php流(Stream)的概述與使用介紹


在現代 PHP 特性中,流或許是最出色但使用率最低的。雖然 PHP 4.3 就引入了流,但是很多開發者並不知道流的存在,因為人們很少提及流,而且流的文檔也很匱乏。PHP 官方文檔對流的解釋如下:

流的作用是提供統一的公共函數來處理文件、網絡和數據壓縮等操作。簡單而言,流是具有流式行為的資源對象,也就是說,流可以線性讀寫,並且可以通過 fseek() 之類的函數定位到流中的任何位置。

可能看完這段解釋后還是雲里霧里,我們簡化一下,流的作用是在出發地和目的地之間傳輸數據。出發地和目的地可以是文件、命令行進程、網絡連接、ZIP 或 TAR 壓縮文件、臨時內存、標准輸入或輸出,或者是通過 PHP 流封裝協議實現的任何其他資源。

如果你讀寫過文件,就用過流;如果你從 php://stdin 讀取過數據,或者把輸入寫入 php://stdout,也用過流。流為 PHP 的很多 IO 函數提供了底層實現,如 file_get_contents、fopn、fread 和 fwrite 等。PHP 的流函數提供了不同資源的統一接口。

我們可以把流比作管道,把水(資源數據)從一個地方引到另一個地方。在水從出發地到目的地的過程中,我們可以過濾水,可以改變水質,可以添加水,也可以排出水。

流封裝協議

流式數據的種類各異,每種類型需要獨特的協議,以便讀寫數據,我們稱這些協議為流封裝協議。例如,我們可以讀寫文件系統,可以通過 HTTP、HTTPS 或 SSH 與遠程 Web 服務器通信,還可以打開並讀寫 ZIP、RAR 或 PHAR 壓縮文件。這些通信方式都包含下述相同的過程:

1.開始通信
2.讀取數據
3.寫入數據
4.結束通信

雖然過程是一樣的,但是讀寫文件系統中文件的方式與收發 HTTP 消息的方式有所不同,流封裝協議的作用是使用通用的接口封裝這種差異。

每個流都有一個協議和一個目標。指定協議和目標的方法是使用流標識符:<scheme>://<target>,其中 <scheme> 是流的封裝協議,<target> 是流的數據源。

http://流封裝協議

下面使用 HTTP 流封裝協議創建了一個與 Flicker API 通信的 PHP 流:

<?php
$json = file_get_contents(
    'http://api.flickr.com/services/feeds/photos_public.gne?format=json'
);

 

不要以為這是普通的網頁 URL,file_get_contents() 函數的字符串參數其實是一個流標識符。http 協議會讓 PHP 使用 HTTP 流封裝協議,在這個參數中,http 之后是流的目標。

注:很多 PHP 開發者可能並不知道普通的 URL 其實是 PHP 流封裝協議標識符的偽裝。
file://流封裝協議

我們通常使用 file_get_contents()、fopen()、fwrite() 和 fclose() 等函數讀寫文件系統,因為 PHP 默認使用的流封裝協議是 file://,所以我們很少認為這些函數使用的是 PHP 流。下面的示例演示了使用 file:// 流封裝協議創建一個讀寫 /etc/hosts 文件的流:

$handle = fopen('file:///etc/hosts', 'rb');
while (feof($handle) !== TRUE) {
    echo fgets($handle);
}
fclose($handle);
 

我們通常會省略掉 file:// 協議,因為這是 PHP 使用的默認值。

php://流封裝協議

編寫命令行腳本的 PHP 開發者會感激 php:// 流封裝協議,這個流封裝協議的作用是與 PHP 腳本的標准輸入、標准輸出和標准錯誤文件描述符通信。我們可以使用 PHP 提供的文件系統函數打開、讀取或寫入下面四個流:

1.php://stdin:這是個只讀 PHP 流,其中的數據來自標准輸入。PHP 腳本可以使用這個流接收命令行傳入腳本的信息;
2.php://stdout:把數據寫入當前的輸出緩沖區,這個流只能寫,無法讀或尋址;
3.php://memory:從系統內存中讀取數據,或者把數據寫入系統內存。缺點是系統內存有限,所有使用 php://temp 更安全;
4.php://temp:和 php://memory 類似,不過,沒有可用內存時,PHP 會把數據寫入這個臨時文件。

