看完這篇文章,感覺不僅僅是對laravel底層實現方式的一種很好的詮釋,更是對現代php一種更深入額理解、思考,有種醍醐灌頂的感覺,值得我們探究思考。
說白了,laravel就是用了更高級的工廠模式,就是laravel中稱之爲Ioc容器的東西,並且這個的“工廠”是自動執行,只需要輸入簡單的指令即可。
轉自:http://laravelacademy.org/post/769.html/comment-page-7#comment-32857
IoC 容器 —— Laravel 的核心
Laravel 的核心就是一個 IoC 容器,根據文檔,稱其爲“服務容器”,顧名思義,該容器提供了整個框架中需要的一系列服務。作爲初學者,很多人會在這一個概念上犯難,因此,我打算從一些基礎的內容開始講解,通過理解面向對象開發中依賴的產生和解決方法,來逐漸揭開“依賴注入”的面紗,逐漸理解這一神奇的設計理念。
本文一大半內容都是通過舉例來讓讀者去理解什麼是 IoC(控制反轉) 和 DI(依賴注入),通過理解這些概念,來更加深入。更多關於 laravel 服務容器的用法建議閱讀文檔即可。
IoC 容器誕生的故事
講解 IoC 容器有很多的文章,我之前也寫過。但現在我打算利用當下的靈感重新來過,那麼開始吧。
超人和超能力,依賴的產生
面向對象編程,有以下幾樣東西無時不刻的接觸:接口、類還有對象。這其中,接口是類的原型,一個類必須要遵守其實現的接口;對象則是一個類實例化後的產物,我們稱其爲一個實例。當然這樣說肯定不利於理解,我們就實際的寫點中看不中用的代碼輔助學習。
怪物橫行的世界,總歸需要點超級人物來擺平。
我們把一個“超人”作爲一個類,
class Superman {}
我們可以想象,一個超人誕生的時候肯定擁有至少一個超能力,這個超能力也可以抽象爲一個對象,爲這個對象定義一個描述他的類吧。一個超能力肯定有多種屬性、(操作)方法,這個盡情的想象,但是目前我們先大致定義一個只有屬性的“超能力”,至於能幹啥,我們以後再豐富:
class Power { /** * 能力值 */ protected $ability; /** * 能力範圍或距離 */ protected $range; public function __construct($ability, $range) { $this->ability = $ability; $this->range = $range; } }
這時候我們回過頭,修改一下之前的“超人”類,讓一個“超人”創建的時候被賦予一個超能力:
class Superman { protected $power; public function __construct() { $this->power = new Power(999, 100); } }
這樣的話,當我們創建一個“超人”實例的時候,同時也創建了一個“超能力”的實例,但是,我們看到了一點,“超人”和“超能力”之間不可避免的產生了一個依賴。
所謂“依賴”,就是 “我若依賴你,我就不能離開你”。
在一個貫徹面向對象編程的項目中,這樣的依賴隨處可見。少量的依賴並不會有太過直觀的影響,我們隨着這個例子逐漸鋪開,讓大家慢慢意識到,當依賴達到一個量級時,是怎樣一番噩夢般的體驗。當然,我也會自然而然的講述如何解決問題。
一堆亂麻 —— 可怕的依賴
之前的例子中,超能力類實例化後是一個具體的超能力,但是我們知道,超人的超能力是多元化的,每種超能力的方法、屬性都有不小的差異,沒法通過一種類描述完全。我們現在進行修改,我們假設超人可以有以下多種超能力:
- 飛行,屬性有:飛行速度、持續飛行時間
- 蠻力,屬性有:力量值
- 能量彈,屬性有:傷害值、射擊距離、同時射擊個數
我們創建瞭如下類:
class Flight { protected $speed; protected $holdtime; public function __construct($speed, $holdtime) {} } class Force { protected $force; public function __construct($force) {} } class Shot { protected $atk; protected $range; protected $limit; public function __construct($atk, $range, $limit) {} }
爲了省事兒我沒有詳細寫出 __construct()
這個構造函數的全部,只寫了需要傳遞的參數。
好了,這下我們的超人有點“忙”了。在超人初始化的時候,我們會根據需要來實例化其擁有的超能力嗎,大致如下:
class Superman { protected $power; public function __construct() { $this->power = new Fight(9, 100); // $this->power = new Force(45); // $this->power = new Shot(99, 50, 2); /* $this->power = array( new Force(45), new Shot(99, 50, 2) ); */ } }
