swoft| 源码解读系列二: 启动阶段, swoft 都干了些啥?

date: 2018-8-01 14:22:17
title: swoft| 源码解读系列二: 启动阶段, swoft 都干了些啥?
description: 阅读 sowft 框架源码, 了解 sowft 启动阶段的那些事儿

小伙伴刚接触 swoft 的时候会感觉 压力有点大, 更直观的说法是 难. 开发组是不赞成 难 这个说法的, swoft 的代码都是 php 实现的, 而 php 又是 世界上最好的语言, swoft 的代码阅读起来是很轻松的.

之后开发组会用 系列源码 解读文章, 深入解析 swoft. 我们相信, 这会成为一段轻松之旅.

swoft 源码解读系列一: 好难! swoft demo 都跑不起来怎么破? docker 了解一下呗~
swoft 源码解读系列二: 启动阶段, swoft 都干了些啥?

附上社区小伙伴 随风 制作的流程图:

程序入口

看过 官方文档-服务启动与管理 章节, 就知道 swoft 的入口时 php bin/swoft start, 用来启动 http server. 运行这个命令, 就为我们打开了新世界的大门

root@e38a7e5aff40 /v/w/s/swoft# ps aux
PID   USER     TIME   COMMAND
    1 root       0:00 php -a
  708 root       0:01 php-swoft master process (bin/swoft)
  709 root       0:00 php-swoft manager process
  711 root       0:01 php-swoft task process
  712 root       0:01 php-swoft worker process
  713 root       0:49 php-swoft reload process
  779 root       0:00 ps aux

熟悉 swoole-wiki 的小伙伴, 就能看到熟悉的:

• master 进程
• manager 进程
• worker 进程
• task-worker 进程

swoole-wiki 上的 运行流程图 和 进程/线程结构图 值得细细品味, 这是我们之后理解和使用 swoole 进行服务器开发的基础, 这里按下暂时不表.

而我们为了弄懂 swoft启动阶段都干了些啥, 可以直接运行 php bin/swoft, 慢慢 调试/输出 即可. 是的, 没有什么高级技巧, var_dump() + die() 即可

使用工具阅读源码的小技巧

没错, 这个工具就是 phpstorm, 没使用 phpstorm 的小伙伴赶紧用起来, 下面以 window 下的快捷键为例:

• 快捷键说明: C->ctrl A->alt S->shift
• C-b / C-鼠标点击: 跳转到方法/函数定义的地方
• C-A-左右方向键: 切换光标前后所在的位置
• C-e: 查看最近打开的文件
• C-q: 查看函数的注释说明(知道写注释有多重要了吧)
• C-p: 查看函数的参数(还是注释的重要性)

还有很多好用的功能, 请查看菜单栏的 navigate 菜单栏, 去发现惊喜吧~

PS: 注释! 注释! 注释!

入口源码: bootstrap

bin/swoft 文件很简单:

#!/usr/bin/env php
<?php
require_once __DIR__ . '/bootstrap.php';
$console = new \Swoft\Console\Console();
$console->run();

我们先来看 bin/bootstrap.php:

require_once dirname(__DIR__) . '/vendor/autoload.php';
require_once dirname(__DIR__) . '/config/define.php';

// init the factory of bean
\Swoft\Bean\BeanFactory::init();

/* @var \Swoft\Bootstrap\Boots\Bootable $bootstrap*/
$bootstrap = \Swoft\App::getBean(\Swoft\Bootstrap\Bootstrap::class);
$bootstrap->bootstrap();

第一步加载 composer 的 autoload 文件, 使用 composer 的同学应该都知道吧, 不过你知道 autoload 的原理么?

第二步是 config/define.php 文件, 我们进去看看:

// Project base path
! defined('BASE_PATH') && define('BASE_PATH', dirname(__DIR__, 1));

// Register alias
$aliases = [
    '@root'       => BASE_PATH,
];

\Swoft\App::setAliases($aliases);

做了 2 件事:

• 定义 PHP 常量
• swoft 的别名机制

swoft 的第一个特性 -- 别名机制 来了. 挺新鲜的词儿, 本质很简单 -- 字符串替换 而已, 比如上面我们设置 @root, 我们直接打印看看:

$tmp = \Swoft\App::getAlias('@root');
var_dump($tmp);die;

root@e38a7e5aff40 /v/w/s/swoft# php bin/swoft
string(21) "/var/www/swoole/swoft"

使用看看:

$tmp1 = \Swoft\App::getAlias('@root');
$tmp2 = \Swoft\App::getAlias('@root/foo/bar');
var_dump($tmp1, $tmp2);die;

root@e38a7e5aff40 /v/w/s/swoft# php bin/swoft
string(21) "/var/www/swoole/swoft"
string(29) "/var/www/swoole/swoft/foo/bar"

目前 swoft 中的别名机制在用在 文件目录/路径 上, 熟悉 yii框架 的小伙伴知道, yii中别名机制用的场景更多一些, 还能拼接 url 等地方. 不过不管使用多少场景, 本质都是 字符串替换.

