深入解析 composer 的自動加載原理

前言

PHP 自5.3的版本之後，已經重煥新生，命名空間、性狀（trait）、閉包、接口、PSR 規範、以及 composer 的出現已經讓 PHP 變成了一門現代化的腳本語言。PHP 的生態系統也一直在演進，而 composer 的出現更是徹底的改變了以往構建 PHP 應用的方式，我們可以根據 PHP 的應用需求混合搭配最合適的 PHP 組件。當然這也得益於 PSR 規範的提出。

大綱

PHP 自動加載功能
PSR 規範
comoposer 的自動加載過程
composer 源碼分析

一、PHP 自動加載功能

PHP 自動加載功能的由來

在 PHP 開發過程中，如果希望從外部引入一個 Class ，通常會使用 include 和 require 方法，去把定義這個 Class 的文件包含進來。這個在小規模開發的時候，沒什麼大問題。但在大型的開發項目中，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，那麼就需要很多的 require/include 語句，這樣有可能會 造成遺漏 或者 包含進不必要的類文件。如果大量的文件都需要使用其它的類，那麼要保證每個文件都包含正確的類文件肯定是一個噩夢，況且 require或 incloud 的性能代價很大。

PHP5 爲這個問題提供了一個解決方案，這就是 類的自動加載(autoload)機制。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，而不是一開始就將所有的類文件include進來，這種機制也稱爲 Lazy loading (惰性加載)。

總結起來，自動加載功能帶來了幾處優點：
1. 使用類之前無需 include / require
2. 使用類的時候纔會 include / require 文件，實現了 lazy loading ，避免了 include / require 多餘文件。
3. 無需考慮引入 類的實際磁盤地址 ，實現了邏輯和實體文件的分離。

PHP 自動加載函數 __autoload()

從 PHP5 開始，當我們在使用一個類時，如果發現這個類沒有加載，就會自動運行 __autoload() 函數，這個函數是我們在程序中自定義的，在這個函數中我們可以加載需要使用的類。下面是個簡單的示例：
```
<?php

function __autoload($classname) {
        require_once ($classname . ".class.php");
}
```
在我們這個簡單的例子中，我們直接將類名加上擴展名 .class.php 構成了類文件名，然後使用 require_once 將其加載。
從這個例子中，我們可以看出 __autoload 至少要做三件事情：
1. 根據類名確定類文件名；
2. 確定類文件所在的磁盤路徑；
3. 將類從磁盤文件中加載到系統中。
第三步最簡單，只需要使用 include / require 即可。要實現第一步，第二步的功能，必須在開發時約定類名與磁盤文件的映射方法，只有這樣我們才能根據類名找到它對應的磁盤文件。
當有大量的類文件要包含的時候，我們只要確定相應的規則，然後在 __autoload() 函數中，將類名與實際的磁盤文件對應起來，就可以實現 lazy loading 的效果 。
如果想詳細的瞭解關於 autoload 自動加載的過程，可以查看手冊資料：PHP autoload函數說明

__autoload() 函數存在的問題

如果在一個系統的實現中，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人員編寫的，其類名與實際的磁盤文件的映射規則不盡相同。這時如果要實現類庫文件的自動加載，就必須 在 __autoload() 函數中將所有的映射規則全部實現，這樣的話 __autoload() 函數有可能會非常複雜，甚至無法實現。最後可能會導致 __autoload() 函數十分臃腫，這時即便能夠實現，也會給將來的維護和系統效率帶來很大的負面影響。
那麼問題出現在哪裏呢？問題出現在 __autoload() 是全局函數只能定義一次 ，不夠靈活，所以所有的類名與文件名對應的邏輯規則都要在一個函數裏面實現，造成這個函數的臃腫。那麼如何來解決這個問題呢？答案就是使用一個 __autoload調用堆棧 ，不同的映射關係寫到不同的 __autoload函數 中去，然後統一註冊統一管理，這個就是 PHP5 引入的 SPL Autoload 。

SPL Autoload

SPL是 Standard PHP Library(標準PHP庫)的縮寫。它是 PHP5 引入的一個擴展標準庫，包括 spl autoload 相關的函數以及各種數據結構和迭代器的接口或類。spl autoload 相關的函數具體可見 php中spl_autoload

<?php

// __autoload 函數
//
// function __autoload($class) {
//     include 'classes/' . $class . '.class.php';
// }


function my_autoloader($class) {
    include 'classes/' . $class . '.class.php';
}

spl_autoload_register('my_autoloader');


