
}

class Psr4AutoloaderClassTest extends \PHPUnit_Framework_TestCase
{
    protected $loader;

    protected function setUp()
    {
        $this->loader = new MockPsr4AutoloaderClass;

        $this->loader->setFiles(array(
            '/vendor/foo.bar/src/ClassName.php',
            '/vendor/foo.bar/src/DoomClassName.php',
            '/vendor/foo.bar/tests/ClassNameTest.php',
            '/vendor/foo.bardoom/src/ClassName.php',
            '/vendor/foo.bar.baz.dib/src/ClassName.php',
            '/vendor/foo.bar.baz.dib.zim.gir/src/ClassName.php',
        ));

        $this->loader->addNamespace(
            'Foo\Bar',
            '/vendor/foo.bar/src'
        );

        $this->loader->addNamespace(
            'Foo\Bar',
            '/vendor/foo.bar/tests'
        );

        $this->loader->addNamespace(
            'Foo\BarDoom',
            '/vendor/foo.bardoom/src'
        );

        $this->loader->addNamespace(
            'Foo\Bar\Baz\Dib',
            '/vendor/foo.bar.baz.dib/src'
        );

        $this->loader->addNamespace(
            'Foo\Bar\Baz\Dib\Zim\Gir',
            '/vendor/foo.bar.baz.dib.zim.gir/src'
        );
    }

    public function testExistingFile()
    {
        $actual = $this->loader->loadClass('Foo\Bar\ClassName');
        $expect = '/vendor/foo.bar/src/ClassName.php';
        $this->assertSame($expect, $actual);

        $actual = $this->loader->loadClass('Foo\Bar\ClassNameTest');
        $expect = '/vendor/foo.bar/tests/ClassNameTest.php';
        $this->assertSame($expect, $actual);
    }

    public function testMissingFile()
    {
        $actual = $this->loader->loadClass('No_Vendor\No_Package\NoClass');
        $this->assertFalse($actual);
    }

    public function testDeepFile()
    {
        $actual = $this->loader->loadClass('Foo\Bar\Baz\Dib\Zim\Gir\ClassName');
        $expect = '/vendor/foo.bar.baz.dib.zim.gir/src/ClassName.php';
        $this->assertSame($expect, $actual);
    }

    public function testConfusion()
    {
        $actual = $this->loader->loadClass('Foo\Bar\DoomClassName');
        $expect = '/vendor/foo.bar/src/DoomClassName.php';
        $this->assertSame($expect, $actual);

        $actual = $this->loader->loadClass('Foo\BarDoom\ClassName');
        $expect = '/vendor/foo.bardoom/src/ClassName.php';
        $this->assertSame($expect, $actual);
    }
}