反射是编程语言的高级特性,能在运行时让代码有感知代码的能力。PHP自5起支持反射机制,其是各种OOP框架底层实现的重要支撑。
反射
从一个简单的例子理解反射:人有五官四肢,但鲜有人清楚人体内部的经脉走向、骨骼构造。如果你修仙顺利,在丹田深处练出元婴,那么就通过元婴透析身体内部的构造。理解内部构造后,还可以让元婴指引体内真气在经脉的流向,早日修成正果。
如其名,反射是(从镜子里)照出自身。我们写代码,告诉代码怎么运行,事件发生在编译期。代码运行期间,代码如何知道自己的结构以及能力呢?反射机制相当于代码的元婴,使代码能够感知自身结构,并可(部分)改变运行行为。
与运行时类型信息(Runtime Type Informatiion, RTTI)不同,反射重点在运行时检测、感知、改变自身的结构和行为。反射是元编程(metaprogramming)的重要组成部分。
PHP反射API
反射不是语法分析,不操作表达式、代码语句。反射获取的是代码的结构,即函数、类这些构件的结构。PHP中的反射API均以Reflection
开头(接口Reflector
除外),重点在函数和类两种结构。而函数可以看成类的成员函数(多一个隐式的this参数)或者静态成员函数(public
类型),所以了解反射API可从类信息的ReflectionClass
开始。
ReflectionClass提供了以下获取类基本信息的接口:
getProperties
:获取成员变量/属性,返回一个ReflectionProperty
数组;ReflectionProperty
类中有对属性详细说明的API:是否默认属性(isDefault),是否私有属性(isPrivate)等。同时ReflectionClass
还提供获取特定类别属性的API:getDefaultProperties
,getStaticProperties
;
getConstants
:获取类中定义的常量;
getMethods
:获取类中定义的方法,返回一个ReflectionMethod数组;ReflectionMethod将在下文讲解;
getInterfaces
:获取类实现的接口;
getParentClass
:获取父类的ReflectionClass实例。
在反射中,类、接口、特性不分家,所以ReflectionClass
提供类型判定API:isInterface
、isTrait
。
除了以上基本信息,ReflectionClass
(包括ReflectionMethod/ReflectionFunction
)还提供了一些不可思议的能力:
getDocComment
:获取类的文档注释信息;
getFilename
:获取类定义的文件;
getStartLine
: 获取类定义的起始行号;
getEndLine
: 获取类定义的结束行号;
getModifiers
:获取类定义的修饰符,其意义名字可通过Reflection::getModifierNames得到,例如:abstract,final。
如果说前述的类结构信息可以通过现有的API获取(method_exits/property_exits
等),上面列出的功能基本上只能通过反射API获取(PHP文件中定义的类并且知道定义文件,可以利用token_get_all
得到相同结果,但是实现非常复杂)。这些行为发生在运行期间。由此可见反射API在分析类结构信息功能上的强大。
除了ReflectionClass
,ReflectionMethod
和ReflectionFunction
是另外反射中另外两个重要的类。函数(function
)定义在类外部,方法(method
)定义在类内部,两者其实同源,在反射API中有共同的父类:ReflectionFunctionAbstract
。ReflectionFunctionAbstract
有两者的大部分API,并且基本上是最重要的API。其中最值得关注的是其参数信息的API:getParameters
。其获取函数的参数信息,返回一个ReflectionParameter
数组。结合getParameters
和ReflectionParameter
,函数(方法)的结构基本上就清晰了。
API操作
知道人体构造和体内真气分布,你可以引导真气到手指,练成一阳指、六脉神剑、弹指神通、九阴白骨爪等;也可以让真气汇聚,冲破任督二脉,开辟洞天;还可以逆转全身经脉,练成蛤蟆功…内省的好处可见一斑。
反射让代码感知自身结构,有什么好处呢?反射API提供了三种在运行时对代码操作的能力:
- 设置访问控制权:
setAccessible
。可获取私有的方法/属性。注意:setAccessible
只是让方法/成员变量可以invoke/getValue/setValue
,并不代表类定义的访问存取权限改变;
- 调用函数/方法:
invoke/invokeArgs
。配合获取函数参数的API,可以安全的传参和调用函数,call_user_func(_array)
的增强版;
- 不依赖构造函数生成实例:
newInstanceWithoutConstructor
。
以单例来说一下反射API的功能,单例类代码如下:
# foo.php
class Foo {
private static $id;
private static $instance;
private function __construct() {
++ self::$id;
fwrite(STDOUT, "construct, instance id: " . self::$id . "\n");
}
public static function getSingleton() {
if (self::$instance === null) {
self::$instance = new self();
}
return self::$instance;
}
}
在Foo
类中,构造函数是私有,获取实例只能通过getSingleton
方法,并且获取到的是单例。但在反射API加持下,能获取多个实例:
$instance1 = Foo::getSingleton();
var_dump($instance1);
$class = new ReflectionClass("Foo");