// 定義的 autoload 函數在 class 裏

// 靜態方法
class MyClass {
  public static function autoload($className) {
    // ...
  }
}

spl_autoload_register(array('MyClass', 'autoload'));

// 非靜態方法
class MyClass {
  public function autoload($className) {
    // ...
  }
}

$instance = new MyClass();
spl_autoload_register(array($instance, 'autoload'));

spl_autoload_register() 就是我們上面所說的__autoload調用堆棧，我們可以向這個函數註冊多個我們自己的 autoload() 函數，當 PHP 找不到類名時，PHP就會調用這個堆棧，然後去調用自定義的 autoload() 函數，實現自動加載功能。如果我們不向這個函數輸入任何參數，那麼就會默認註冊 spl_autoload() 函數。

二、PSR 規範

與自動加載相關的規範是 PSR4，在說 PSR4 之前先介紹一下 PSR 標準。PSR 標準的發明和推出組織是：PHP-FIG，它的網站是：www.php-fig.org。由幾位開源框架的開發者成立於 2009 年，從那開始也選取了很多其他成員進來，雖然不是 “官方” 組織，但也代表了社區中不小的一塊。組織的目的在於：以最低程度的限制，來統一各個項目的編碼規範，避免各家自行發展的風格阻礙了程序員開發的困擾，於是大夥發明和總結了 PSR，PSR 是 PHP Standards Recommendation 的縮寫，截止到目前爲止，總共有 14 套 PSR 規範，其中有 7 套PSR規範已通過表決並推出使用，分別是：

PSR-0 自動加載標準（已廢棄，一些舊的第三方庫還有在使用）
PSR-1 基礎編碼標準

PSR-2 編碼風格嚮導

PSR-3 日誌接口

PSR-4 自動加載的增強版，替換掉了 PSR-0

PSR-6 緩存接口規範

PSR-7 HTTP 消息接口規範

具體詳細的規範標準可以查看PHP 標準規範

PSR4 標準

2013 年底，PHP-FIG 推出了第 5 個規範——PSR-4。

PSR-4 規範瞭如何指定文件路徑從而自動加載類定義，同時規範了自動加載文件的位置。

1）一個完整的類名需具有以下結構：

\<命名空間>\<子命名空間>\<類名>

完整的類名必須要有一個頂級命名空間，被稱爲 "vendor namespace"；
完整的類名可以有一個或多個子命名空間；
完整的類名必須有一個最終的類名；
完整的類名中任意一部分中的下滑線都是沒有特殊含義的；
完整的類名可以由任意大小寫字母組成；
所有類名都必須是大小寫敏感的。

2）根據完整的類名載入相應的文件

完整的類名中，去掉最前面的命名空間分隔符，前面連續的一個或多個命名空間和子命名空間，作爲「命名空間前綴」，其必須與至少一個「文件基目錄」相對應；
緊接命名空間前綴後的子命名空間必須與相應的「文件基目錄」相匹配，其中的命名空間分隔符將作爲目錄分隔符。
末尾的類名必須與對應的以 .php 爲後綴的文件同名。
自動加載器（autoloader）的實現一定不可拋出異常、一定不可觸發任一級別的錯誤信息以及不應該有返回值。

3) 例子

PSR-4風格

類名：ZendAbc
命名空間前綴：Zend
文件基目錄：/usr/includes/Zend/
文件路徑：/usr/includes/Zend/Abc.php

類名：SymfonyCoreRequest
命名空間前綴：SymfonyCore
文件基目錄：./vendor/Symfony/Core/
文件路徑：./vendor/Symfony/Core/Request.php

目錄結構

-vendor/
| -vendor_name/
| | -package_name/
| | | -src/
| | | | -ClassName.php       # Vendor_Name\Package_Name\ClassName
| | | -tests/
| | | | -ClassNameTest.php   # Vendor_Name\Package_Name\ClassNameTest

Composer自動加載過程

Composer 做了哪些事情

你有一個項目依賴於若干個庫。
其中一些庫依賴於其他庫。
你聲明你所依賴的東西。
Composer 會找出哪個版本的包需要安裝，並安裝它們（將它們下載到你的項目中）。

例如，你正在創建一個項目，需要做一些單元測試。你決定使用 phpunit 。爲了將它添加到你的項目中，你所需要做的就是在 composer.json 文件裏描述項目的依賴關係。