我們需要自己手動的在構造函數內(或者其他方法裏)實例化一系列需要的類,這樣並不好。可以想象,假如需求變更(不同的怪物橫行地球),需要更多的有針對性的新的超能力,或者需要變更超能力的方法,我們必須 重新改造 超人。換句話說就是,改變超能力的同時,我還得重新制造個超人。效率太低了!新超人還沒創造完成世界早已被毀滅。
這時,靈機一動的人想到:爲什麼不可以這樣呢?超人的能力可以被隨時更換,只需要添加或者更新一個芯片或者其他裝置啥的(想到鋼鐵俠沒)。這樣的話就不要整個重新來過了。
對,就是這樣的。
我們不應該手動在 “超人” 類中固化了他的 “超能力” 初始化的行爲,而轉由外部負責,由外部創造超能力模組、裝置或者芯片等(我們後面統一稱爲 “模組”),植入超人體內的某一個接口,這個接口是一個既定的,只要這個 “模組” 滿足這個接口的裝置都可以被超人所利用,可以提升、增加超人的某一種能力。這種由外部負責其依賴需求的行爲,我們可以稱其爲 “控制反轉(IoC)”。
工廠模式,依賴轉移!
當然,實現控制反轉的方法有幾種。在這之前,不如我們先了解一些好玩的東西。
我們可以想到,組件、工具(或者超人的模組),是一種可被生產的玩意兒,生產的地方當然是 “工廠(Factory)”,於是有人就提出了這樣一種模式: 工廠模式。
工廠模式,顧名思義,就是一個類所依賴的外部事物的實例,都可以被一個或多個 “工廠” 創建的這樣一種開發模式,就是 “工廠模式”。
我們爲了給超人制造超能力模組,我們創建了一個工廠,它可以製造各種各樣的模組,且僅需要通過一個方法:
class SuperModuleFactory { public function makeModule($moduleName, $options) { switch ($moduleName) { case 'Fight': return new Fight($options[0], $options[1]); case 'Force': return new Force($options[0]); case 'Shot': return new Shot($options[0], $options[1], $options[2]); } } }
這時候,超人 創建之初就可以使用這個工廠!
class Superman { protected $power; public function __construct() { // 初始化工廠 $factory = new SuperModuleFactory; // 通過工廠提供的方法制造需要的模塊 $this->power = $factory->makeModule('Fight', [9, 100]); // $this->power = $factory->makeModule('Force', [45]); // $this->power = $factory->makeModule('Shot', [99, 50, 2]); /* $this->power = array( $factory->makeModule('Force', [45]), $factory->makeModule('Shot', [99, 50, 2]) ); */ } }
可以看得出,我們不再需要在超人初始化之初,去初始化許多第三方類,只需初始化一個工廠類,即可滿足需求。但這樣似乎和以前區別不大,只是沒有那麼多 new 關鍵字。其實我們稍微改造一下這個類,你就明白,工廠類的真正意義和價值了。
class Superman { protected $power; public function __construct(array $modules) { // 初始化工廠 $factory = new SuperModuleFactory; // 通過工廠提供的方法制造需要的模塊 foreach ($modules as $moduleName => $moduleOptions) { $this->power[] = $factory->makeModule($moduleName, $moduleOptions); } } } // 創建超人 $superman = new Superman([ 'Fight' => [9, 100], 'Shot' => [99, 50, 2] ]);
現在修改的結果令人滿意。現在,“超人” 的創建不再依賴任何一個 “超能力” 的類,我們如若修改了或者增加了新的超能力,只需要針對修改 SuperModuleFactory 即可。擴充超能力的同時不再需要重新編輯超人的類文件,使得我們變得很輕鬆。但是,這纔剛剛開始。
IoC 容器的重要組成 —— 依賴注入
由 “超人” 對 “超能力” 的依賴變成 “超人” 對 “超能力模組工廠” 的依賴後,對付小怪獸們變得更加得心應手。但這也正如你所看到的,依賴並未解除,只是由原來對多個外部的依賴變成了對一個 “工廠” 的依賴。假如工廠出了點麻煩,問題變得就很棘手。