$constructor = $class->getConstructor();
if ((ReflectionProperty::IS_PUBLIC $constructor->getModifiers()) === 0) {
$constructor->setAccessible(true);
}
$instance2 = $class->newInstanceWithoutConstructor();
$constructor->invoke($instance2);
var_dump($instance2);
# 脚本执行结果
construct, instance id: 1
object(Foo)#1 (0) {
}
construct, instance id: 2
object(Foo)#4 (0) {
}
我们成功的生成了两个实例,并调用构造函数完成对象初始化。如果没有反射API,这几乎是不可能完成的工作。
除了这三种操作,反射API几乎已无在运行时动态改变代码的行为。但作为动态语言,PHP内置了将数据转换成代码执行的能力(例如create_function/eval
、动态函数名调用)。而PHP的好基友JavaScript则可以随时在运行时改变任意函数的行为:
PHP作为最好的语言,理应能做到在运行时动态增减/改变函数定义。这就需要用到另一个PHP核心开发者“Dmitry Zenovich”打造的大杀器:runkit
拓展。这部分内容不属于反射,加之本人了解不深,不再详述。
对比
整理一下反射API和函数式API在功能上的差异:
功能 |
函数式API |
反射API |
函数是否存在 |
function_exists |
ReflectionFunction |
类是否存在 |
class_exits |
ReflectionClass |
方法是否存在 |
method_exits |
ReflectionMethod |
变量/属性是否存在 |
property_exits |
ReflectionProperty |
获取类变量 |
get_class_vars |
ReflectionClass::getProperties |
获取类方法 |
get_class_methods |
ReflectionClass::getMethods |
获取类常量 |
— |
ReflectionClass::RegetReflectionConstant(s) |
获取函数/方法参数信息 |
— |
ReflectionFunction/Method::getParameters |
获取函数/方法返回值 |
— |
ReflectionFunction/Method::getReturnType |
类使用的特性 |
class_uses |
ReflectionClass::getTraits |
获取父类 |
class_parents |
ReflectionClass::getParentClass |
获取类实现的接口 |
class_implements |
ReflectionClass::getInterfaceNames |
获取类所在名字空间 |
__NAMESPACE__ |
ReflectionClass::getNamespaceName |
函数调用 |
call_user_func(_array) |
ReflectionMethod(Function)::invoke(Args) |
获取类名 |
__CLASS__/::class |
ReflectionClass::getName |
获取函数名 |
__METHOD__/__FUNCTION__ |
ReflectionFunction/Method::getName |
获取类/常量/变量/方法修饰符 |
— |
ReflectionClass/Constant/Property/Method::getModifiers |
获取所在文件 |
__FILE__ |
ReflectionClass/Constant/Function/Method::getFileName |
获取所在行(范围) |
— |
ReflectionClass/Function/Method::getStartLine/getEndLine |
获取文档 |
— |
ReflectionClass/Function/Method::getDocComment |
|
extension_loaded |
ReflectionZendExtension |
拓展 |
get_loaded_extensions |
ReflectionExtension |
|
get_extension_funcs |
从上表可以看出反射API较函数式API能提供更全面的信息。还需要注意到__FILE__
这类魔术常量是编译期的工作,不是运行时的能力。
同时给出RTTI的函数式API和反射API在功能上的差异:
功能 |
函数式API |
反射API |
类型判断 |
is_int/is_bool/is_array等 |
— |
获取对象的类名 |
get_class |
ReflectionObject::getName |
获取对象父类 |
get_parent_class |
ReflectionObject::getParentClass |
类型/继承检测 |
instanceof/is_a/is_subclass_of |
ReflectionObject::isInstance/isSubclassOf |
生成器 |
— |
ReflectionGenerator |
总结
本文对PHP中的反射机制做了简要总结,并与在运行时获取代码信息的函数式API做了对比。即使你token_get_all
用得再熟练,preg_match
等文本操作用得再顺手,反射API仍有其独到一面,值得了解。如本人之前博文“PHP中的重载”所言,有了反射,function_exits/class_exits
、call_user_func
这些函数应该可以退休。但是考虑到兼容、使用便利、运行效率等因素,许多框架仍然依赖这些API。
感谢阅读,欢迎指正!
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