 {
   "require": {
     "phpunit/phpunit":"~6.0",
   }
 }

然後在 composer require 之後我們只要在項目裏面直接 use phpunit 的類即可使用。

執行 composer require 時發生了什麼

composer 會找到符合 PR4 規範的第三方庫的源
將其加載到 vendor 目錄下
初始化頂級域名的映射並寫入到指定的文件裏

（如：'PHPUnit\\Framework\\Assert' => __DIR__ . '/..' . '/phpunit/phpunit/src/Framework/Assert.php'）

寫好一個 autoload 函數，並且註冊到 spl_autoload_register()裏

題外話：現在很多框架都已經幫我們寫好了頂級域名映射了，我們只需要在框架裏面新建文件，在新建的文件中寫好命名空間，就可以在任何地方 use 我們的命名空間了。

Composer 源碼分析

下面我們通過對源碼的分析來看看 composer 是如何實現 PSR4標準 的自動加載功能。

很多框架在初始化的時候都會引入 composer 來協助自動加載的，以 Laravel 爲例，它入口文件 index.php 第一句就是利用 composer 來實現自動加載功能。

啓動

<?php
  define('LARAVEL_START', microtime(true));

  require __DIR__ . '/../vendor/autoload.php';

去 vendor 目錄下的 autoload.php ：

<?php
  require_once __DIR__ . '/composer' . '/autoload_real.php';

  return ComposerAutoloaderInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::getLoader();

這裏就是 Composer 真正開始的地方了

Composer自動加載文件

首先，我們先大致瞭解一下Composer自動加載所用到的源文件。

autoload_real.php: 自動加載功能的引導類。

composer 加載類的初始化(頂級命名空間與文件路徑映射初始化)和註冊(spl_autoload_register())。

ClassLoader.php : composer 加載類。

composer 自動加載功能的核心類。

autoload_static.php : 頂級命名空間初始化類，

用於給核心類初始化頂級命名空間。

autoload_classmap.php : 自動加載的最簡單形式，

有完整的命名空間和文件目錄的映射；

autoload_files.php : 用於加載全局函數的文件，

存放各個全局函數所在的文件路徑名；

autoload_namespaces.php : 符合 PSR0 標準的自動加載文件，

存放着頂級命名空間與文件的映射；

autoload_psr4.php : 符合 PSR4 標準的自動加載文件，

存放着頂級命名空間與文件的映射；

autoload_real 引導類

在 vendor 目錄下的 autoload.php 文件中我們可以看出，程序主要調用了引導類的靜態方法 getLoader() ，我們接着看看這個函數。

<?php
    public static function getLoader()
    {
      if (null !== self::$loader) {
          return self::$loader;
      }

      spl_autoload_register(
        array('ComposerAutoloaderInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29', 'loadClassLoader'), true, true
      );

      self::$loader = $loader = new \Composer\Autoload\ClassLoader();

      spl_autoload_unregister(
        array('ComposerAutoloaderInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29', 'loadClassLoader')
      );

      $useStaticLoader = PHP_VERSION_ID >= 50600 && !defined('HHVM_VERSION');

      if ($useStaticLoader) {
          require_once __DIR__ . '/autoload_static.php';

          call_user_func(
          \Composer\Autoload\ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::getInitializer($loader)
          );

      } else {
          $map = require __DIR__ . '/autoload_namespaces.php';
          foreach ($map as $namespace => $path) {
              $loader->set($namespace, $path);
          }

          $map = require __DIR__ . '/autoload_psr4.php';
          foreach ($map as $namespace => $path) {
              $loader->setPsr4($namespace, $path);
          }

          $classMap = require __DIR__ . '/autoload_classmap.php';
          if ($classMap) {
              $loader->addClassMap($classMap);
          }
      }

      /***********************註冊自動加載核心類對象********************/
      $loader->register(true);

      /***********************自動加載全局函數********************/
      if ($useStaticLoader) {
          $includeFiles = Composer\Autoload\ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$files;
      } else {
          $includeFiles = require __DIR__ . '/autoload_files.php';
      }

      foreach ($includeFiles as $fileIdentifier => $file) {
          composerRequire7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29($fileIdentifier, $file);
      }

      return $loader;
    }

我把自動加載引導類分爲 5 個部分。

第一部分——單例

第一部分很簡單，就是個最經典的單例模式，自動加載類只能有一個。

<?php
  if (null !== self::$loader) {
      return self::$loader;
  }

第二部分——構造ClassLoader核心類

第二部分 new 一個自動加載的核心類對象。

<?php
  /***********************獲得自動加載核心類對象********************/
  spl_autoload_register(
    array('ComposerAutoloaderInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29', 'loadClassLoader'), true, true
  );

  self::$loader = $loader = new \Composer\Autoload\ClassLoader();

  spl_autoload_unregister(
    array('ComposerAutoloaderInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29', 'loadClassLoader')
  );

loadClassLoader()函數：

<?php
public static function loadClassLoader($class)
{
    if ('Composer\Autoload\ClassLoader' === $class) {
        require __DIR__ . '/ClassLoader.php';
    }
}