其實大多數情況下,工廠模式已經足夠了。工廠模式的缺點就是:接口未知(即沒有一個很好的契約模型,關於這個我馬上會有解釋)、產生對象類型單一。總之就是,還是不夠靈活。雖然如此,工廠模式依舊十分優秀,並且適用於絕大多數情況。不過我們爲了講解後面的依賴注入 ,這裏就先誇大一下工廠模式的缺陷咯。
我們知道,超人依賴的模組,我們要求有統一的接口,這樣才能和超人身上的注入接口對接,最終起到提升超能力的效果。
事實上,我之前說謊了,不僅僅只有一堆小怪獸,還有更多的大怪獸。嘿嘿。額,這時候似乎工廠的生產能力顯得有些不足 —— 由於工廠模式下,所有的模組都已經在工廠類中安排好了,如果有新的、高級的模組加入,我們必須修改工廠類(好比增加新的生產線):
class SuperModuleFactory { public function makeModule($moduleName, $options) { switch ($moduleName) { case 'Fight': return new Fight($options[0], $options[1]); case 'Force': return new Force($options[0]); case 'Shot': return new Shot($options[0], $options[1], $options[2]); // case 'more': ....... // case 'and more': ....... // case 'and more': ....... // case 'oh no! its too many!': ....... } } }
看到沒。。。噩夢般的感受!
其實靈感就差一步!你可能會想到更爲靈活的辦法!對,下一步就是我們今天的主要配角 —— DI (依賴注入)
由於對超能力模組的需求不斷增大,我們需要集合整個世界的高智商人才,一起解決問題,不應該僅僅只有幾個工廠壟斷負責。不過高智商人才們都非常自負,認爲自己的想法是對的,創造出的超能力模組沒有統一的接口,自然而然無法被正常使用。這時我們需要提出一種契約,這樣無論是誰創造出的模組,都符合這樣的接口,自然就可被正常使用。
interface SuperModuleInterface { /** * 超能力激活方法 * * 任何一個超能力都得有該方法,並擁有一個參數 *@param array $target 針對目標,可以是一個或多個,自己或他人 */ public function activate(array $target); }
上文中,我們定下了一個接口 (超能力模組的規範、契約),所有被創造的模組必須遵守該規範,才能被生產。
其實,這就是 php 中接口( interface )的用處和意義!很多人覺得,爲什麼 php 需要接口這種東西?難道不是 java 、 C# 之類的語言纔有的嗎?這麼說,只要是一個正常的面向對象編程語言(雖然 php 可以面向過程),都應該具備這一特性。因爲一個 對象(object) 本身是由他的模板或者原型 —— 類 (class) ,經過實例化後產生的一個具體事物,而有時候,實現統一種方法且不同功能(或特性)的時候,會存在很多的類(class),這時候就需要有一個契約,讓大家編寫出可以被隨時替換卻不會產生影響的接口。這種由編程語言本身提出的硬性規範,會增加更多優秀的特性。
雖然有些繞,但通過我們接下來的實例,大家會慢慢領會接口帶來的好處。
這時候,那些提出更好的超能力模組的高智商人才,遵循這個接口,創建了下述(模組)類:
/** * X-超能量 */ class XPower implements SuperModuleInterface { public function activate(array $target) { // 這只是個例子。。具體自行腦補 } } /** * 終極炸彈 (就這麼俗) */ class UltraBomb implements SuperModuleInterface { public function activate(array $target) { // 這只是個例子。。具體自行腦補 } }
同時,爲了防止有些 “磚家” 自作聰明,或者一些叛徒惡意搗蛋,不遵守契約胡亂製造模組,影響超人,我們對超人初始化的方法進行改造:
class Superman { protected $module; public function __construct(SuperModuleInterface $module) { $this->module = $module; } }
改造完畢!現在,當我們初始化 “超人” 類的時候,提供的模組實例必須是一個 SuperModuleInterface
接口的實現。否則就會提示錯誤。
正是由於超人的創造變得容易,一個超人也就不需要太多的超能力,我們可以創造多個超人,並分別注入需要的超能力模組即可。這樣的話,雖然一個超人只有一個超能力,但超人更容易變多,我們也不怕怪獸啦!