那为什么不直接使用 PHP常量 这种常规方式, 而要使用别名机制呢? 别名机制不是更优雅么

框架核心: BeanFactory

到了框架的核心部分了, 阅读这块的代码要有耐心一点:

// init the factory of bean
\Swoft\Bean\BeanFactory::init();

进入 init(), 先看第一个:

$properties = self::getProperties(); // 获取 property 配置
var_dump($properties);die;

看源码和调试验证辅助: 读取 config/properties 下的配置(文件), merge 到同一个数组里了

再看第二步, 核心的核心, 容器Container 来了, 这里不再赘述 依赖注入DI/控制反转IoC 等基础知识, 不熟悉的小伙伴要去补补哦~

self::$container = new Container();
self::$container->setProperties($properties);
self::$container->autoloadServerAnnotation();

    /**
     * Register the annotation of server
     */
    public function autoloadServerAnnotation()
    {
        $bootScan = $this->getScanNamespaceFromProperties('bootScan'); // 获取 property 配置中的 bootScan 配置项
        var_dump($bootScan);
        $resource = new ServerAnnotationResource($this->properties);
        $resource->addScanNamespace($bootScan); // 关键在这一句, 要扫描哪些命名空间(文件)
        $definitions = $resource->getDefinitions();
        var_dump($definitions);die;

        $this->definitions = array_merge($definitions, $this->definitions);
    }

重点来看看 $resource->addScanNamespace($bootScan)

注解的前半生: 要扫描哪些文件

$resource->addScanNamespace($bootScan) 继承了抽象基类绕了一下, 最后其实走到了这里

<?php

namespace Swoft\Bean\Resource;

use Swoft\App;
use Swoft\Helper\ComponentHelper;

/**
 * The annotation resource of server
 */
class ServerAnnotationResource extends AnnotationResource
{
    /**
     * Register the scaned namespace
     */
    public function registerNamespace() // 继承了抽象基类绕了一下, 最后其实走到了这里
    {
        $swoftDir      = dirname(__FILE__, 5); // 默认扫描路径, swoft 框架各个组件目录
        var_dump($swoftDir);
        var_dump(App::getAlias('@vendor/swoft')); // 使用 alias 可以得出一样的结果, 可以思考一下为什么这里不用别名机制呢?
        $componentDirs = scandir($swoftDir);
        foreach ($componentDirs as $component) {
            if ($component == '.' || $component == '..') {
                continue;
            }

            $componentDir = $swoftDir . DS . $component;
            $componentCommandDir = $componentDir . DS . 'src';
            if (! is_dir($componentCommandDir)) {
                continue;
            }

            $ns = ComponentHelper::getComponentNamespace($component, $componentDir);
            $this->componentNamespaces[] = $ns;

            // console component
            if ($component == $this->consoleName) { // console 组件特殊处理
                $this->scanNamespaces[$ns] = $componentCommandDir;
                continue;
            }

            foreach ($this->serverScan as $dir) { // 预定义的命名空间
                $scanDir = $componentCommandDir . DS . $dir;
                if (!is_dir($scanDir)) {
                    continue;
                }

                $scanNs                        = $ns . "\\" . $dir;
                $this->scanNamespaces[$scanNs] = $scanDir;
            }
        }
    }
}

    /**
     * @var array
     */
    protected $serverScan
        = [
            'Command',
            'Bootstrap',
            'Aop',
        ];

// $this->scanNamespaces 的内容示例
  ["Swoft\WebSocket\Server\Bootstrap"]=>
  string(65) "/var/www/swoole/swoft/vendor/swoft/websocket-server/src/Bootstrap"

恭喜你, 到这里你已经理解了一半的注解功能:

• swoft 框架是由一个一个功能组件组成, 详细内容可以移步 swoft框架组件化改造
• 默认扫描注解包含 2 部分内容:
  config/properties 下 bootScan 配置的命名空间
  swoft所有组件下的 Command Bootstrap Aop 命名空间, 其中 console 组件特殊处理

如果到这里你感觉比较难理解, 你需要补充一下基础知识:

• composer 基础知识: autoload 机制, 命名空间
• swoft 组件相关知识, 在 composer 基础知识之上

另外, 上面加的测试代码 var_dump(App::getAlias('@vendor/swoft'));, 可以思考一下 swoft 的别名机制就是为了解决 路径问题, 为什么这里又不用呢?