從程序裏面我們可以看出，composer 先向 PHP 自動加載機制註冊了一個函數，這個函數 require 了 ClassLoader 文件。成功 new 出該文件中核心類 ClassLoader() 後，又銷燬了該函數。

第三部分 —— 初始化核心類對象

<?php
  /***********************初始化自動加載核心類對象********************/
  $useStaticLoader = PHP_VERSION_ID >= 50600 && !defined('HHVM_VERSION');
  if ($useStaticLoader) {
     require_once __DIR__ . '/autoload_static.php';

     call_user_func(
       \Composer\Autoload\ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::getInitializer($loader)
     );
  } else {
      $map = require __DIR__ . '/autoload_namespaces.php';
      foreach ($map as $namespace => $path) {
         $loader->set($namespace, $path);
      }

      $map = require __DIR__ . '/autoload_psr4.php';
      foreach ($map as $namespace => $path) {
         $loader->setPsr4($namespace, $path);
      }

      $classMap = require __DIR__ . '/autoload_classmap.php';
      if ($classMap) {
          $loader->addClassMap($classMap);
      }
    }

這一部分就是對自動加載類的初始化，主要是給自動加載核心類初始化頂級命名空間映射。

初始化的方法有兩種：

  1. 使用 autoload_static 進行靜態初始化；
  2. 調用核心類接口初始化。

autoload_static 靜態初始化 ( PHP >= 5.6 )

靜態初始化只支持 PHP5.6 以上版本並且不支持 HHVM 虛擬機。我們深入 autoload_static.php 這個文件發現這個文件定義了一個用於靜態初始化的類，名字叫 ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29，仍然爲了避免衝突而加了 hash 值。這個類很簡單：

<?php
  class ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29{
     public static $files = array(...);
     public static $prefixLengthsPsr4 = array(...);
     public static $prefixDirsPsr4 = array(...);
     public static $prefixesPsr0 = array(...);
     public static $classMap = array (...);

    public static function getInitializer(ClassLoader $loader)
    {
      return \Closure::bind(function () use ($loader) {
          $loader->prefixLengthsPsr4
                          = ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$prefixLengthsPsr4;

          $loader->prefixDirsPsr4
                          = ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$prefixDirsPsr4;

          $loader->prefixesPsr0
                          = ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$prefixesPsr0;

          $loader->classMap
                          = ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$classMap;

      }, null, ClassLoader::class);
  }

這個靜態初始化類的核心就是 getInitializer() 函數，它將自己類中的頂級命名空間映射給了 ClassLoader 類。值得注意的是這個函數返回的是一個匿名函數，爲什麼呢？原因就是 ClassLoader類 中的 prefixLengthsPsr4 、prefixDirsPsr4等等變量都是 private的。利用匿名函數的綁定功能就可以將這些 private 變量賦給 ClassLoader 類裏的成員變量。

關於匿名函數的綁定功能。

接下來就是命名空間初始化的關鍵了。

classMap（命名空間映射）

<?php
  public static $classMap = array (
      'App\\Console\\Kernel'
              => __DIR__ . '/../..' . '/app/Console/Kernel.php',

      'App\\Exceptions\\Handler'
              => __DIR__ . '/../..' . '/app/Exceptions/Handler.php',

      'App\\Http\\Controllers\\Auth\\ForgotPasswordController'
              => __DIR__ . '/../..' . '/app/Http/Controllers/Auth/ForgotPasswordController.php',

      'App\\Http\\Controllers\\Auth\\LoginController'
              => __DIR__ . '/../..' . '/app/Http/Controllers/Auth/LoginController.php',

      'App\\Http\\Controllers\\Auth\\RegisterController'
              => __DIR__ . '/../..' . '/app/Http/Controllers/Auth/RegisterController.php',
  ...)