現在有人疑惑了,你要講的依賴注入呢?
其實,上面講的內容,正是依賴注入。
什麼叫做依賴注入?
本文從開頭到現在提到的一系列依賴,只要不是由內部生產(比如初始化、構造函數 __construct 中通過工廠方法、自行手動 new 的),而是由外部以參數或其他形式注入的,都屬於依賴注入(DI) 。是不是豁然開朗?事實上,就是這麼簡單。下面就是一個典型的依賴注入:
// 超能力模組 $superModule = new XPower; // 初始化一個超人,並注入一個超能力模組依賴 $superMan = new Superman($superModule);
關於依賴注入這個本文的主要配角,也就這麼多需要講的。理解了依賴注入,我們就可以繼續深入問題。慢慢走近今天的主角……
更爲先進的工廠 —— IoC 容器
剛剛列了一段代碼:
$superModule = new XPower; $superMan = new Superman($superModule);
讀者應該看出來了,手動的創建了一個超能力模組、手動的創建超人並注入了剛剛創建超能力模組。呵呵,手動。
現代社會,應該是高效率的生產,乾淨的車間,完美的自動化裝配。
一羣怪獸來了,如此低效率產出超人是不現實,我們需要自動化 —— 最多一條指令,千軍萬馬來相見。我們需要一種高級的生產車間,我們只需要向生產車間提交一個腳本,工廠便能夠通過指令自動化生產。這種更爲高級的工廠,就是工廠模式的昇華 —— IoC 容器。
class Container { protected $binds; protected $instances; public function bind($abstract, $concrete) { if ($concrete instanceof Closure) { $this->binds[$abstract] = $concrete; } else { $this->instances[$abstract] = $concrete; } } public function make($abstract, $parameters = []) { if (isset($this->instances[$abstract])) { return $this->instances[$abstract]; } array_unshift($parameters, $this); return call_user_func_array($this->binds[$abstract], $parameters); } }
這時候,一個十分粗糙的容器就誕生了。現在的確很簡陋,但不妨礙我們進一步提升他。先着眼現在,看看這個容器如何使用吧!
// 創建一個容器(後面稱作超級工廠) $container = new Container; // 向該 超級工廠添加超人的生產腳本 $container->bind('superman', function($container, $moduleName) { return new Superman($container->make($moduleName)); }); // 向該 超級工廠添加超能力模組的生產腳本 $container->bind('xpower', function($container) { return new XPower; }); // 同上 $container->bind('ultrabomb', function($container) { return new UltraBomb; }); // ****************** 華麗麗的分割線 ********************** // 開始啓動生產 $superman_1 = $container->make('superman', 'xpower'); $superman_2 = $container->make('superman', 'ultrabomb'); $superman_3 = $container->make('superman', 'xpower'); // ...隨意添加
看到沒?通過最初的 綁定(bind
) 操作,我們向 超級工廠 註冊了一些生產腳本,這些生產腳本在生產指令下達之時便會執行。發現沒有?我們徹底的解除了 超人 與 超能力模組 的依賴關係,更重要的是,容器類也絲毫沒有和他們產生任何依賴!我們通過註冊、綁定的方式向容器中添加一段可以被執行的回調(可以是匿名函數、非匿名函數、類的方法)作爲生產一個類的實例的 腳本 ,只有在真正的 生產(make
) 操作被調用執行時,纔會觸發。
這樣一種方式,使得我們更容易在創建一個實例的同時解決其依賴關係,並且更加靈活。當有新的需求,只需另外綁定一個“生產腳本”即可。
實際上,真正的 IoC 容器更爲高級。我們現在的例子中,還是需要手動提供超人所需要的模組參數,但真正的 IoC 容器會根據類的依賴需求,自動在註冊、綁定的一堆實例中搜尋符合的依賴需求,並自動注入到構造函數參數中去。Laravel 框架的服務容器正是這麼做的。實現這種功能其實理論上並不麻煩,但我並不會在本文中寫出,因爲……我懶得寫。
不過我告訴大家,這種自動搜尋依賴需求的功能,是通過反射(Reflection)實現的,恰好的,php 完美的支持反射機制!關於反射,php 官方文檔有詳細的資料,並且中文翻譯基本覆蓋,足夠學習和研究:
http://php.net/manual/zh/book.reflection.php
現在,到目前爲止,我們已經不再懼怕怪獸們了。高智商人才集思廣益,井井有條,根據接口契約創造規範的超能力模組。超人開始批量產出。最終,人人都是超人,你也可以是哦!