其他流封裝協議

PHP 和 PHP 擴展還提供了很多其他流封裝協議,例如,與 ZIP 和 TAR 壓縮文件、FTP 服務器、數據壓縮庫、Amazon API、Dropbox API 等通信的流封裝協議。需要注意的是,PHP 中的 fopen()、fgets()、fputs()、feof() 以及 fclose() 等函數不僅可以用來處理文件系統中的文件,還可以在所有支持這些函數的流封裝協議中使用。

注:更多流封裝協議,請參考官方網站:http://php.net/manual/zh/wrappers.php

自定義流封裝協議

我們還可以自己編寫 PHP 流封裝協議。PHP 提供了一個示例 StreamWrapper 類,演示如何編寫自定義的流封裝協議,支持部分或全部 PHP 文件系統函數。關於如何編寫,具體請參考以下文檔:

http://php.net/manual/zh/class.streamwrapper.php
http://php.net/manual/zh/stream.streamwrapper.example-1.php

流上下文

有些 PHP 流能夠接受一系列可選的參數,這些參數叫流上下文,用於定制流的行為。不同的流封裝協議使用的流上下文有所不同,流上下文使用 stream_context_create() 函數創建,這個函數返回的上下文對象可以傳入大多數文件系統函數。

例如,你知道可以使用 file_get_contents() 發送 HTTP POST 請求嗎?使用一個流上下文對象即可實現:

$requestBody = '{"username":"nonfu"}';
$context = stream_context_create([
    'http' => [
        'method' => 'POST',
        'header' => "Content-Type: application/json;charset=utf-8;\r\nContent-Length: " . mb_strlen($requestBody),
        'content' => $requestBody
    ]
]);
$response = file_get_contents('https://my-api.com/users', false, $context);

 

流過濾器
目前為止我們討論了如何打開流,讀取流中的數據,以及把數據寫入流。不過,PHP 流真正強大的地方在於過濾、轉換、添加或刪除流中傳輸的數據,例如,我們可以打開一個流處理 Markdown 文件,在把文件內容讀入內存的過程中自動將其轉化為 HTML。

注:PHP 所有可用流過濾器請參考官方文檔:http://php.net/manual/zh/filters.php
若想把過濾器附加到現有的流上,要使用 stream_filter_append() 函數,下面我們以 string.toupper 過濾器演示如何把文件中的內容轉換成大寫字母

$handle = fopen('test.txt', 'rb');
stream_filter_append($handle, 'string.toupper');
while (feof($handle) !== true) {
    echo fgets($handle);
}
fclose($handle);

 

運行該腳本,輸出的都是大寫字母:

ABCDEEFGHIJKLMN
HELLO LARAVELACADEMY!

 

我們還可以使用 php://filter 流封裝協議把過濾器附加到流上,不過,使用這種方式之前必須先打開 PHP 流:

$handle = fopen('php://filter/read=string.toupper/resource=test.txt', 'rb');
while (feof($handle) !== true) {
    echo fgets($handle);
}
fclose($handle);

 

這個方式實現效果和 stream_filter_append() 函數一樣,但是相比之下更為繁瑣。不過,PHP 的某些文件系統函數在調用后無法附加過濾器,例如 file() 和 fpassthru(),使用這些函數時只能使用 php://filter 流封裝協議附加流過濾器。

自定義流過濾器
我們還可以編寫自定義的流過濾器。其實,大多數情況下都要使用自定義的流過濾器,自定義的流過濾器是個 PHP 類,繼承內置的 php_user_filter 類(http://php.net/manual/zh/class.php-user-filter.php),且必須實現 filter()、onCreate() 和 onClose() 方法,最后,必須使用 stream_filter_register() 函數注冊自定義的流過濾器。

注:PHP 流會把數據分成按次序排列的桶,一個桶中盛放的流數據是固定的(如 4096 字節),如果還用管道比喻,就是把水放在一個個水桶中,順着管道從出發地漂流到目的地,在漂流過程中會經過過濾器,過濾器一次可以接收並處理一個或多個桶,一定時間內過濾器接收到的桶叫做桶隊列。桶隊列中的每個桶對象都有兩個公共屬性:data 和 datalen,分別表示桶的內容和長度。
下面我們自定義一個流過濾器 DirtyWordsFilter,把流數據讀入內存時審查其中的臟字:

 
<?php
class DirtyWordsFilter extends php_user_filter
{
    /**
     * @param resource $in 流入的桶隊列
     * @param resource $out 流出的桶隊列
     * @param int $consumed 處理的字節數
     * @param bool $closing 是否是流中最后一個桶隊列
     * @return int
     * 接收、處理再轉運桶中的流數據,在該方法中,我們迭代桶隊列對象,把臟字替換成審查后的值
     */
    public function filter($in, $out, &$consumed, $closing)
    {
        $words = ['grime', 'dirt', 'grease'];
        $wordData = [];
        foreach ($words as $word) {
            $replacement = array_fill(0, mb_strlen($word), '*');
            $wordData[$word] = implode('', $replacement);
        }
        $bad = array_keys($wordData);
        $good = array_values($wordData);
 
        // 迭代桶隊列中的每個桶
        while ($bucket = stream_bucket_make_writeable($in)) {
            // 審查桶對象中的臟字
            $bucket->data = str_replace($bad, $good, $bucket->data);
            // 增加已處理的數據量
            $consumed += $bucket->datalen;
            // 把桶放入流向下游的隊列中
            stream_bucket_append($out, $bucket);
        }
 
        return PSFS_PASS_ON;
    }
}

 

然后,我們必須使用 stream_filter_register() 函數注冊這個自定義的 DirtyWordsFilter 流過濾器:

stream_filter_register('dirty_words_filter', 'DirtyWordsFilter');

 

第一個參數用於標識這個自定義過濾器的過濾器名,第二個參數是這個自定義過濾器的類名。接下來就可以使用這個自定義的流過濾器了:

$handle = fopen('test.txt', 'rb');
stream_filter_append($handle, 'dirty_words_filter');
while (feof($handle) !== true) {
    echo fgets($handle);
}
fclose($handle);

 

修改 test.txt 內容如下:

abcdeefghijklmn
Hello LaravelAcademy!
grime
I hate dirty things!

運行上面的自定義過濾器腳本,結果如下:

abcdeefghijklmn
Hello LaravelAcademy!
*****
I hate ****y things!

 

提供PHP中streams函數列表如下

stream_bucket_append函數:為隊列添加數據 
stream_bucket_make_writeable函數:從操作的隊列中返回一個數據對象
stream_bucket_new函數:為當前隊列創建一個新的數據
stream_bucket_prepend函數:預備數據到隊列 
stream_context_create函數:創建數據流上下文
stream_context_get_default函數:獲取默認的數據流上下文
stream_context_get_options函數:獲取數據流的設置
stream_context_set_option函數:對數據流、數據包或者上下文進行設置
stream_context_set_params函數:為數據流、數據包或者上下文設置參數
stream_copy_to_stream函數:在數據流之間進行復制操作
stream_filter_append函數:為數據流添加過濾器
stream_filter_prepend函數:為數據流預備添加過濾器
stream_filter_register函數:注冊一個數據流的過濾器並作為PHP類執行
stream_filter_remove函數:從一個數據流中移除過濾器
stream_get_contents函數:讀取數據流中的剩余數據到字符串
stream_get_filters函數:返回已經注冊的數據流過濾器列表
stream_get_line函數:按照給定的定界符從數據流資源中獲取行
stream_get_meta_data函數:從封裝協議文件指針中獲取報頭/元數據
stream_get_transports函數:返回注冊的Socket傳輸列表
stream_get_wrappers函數:返回注冊的數據流列表
stream_register_wrapper函數:注冊一個用PHP類實現的URL封裝協議
stream_select函數:接收數據流數組並等待它們狀態的改變
stream_set_blocking函數:將一個數據流設置為堵塞或者非堵塞狀態
stream_set_timeout函數:對數據流進行超時設置
stream_set_write_buffer函數:為數據流設置緩沖區
stream_socket_accept函數:接受由函數stream_ socket_server()創建的Socket連接
stream_socket_client函數:打開網絡或者UNIX主機的Socket連接
stream_socket_enable_crypto函數:為一個已經連接的Socket打開或者關閉數據加密
stream_socket_get_name函數:獲取本地或者網絡Socket的名稱
stream_socket_pair函數:創建兩個無區別的Socket數據流連接
stream_socket_recvfrom函數:從Socket獲取數據,不管其連接與否
stream_socket_sendto函數:向Socket發送數據,不管其連接與否
stream_socket_server函數:創建一個網絡或者UNIX Socket服務端
stream_wrapper_restore函數:恢復一個事先注銷的數據包
stream_wrapper_unregister函數:注銷一個URL地址包

 

 


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