直接命名空間全名與目錄的映射，簡單粗暴，也導致這個數組相當的大。

PSR4 標準頂級命名空間映射數組：

<?php
  public static $prefixLengthsPsr4 = array(
      'p' => array (
        'phpDocumentor\\Reflection\\' => 25,
    ),
      'S' => array (
        'Symfony\\Polyfill\\Mbstring\\' => 26,
        'Symfony\\Component\\Yaml\\' => 23,
        'Symfony\\Component\\VarDumper\\' => 28,
        ...
    ),
  ...);

  public static $prefixDirsPsr4 = array (
      'phpDocumentor\\Reflection\\' => array (
        0 => __DIR__ . '/..' . '/phpdocumentor/reflection-common/src',
        1 => __DIR__ . '/..' . '/phpdocumentor/type-resolver/src',
        2 => __DIR__ . '/..' . '/phpdocumentor/reflection-docblock/src',
    ),
       'Symfony\\Polyfill\\Mbstring\\' => array (
        0 => __DIR__ . '/..' . '/symfony/polyfill-mbstring',
    ),
      'Symfony\\Component\\Yaml\\' => array (
        0 => __DIR__ . '/..' . '/symfony/yaml',
    ),
  ...)

PSR4 標準頂級命名空間映射用了兩個數組，第一個是用命名空間第一個字母作爲前綴索引，然後是頂級命名空間，但是最終並不是文件路徑，而是頂級命名空間的長度。爲什麼呢？

因爲 PSR4 標準是用頂級命名空間目錄替換頂級命名空間，所以獲得頂級命名空間的長度很重要。

具體說明這些數組的作用：

假如我們找 Symfony\Polyfill\Mbstring\example 這個命名空間，通過前綴索引和字符串匹配我們得到了

<?php
    'Symfony\\Polyfill\\Mbstring\\' => 26,

這條記錄，鍵是頂級命名空間，值是命名空間的長度。拿到頂級命名空間後去 $prefixDirsPsr4數組 獲取它的映射目錄數組：(注意映射目錄可能不止一條)

<?php
  'Symfony\\Polyfill\\Mbstring\\' => array (
              0 => __DIR__ . '/..' . '/symfony/polyfill-mbstring',
          )

然後我們就可以將命名空間 Symfony\\Polyfill\\Mbstring\\example 前26個字符替換成目錄 __DIR__ . '/..' . '/symfony/polyfill-mbstring ，我們就得到了__DIR__ . '/..' . '/symfony/polyfill-mbstring/example.php，先驗證磁盤上這個文件是否存在，如果不存在接着遍歷。如果遍歷後沒有找到，則加載失敗。

ClassLoader 接口初始化（ PHP < 5.6 ）

如果PHP版本低於 5.6 或者使用 HHVM 虛擬機環境，那麼就要使用核心類的接口進行初始化。

<?php
    // PSR0 標準
    $map = require __DIR__ . '/autoload_namespaces.php';
    foreach ($map as $namespace => $path) {
       $loader->set($namespace, $path);
    }

    // PSR4 標準
    $map = require __DIR__ . '/autoload_psr4.php';
    foreach ($map as $namespace => $path) {
       $loader->setPsr4($namespace, $path);
    }

    $classMap = require __DIR__ . '/autoload_classmap.php';
    if ($classMap) {
       $loader->addClassMap($classMap);
    }

PSR4 標準的映射

autoload_psr4.php 的頂級命名空間映射

<?php
    return array(
    'XdgBaseDir\\'
        => array($vendorDir . '/dnoegel/php-xdg-base-dir/src'),

    'Webmozart\\Assert\\'
        => array($vendorDir . '/webmozart/assert/src'),

    'TijsVerkoyen\\CssToInlineStyles\\'
        => array($vendorDir . '/tijsverkoyen/css-to-inline-styles/src'),

    'Tests\\'
        => array($baseDir . '/tests'),

    'Symfony\\Polyfill\\Mbstring\\'
        => array($vendorDir . '/symfony/polyfill-mbstring'),
    ...
    )

PSR4 標準的初始化接口:

<?php
    public function setPsr4($prefix, $paths)
    {
        if (!$prefix) {
            $this->fallbackDirsPsr4 = (array) $paths;
        } else {
            $length = strlen($prefix);
            if ('\\' !== $prefix[$length - 1]) {
                throw new \InvalidArgumentException(
                  "A non-empty PSR-4 prefix must end with a namespace separator."
                );
            }
            $this->prefixLengthsPsr4[$prefix[0]][$prefix] = $length;
            $this->prefixDirsPsr4[$prefix] = (array) $paths;
        }
    }

總結下上面的頂級命名空間映射過程：

( 前綴 -> 頂級命名空間，頂級命名空間 -> 頂級命名空間長度 )
( 頂級命名空間 -> 目錄 )

這兩個映射數組。具體形式也可以查看下面的 autoload_static 的 $prefixLengthsPsr4 、 $prefixDirsPsr4 。

命名空間映射

autoload_classmap：

<?php
public static $classMap = array (
    'App\\Console\\Kernel'
        => __DIR__ . '/../..' . '/app/Console/Kernel.php',