重新審視 Laravel 的核心
現在,我們開始慢慢解讀 Laravel 的核心。其實,Laravel 的核心就是一個 IoC 容器,也恰好是我之前所說的高級的 IoC 容器。
可以說,Laravel 的核心本身十分輕量,並沒有什麼很神奇很實質性的應用功能。很多人用到的各種功能模塊比如 Route(路由)、Eloquent ORM(數據庫 ORM 組件)、Request(請求)以及 Response(響應)等等等等,實際上都是與核心無關的類模塊提供的,這些類從註冊到實例化,最終被你所使用,其實都是 Laravel 的服務容器負責的。
我們以大家最常見的 Route 類作爲例子。大家可能經常見到路由定義是這樣的:
Route::get('/', function() { // bla bla bla... });
實際上, Route 類被定義在這個命名空間:Illuminate\Routing\Router
,文件 vendor/laravel/framework/src/Illuminate/Routing/Router.php
。
我們通過打開發現,這個類的這一系列方法,如 get
,post
,any
等都不是靜態(static
)方法,這是怎麼一回事兒?不要急,我們繼續。
服務提供者
我們在前文介紹 IoC 容器的部分中,提到了,一個類需要綁定、註冊至容器中,才能被“製造”。
對,一個類要被容器所能夠提取,必須要先註冊至這個容器。既然 Laravel 稱這個容器叫做服務容器,那麼我們需要某個服務,就得先註冊、綁定這個服務到容器,那麼提供服務並綁定服務至容器的東西,就是服務提供者(Service Provider)。
雖然,綁定一個類到容器不一定非要通過服務提供者。
但是,我們知道,有時候我們的類、模塊會有需要其他類和組件的情況,爲了保證初始化階段不會出現所需要的模塊和組件沒有註冊的情況,Laravel 將註冊和初始化行爲進行拆分,註冊的時候就只能註冊,初始化的時候就是初始化。拆分後的產物就是現在的服務提供者。
服務提供者主要分爲兩個部分,register
(註冊) 和 boot
(引導、初始化),具體參考文檔。register
負責進行向容器註冊“腳本”,但要注意註冊部分不要有對未知事物的依賴,如果有,就要移步至 boot
部分。
門面(Facade)
我們現在解答之前關於 Route 的方法爲何能以靜態方法訪問的問題。實際上這個問題文檔上有寫,簡單說來就是模擬一個類,提供一個靜態魔術方法__callStatic
,並將該靜態方法映射到真正的方法上。
我們使用的 Route 類實際上是 Illuminate\Support\Facades\Route
通過 class_alias()
函數創造的別名而已,這個類被定義在文件 vendor/laravel/framework/src/Illuminate/Support/Facades/Route.php
。
我們打開文件一看……誒?怎麼只有這麼簡單的一段代碼呢?
<?php namespace Illuminate\Support\Facades; /** * @see \Illuminate\Routing\Router */ class Route extends Facade { /** * Get the registered name of the component. * * @return string */ protected static function getFacadeAccessor() { return 'router'; } }
其實仔細看,會發現這個類繼承了一個叫做 Facade
的類,到這裏謎底差不多要解開了。
上述簡單的定義中,我們看到了 getFacadeAccessor
方法返回了一個 route
,這是什麼意思呢?事實上,這個值被一個 ServiceProvider
註冊過,大家應該知道註冊了個什麼,當然是那個真正的路由類!
有人會問,Facade 是怎麼實現的。我並不想說得太細,一個是我懶,另一個原因就是,自己發現一些東西更容易理解,並不容易忘記。很多細節我已經說了,建議大家自行去研究。