注解的后半生: 扫描出的结果

$definitions = $resource->getDefinitions(); 对应的内容:

    /**
     * 获取已解析的配置beans
     *
     * @return array
     * <pre>
     * [
     *     'beanName' => ObjectDefinition,
     *      ...
     * ]
     * </pre>
     */
    public function getDefinitions()
    {

        // 获取扫描的PHP文件
        $classNames     = $this->registerLoaderAndScanBean(); // 扫描上一步注册进来的命名空间
        $fileClassNames = $this->scanFilePhpClass(); // 额外配置的扫描文件, 大家可以尝试一下在哪配置的哦
        $classNames     = array_merge($classNames, $fileClassNames); // 获取到所有需要扫面的类

        foreach ($classNames as $className) {
            $this->parseBeanAnnotations($className); // 解析bean注解
        }
        $this->parseAnnotationsData(); // 解析注解数据, 存放到 $this->definitions 中

        return $this->definitions; // 最后, 我们使用这个就可以获取到注解解析出来的了类啦
    }

// 看一看注解解析出来的例子
  ["Swoft\WebSocket\Server\Bootstrap\CoreBean"]=>
  object(Swoft\Bean\ObjectDefinition)#126 (7) {
    ["name":"Swoft\Bean\ObjectDefinition":private]=>
    string(41) "Swoft\WebSocket\Server\Bootstrap\CoreBean"
    ["className":"Swoft\Bean\ObjectDefinition":private]=>
    string(41) "Swoft\WebSocket\Server\Bootstrap\CoreBean"
    ["scope":"Swoft\Bean\ObjectDefinition":private]=>
    int(1)
    ["ref":"Swoft\Bean\ObjectDefinition":private]=>
    string(0) ""
    ["constructorInjection":"Swoft\Bean\ObjectDefinition":private]=>
    NULL
    ["propertyInjections":"Swoft\Bean\ObjectDefinition":private]=>
    array(0) {
    }
    ["methodInjections":"Swoft\Bean\ObjectDefinition":private]=>
    array(0) {
    }
  }

这里隐藏了扫描不同类型注解的细节, 因为我们后面阅读不同组件源码时会一一遇到, 这里只要理解大致原理即可

后面的 2 句比较简单:

$definition = self::getServerDefinition();
self::$container->addDefinitions($definition);

    /**
     * @return array
     * @throws \InvalidArgumentException
     */
    private static function getServerDefinition(): array
    {
        $file             = App::getAlias('@console');
        $configDefinition = [];

        if (\is_readable($file)) {
            $configDefinition = require_once $file;
        }

        $coreBeans  = self::getCoreBean(BootBeanCollector::TYPE_SERVER);
        var_dump($coreBeans);die;

        return ArrayHelper::merge($coreBeans, $configDefinition);
    }

简单打印一下就可以知道结果:

root@e38a7e5aff40 /v/w/s/swoft# php bin/swoft
array(1) {
  ["commandRoute"]=>
  array(1) {
    ["class"]=>
    string(35) "Swoft\Console\Router\HandlerMapping"
  }
}

大功告成: 初始化 Bean

self::$container->initBeans(); // 进去查看

    /**
     * @throws \InvalidArgumentException
     * @throws \ReflectionException
     */
    public function initBeans()
    {
        $autoInitBeans = $this->properties['autoInitBean'] ?? false;
        if (!$autoInitBeans) {
            return;
        }

        // 循环初始化
        foreach ($this->definitions as $beanName => $definition) {
            $this->get($beanName);
        }
    }

    /**
     * 获取一个bean
     *
     * @param string $name 名称
     *
     * @return mixed
     * @throws \ReflectionException
     * @throws \InvalidArgumentException
     */
    public function get(string $name)
    {
        // 已经创建
        if (isset($this->singletonEntries[$name])) { // 单例, 初始化过就直接返回
            return $this->singletonEntries[$name];
        }

        // 未定义
        if (!isset($this->definitions[$name])) {
            throw new \InvalidArgumentException(sprintf('Bean %s not exist', $name));
        }

        /* @var ObjectDefinition $objectDefinition */
        $objectDefinition = $this->definitions[$name];

        return $this->set($name, $objectDefinition); // 没有初始化则进行初始化
    }

    /**
     * 创建bean
     *
     * @param string           $name             名称
     * @param ObjectDefinition $objectDefinition bean定义
     *
     * @return object
     * @throws \ReflectionException
     * @throws \InvalidArgumentException
     */
    private function set(string $name, ObjectDefinition $objectDefinition)
    {
        // bean创建信息
        $scope             = $objectDefinition->getScope();
        $className         = $objectDefinition->getClassName();
        $propertyInjects   = $objectDefinition->getPropertyInjections();
        $constructorInject = $objectDefinition->getConstructorInjection();

        if ($refBeanName = $objectDefinition->getRef()) {
            return $this->get($refBeanName);
        }