    'App\\Exceptions\\Handler'
        => __DIR__ . '/../..' . '/app/Exceptions/Handler.php',
    ...
)

addClassMap:

<?php
    public function addClassMap(array $classMap)
    {
        if ($this->classMap) {
            $this->classMap = array_merge($this->classMap, $classMap);
        } else {
            $this->classMap = $classMap;
        }
    }

自動加載核心類 ClassLoader 的靜態初始化到這裏就完成了！

其實說是5部分，真正重要的就兩部分——初始化與註冊。初始化負責頂層命名空間的目錄映射，註冊負責實現頂層以下的命名空間映射規則。

第四部分 —— 註冊

講完了 Composer 自動加載功能的啓動與初始化，經過啓動與初始化，自動加載核心類對象已經獲得了頂級命名空間與相應目錄的映射，也就是說，如果有命名空間 'App\Console\Kernel，我們已經可以找到它對應的類文件所在位置。那麼，它是什麼時候被觸發去找的呢？

這就是 composer 自動加載的核心了，我們先回顧一下自動加載引導類：

 public static function getLoader()
 {
    /***************************經典單例模式********************/
    if (null !== self::$loader) {
        return self::$loader;
    }
    
    /***********************獲得自動加載核心類對象********************/
    spl_autoload_register(array('ComposerAutoloaderInit
    7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29', 'loadClassLoader'), true, true);
    
    self::$loader = $loader = new \Composer\Autoload\ClassLoader();
    
    spl_autoload_unregister(array('ComposerAutoloaderInit
    7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29', 'loadClassLoader'));

    /***********************初始化自動加載核心類對象********************/
    $useStaticLoader = PHP_VERSION_ID >= 50600 && 
    !defined('HHVM_VERSION');
    
    if ($useStaticLoader) {
        require_once __DIR__ . '/autoload_static.php';

        call_user_func(\Composer\Autoload\ComposerStaticInit
        7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::getInitializer($loader));
  
    } else {
        $map = require __DIR__ . '/autoload_namespaces.php';
        foreach ($map as $namespace => $path) {
            $loader->set($namespace, $path);
        }

        $map = require __DIR__ . '/autoload_psr4.php';
        foreach ($map as $namespace => $path) {
            $loader->setPsr4($namespace, $path);
        }

        $classMap = require __DIR__ . '/autoload_classmap.php';
        if ($classMap) {
            $loader->addClassMap($classMap);
        }
    }

    /***********************註冊自動加載核心類對象********************/
    $loader->register(true);

    /***********************自動加載全局函數********************/
    if ($useStaticLoader) {
        $includeFiles = Composer\Autoload\ComposerStaticInit
        7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$files;
    } else {
        $includeFiles = require __DIR__ . '/autoload_files.php';
    }
    
    foreach ($includeFiles as $fileIdentifier => $file) {
        composerRequire
        7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29($fileIdentifier, $file);
    }

    return $loader;
}

現在我們開始引導類的第四部分：註冊自動加載核心類對象。我們來看看核心類的 register() 函數：

public function register($prepend = false)
{
    spl_autoload_register(array($this, 'loadClass'), true, $prepend);
}

其實奧祕都在自動加載核心類 ClassLoader 的 loadClass() 函數上：

public function loadClass($class)
    {
        if ($file = $this->findFile($class)) {
            includeFile($file);

            return true;
        }
    }

這個函數負責按照 PSR 標準將頂層命名空間以下的內容轉爲對應的目錄，也就是上面所說的將 'App\Console\Kernel 中' Console\Kernel 這一段轉爲目錄，至於怎麼轉的在下面 “運行”的部分講。核心類 ClassLoader 將 loadClass() 函數註冊到PHP SPL中的 spl_autoload_register() 裏面去。這樣，每當PHP遇到一個不認識的命名空間的時候，PHP會自動調用註冊到 spl_autoload_register 裏面的 loadClass() 函數，然後找到命名空間對應的文件。

全局函數的自動加載

Composer 不止可以自動加載命名空間，還可以加載全局函數。怎麼實現的呢？把全局函數寫到特定的文件裏面去，在程序運行前挨個 require就行了。這個就是 composer 自動加載的第五步，加載全局函數。

if ($useStaticLoader) {
    $includeFiles = Composer\Autoload\ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$files;
} else {
    $includeFiles = require __DIR__ . '/autoload_files.php';
}
foreach ($includeFiles as $fileIdentifier => $file) {
    composerRequire7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29($fileIdentifier, $file);
}

跟核心類的初始化一樣，全局函數自動加載也分爲兩種：靜態初始化和普通初始化，靜態加載只支持PHP5.6以上並且不支持HHVM。

靜態初始化：

ComposerStaticInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29::$files：

public static $files = array (
'0e6d7bf4a5811bfa5cf40c5ccd6fae6a' => __DIR__ . '/..' . '/symfony/polyfill-mbstring/bootstrap.php',
'667aeda72477189d0494fecd327c3641' => __DIR__ . '/..' . '/symfony/var-dumper/Resources/functions/dump.php',
...
);

普通初始化

autoload_files:

$vendorDir = dirname(dirname(__FILE__));
$baseDir = dirname($vendorDir);
    
return array(
'0e6d7bf4a5811bfa5cf40c5ccd6fae6a' => $vendorDir . '/symfony/polyfill-mbstring/bootstrap.php',
'667aeda72477189d0494fecd327c3641' => $vendorDir . '/symfony/var-dumper/Resources/functions/dump.php',
   ....
);

其實跟靜態初始化區別不大。

加載全局函數

class ComposerAutoloaderInit7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29{
  public static function getLoader(){
      ...
      foreach ($includeFiles as $fileIdentifier => $file) {
        composerRequire7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29($fileIdentifier, $file);
      }
      ...
  }
}

function composerRequire7b790917ce8899df9af8ed53631a1c29($fileIdentifier, $file)
 {
    if (empty(\$GLOBALS['__composer_autoload_files'][\$fileIdentifier])) {
        require $file;

        $GLOBALS['__composer_autoload_files'][$fileIdentifier] = true;
    }
}

第五部分 —— 運行

到這裏，終於來到了核心的核心—— composer 自動加載的真相，命名空間如何通過 composer 轉爲對應目錄文件的奧祕就在這一章。
前面說過，ClassLoader 的 register() 函數將 loadClass() 函數註冊到 PHP 的 SPL 函數堆棧中，每當 PHP 遇到不認識的命名空間時就會調用函數堆棧的每個函數，直到加載命名空間成功。所以 loadClass() 函數就是自動加載的關鍵了。

看下 loadClass() 函數:

public function loadClass($class)
{
    if ($file = $this->findFile($class)) {
        includeFile($file);

        return true;
    }
}

public function findFile($class)
{
    // work around for PHP 5.3.0 - 5.3.2 https://bugs.php.net/50731
    if ('\\' == $class[0]) {
        $class = substr($class, 1);
    }

    // class map lookup
    if (isset($this->classMap[$class])) {
        return $this->classMap[$class];
    }
    if ($this->classMapAuthoritative) {
        return false;
    }

    $file = $this->findFileWithExtension($class, '.php');

    // Search for Hack files if we are running on HHVM
    if ($file === null && defined('HHVM_VERSION')) {
        $file = $this->findFileWithExtension($class, '.hh');
    }

    if ($file === null) {
        // Remember that this class does not exist.
        return $this->classMap[$class] = false;
    }

    return $file;
}

我們看到 loadClass() ，主要調用 findFile() 函數。findFile() 在解析命名空間的時候主要分爲兩部分：classMap 和 findFileWithExtension() 函數。classMap 很簡單，直接看命名空間是否在映射數組中即可。麻煩的是 findFileWithExtension() 函數，這個函數包含了 PSR0 和 PSR4 標準的實現。還有個值得我們注意的是查找路徑成功後 includeFile() 仍然是外面的函數，並不是 ClassLoader 的成員函數，原理跟上面一樣，防止有用戶寫 $this 或 self。還有就是如果命名空間是以\開頭的，要去掉\然後再匹配。

看下 findFileWithExtension 函數：

private function findFileWithExtension($class, $ext)
{
    // PSR-4 lookup
    $logicalPathPsr4 = strtr($class, '\\', DIRECTORY_SEPARATOR) . $ext;
    
    $first = $class[0];
    if (isset($this->prefixLengthsPsr4[$first])) {
        foreach ($this->prefixLengthsPsr4[$first] as $prefix => $length) {
            if (0 === strpos($class, $prefix)) {
                foreach ($this->prefixDirsPsr4[$prefix] as $dir) {
                    if (file_exists($file = $dir . DIRECTORY_SEPARATOR . substr($logicalPathPsr4, $length))) {
                        return $file;
                    }
                }
            }
        }
    }