        // 构造函数
        $constructorParameters = [];
        if ($constructorInject !== null) {
            $constructorParameters = $this->injectConstructor($constructorInject);
        }

        $reflectionClass = new \ReflectionClass($className);
        $properties      = $reflectionClass->getProperties();

        // new实例
        $isExeMethod = $reflectionClass->hasMethod($this->initMethod);
        $object      = $this->newBeanInstance($reflectionClass, $constructorParameters);

        // 属性注入
        $this->injectProperties($object, $properties, $propertyInjects);

        // 执行初始化方法
        if ($isExeMethod) {
            $object->{$this->initMethod}();
        }

        if (!$object instanceof AopInterface) {
            $object = $this->proxyBean($name, $className, $object);
        }

        // 单例处理
        if ($scope === Scope::SINGLETON) {
            $this->singletonEntries[$name] = $object;
        }

        return $object;

    }

Bean 初始化的所有细节都在这里了:

• 注解解析后获取到的类相关的所有信息
• 注入构造函数(construct)
• 初始化类(new), 此时会执行构造函数
• 注入属性(property)
• 执行初始化方法, 这就是为什么 Bean 里面定义的 init() 也会执行的
• AOP处理, 找到实际代理的类
• 单例处理
• 返回生成好的 Bean 对象

到这里 整个 swoft 核心中的核心 就已经呈现在你面前了, 总结起来也很简单:

• swoft启动时要去哪里扫描注解
• swoft扫描到的注解如何初始化 Bean

有了 \Swoft\Bean\BeanFactory::init(); 以后, 我们需要使用 Bean, 只需要:

\Swoft\Bean\BeanFactory::getBean('xxx');

// 下面的写法只是一层封装而已
\Swoft\App::getBean('xxx');

    /**
     * get bean
     *
     * @param string $name 名称
     *
     * @return mixed
     */
    public static function getBean(string $name)
    {
        return ApplicationContext::getBean($name);
    }

bootstrap阶段的最后: 各项配置

通过在合适的地方打印:

/* @var \Swoft\Bootstrap\Boots\Bootable $bootstrap*/
$bootstrap = \Swoft\App::getBean(\Swoft\Bootstrap\Bootstrap::class);
var_dump($bootstrap);
$bootstrap->bootstrap();

    /**
     * bootstrap
     */
    public function bootstrap()
    {
        $bootstraps = BootstrapCollector::getCollector(); // 需要执行哪些 bootstrap
        var_dump($bootstraps);die;
        $temp = \array_column($bootstraps, 'order');

        \array_multisort($temp, SORT_ASC, $bootstraps);

        foreach ($bootstraps as $bootstrapBeanName => $name){
            /* @var Bootable $bootstrap*/
            $bootstrap = App::getBean($bootstrapBeanName);
            $bootstrap->bootstrap();
        }
    }

结果如下:

root@e38a7e5aff40 /v/w/s/swoft# php bin/swoft
object(Bootstrap_5b6dd8716a6dc)#209 (1) {
  ["__handler_5b6dd8716a6dc":"Bootstrap_5b6dd8716a6dc":private]=>
  object(Swoft\Proxy\Handler\AopHandler)#188 (1) { # 用到了 aop
    ["target":"Swoft\Proxy\Handler\AopHandler":private]=>
    object(Swoft\Bootstrap\Bootstrap)#186 (0) {
    }
  }
}
array(3) { # 真正执行的 bootstrap
  ["Swoft\Bootstrap\Boots\InitPhpEnv"]=> # init php env
  array(2) {
    ["name"]=>
    string(0) ""
    ["order"]=>
    int(2)
  }
  ["Swoft\Bootstrap\Boots\LoadEnv"]=> # 加载 .env 文件
  array(2) {
    ["name"]=>
    string(0) ""
    ["order"]=>
    int(1)
  }
  ["Swoft\Bootstrap\Boots\LoadInitConfiguration"]=> # 加载 config 目录的其他配置
  array(2) {
    ["name"]=>
    string(0) ""
    ["order"]=>
    int(3)
  }
}

至此, bootstrap 阶段的所有工作就完成了

swoft 中的 bean 到底是啥咧

回答 bean 是啥之前, 先记住: 一切皆对象

我们使用对面对象的方式来对问题进行抽象, 并使用抽象出来的类实例化后的对象来解决问题, 而实例化后的对象, 就是 swoft 中一个又一个的 Bean

回顾我们整个 bootstrap 阶段, 可以概括为自动化做了 2 件事情:

• 根据默认的注解扫描机制, 实例化 Bean
• 根据 config/ .env 等配置中中的 bean/property, 对 swoft 中的 Bean 进行配置(实例化 Bean, 或者配置 Bean 的 property)

这样通过配置来示例化类和配置对象属性的方式, 在 php 框架中大型其道, 典型的如 yii/laravel.