    // PSR-4 fallback dirs
    foreach ($this->fallbackDirsPsr4 as $dir) {
        if (file_exists($file = $dir . DIRECTORY_SEPARATOR . $logicalPathPsr4)) {
            return $file;
        }
    }
    
    // PSR-0 lookup
    if (false !== $pos = strrpos($class, '\\')) {
        // namespaced class name
        $logicalPathPsr0 = substr($logicalPathPsr4, 0, $pos + 1)
            . strtr(substr($logicalPathPsr4, $pos + 1), '_', DIRECTORY_SEPARATOR);
    } else {
        // PEAR-like class name
        $logicalPathPsr0 = strtr($class, '_', DIRECTORY_SEPARATOR) . $ext;
    }
    
    if (isset($this->prefixesPsr0[$first])) {
        foreach ($this->prefixesPsr0[$first] as $prefix => $dirs) {
            if (0 === strpos($class, $prefix)) {
                foreach ($dirs as $dir) {
                    if (file_exists($file = $dir . DIRECTORY_SEPARATOR . $logicalPathPsr0)) {
                        return $file;
                    }
                }
            }
        }
    }
    
    // PSR-0 fallback dirs
    foreach ($this->fallbackDirsPsr0 as $dir) {
        if (file_exists($file = $dir . DIRECTORY_SEPARATOR . $logicalPathPsr0)) {
            return $file;
        }
    }
    
    // PSR-0 include paths.
    if ($this->useIncludePath && $file = stream_resolve_include_path($logicalPathPsr0)) {
        return $file;
    }
}

最後小結

我們通過舉例來說下上面代碼的流程：

如果我們在代碼中寫下 new phpDocumentor\Reflection\Element()，PHP 會通過 SPL_autoload_register 調用 loadClass -> findFile -> findFileWithExtension。步驟如下：

將 \ 轉爲文件分隔符/，加上後綴php，變成 $logicalPathPsr4, 即 phpDocumentor/Reflection//Element.php;

利用命名空間第一個字母p作爲前綴索引搜索 prefixLengthsPsr4 數組，查到下面這個數組：

        p' => 
            array (
                'phpDocumentor\\Reflection\\' => 25,
                'phpDocumentor\\Fake\\' => 19,
          )

遍歷這個數組，得到兩個頂層命名空間 phpDocumentor\Reflection\ 和 phpDocumentor\Fake\

在這個數組中查找 phpDocumentor\Reflection\Element，找出 phpDocumentor\Reflection\ 這個頂層命名空間並且長度爲25。

在prefixDirsPsr4 映射數組中得到phpDocumentor\Reflection\ 的目錄映射爲：

    'phpDocumentor\\Reflection\\' => 
        array (
            0 => __DIR__ . '/..' . '/phpdocumentor/reflection-common/src',
            1 => __DIR__ . '/..' . '/phpdocumentor/type-resolver/src',
            2 => __DIR__ . '/..' . '/phpdocumentor/reflection-docblock/src',
        ),

遍歷這個映射數組，得到三個目錄映射；

查看 “目錄+文件分隔符//+substr(&dollar;logicalPathPsr4, &dollar;length)”文件是否存在，存在即返回。這裏就是
'__DIR__/../phpdocumentor/reflection-common/src + substr(phpDocumentor/Reflection/Element.php,25)'

如果失敗，則利用 fallbackDirsPsr4 數組裏面的目錄繼續判斷是否存在文件

以上就是 composer 自動加載的原理解析！

深入解析 composer 的自動加載原理

深入解析 composer 的自動加載原理

前言

大綱

一、PHP 自動加載功能

PHP 自動加載功能的由來

PHP 自動加載函數 __autoload()

__autoload() 函數存在的問題

SPL Autoload

二、PSR 規範

PSR4 標準

1）一個完整的類名需具有以下結構：

2）根據完整的類名載入相應的文件

3) 例子

Composer自動加載過程

Composer 做了哪些事情

執行 composer require 時發生了什麼

Composer 源碼分析

啓動

Composer自動加載文件

autoload_real 引導類

第一部分——單例

第二部分——構造ClassLoader核心類

第三部分 —— 初始化核心類對象

autoload_static 靜態初始化 ( PHP >= 5.6 )

classMap（命名空間映射）

PSR4 標準頂級命名空間映射數組：

ClassLoader 接口初始化（ PHP < 5.6 ）

PSR4 標準的映射

命名空間映射

第四部分 —— 註冊

全局函數的自動加載

靜態初始化：

普通初始化

加載全局函數

第五部分 —— 運行

最後小結

The end . Thanks!