好的，我们开始今天的讲座，主题是：PHP 8 Match表达式的高级用法：作为状态机与查询条件的替代方案。
Match表达式是PHP 8引入的一个强大的控制结构，它比传统的switch语句更简洁、更具表现力，并且具有更严格的类型检查。今天，我们将深入探讨Match表达式的两个高级应用场景：状态机和复杂的查询条件。我们将分析使用Match表达式的好处，并提供详细的代码示例。
一、Match表达式的基础回顾
在深入高级用法之前，我们先快速回顾一下Match表达式的基本语法和特性。
$status = 2;
$result = match ($status) {
1 => 'Pending',
2 => 'Processing',
3 => 'Completed',
default => 'Unknown',
};
echo $result; // 输出: Processing与switch语句相比，Match表达式有以下优点：
- 严格的类型检查： Match表达式使用严格的类型比较 (
===)，避免了类型转换带来的意外错误。 - 返回值： Match表达式是一个表达式，它可以直接返回值，而
switch语句需要使用return或break语句。 - 简洁性： Match表达式的语法通常比
switch语句更简洁，尤其是在处理复杂逻辑时。 - 单行表达式: Match分支可以使用单行表达式，使代码更紧凑。
二、Match表达式作为状态机
状态机是一种计算模型，用于描述对象或系统在不同状态之间的转换。传统的实现方式通常使用switch语句或if/else结构，但这些方式可能会导致代码冗长且难以维护。Match表达式提供了一种更优雅、更清晰的方式来实现状态机。
2.1 传统状态机实现 (使用Switch)
我们首先回顾一下使用switch语句实现状态机的常见模式：
<?php
class Order {
const STATUS_PENDING = 1;
const STATUS_PROCESSING = 2;
const STATUS_SHIPPED = 3;
const STATUS_DELIVERED = 4;
private int $status;
public function __construct() {
$this->status = self::STATUS_PENDING;
}
public function processOrder(): void {
switch ($this->status) {
case self::STATUS_PENDING:
// 执行处理订单的逻辑
echo "Processing order...n";
$this->status = self::STATUS_PROCESSING;
break;
case self::STATUS_PROCESSING:
// 执行发货的逻辑
echo "Shipping order...n";
$this->status = self::STATUS_SHIPPED;
break;
case self::STATUS_SHIPPED:
// 执行确认收货的逻辑
echo "Order shipped...n";
$this->status = self::STATUS_DELIVERED;
break;
case self::STATUS_DELIVERED:
echo "Order already delivered.n";
break;
default:
echo "Invalid order status.n";
}
}
public function getStatus(): int {
return $this->status;
}
}
$order = new Order();
$order->processOrder(); // Processing order...
$order->processOrder(); // Shipping order...
$order->processOrder(); // Order shipped...
$order->processOrder(); // Order already delivered.这种方法虽然可行，但是当状态数量增加时，switch语句会变得越来越臃肿。
2.2 使用Match表达式实现状态机
现在，让我们看看如何使用Match表达式来改进状态机的实现：
<?php
class Order {
const STATUS_PENDING = 1;
const STATUS_PROCESSING = 2;
const STATUS_SHIPPED = 3;
const STATUS_DELIVERED = 4;
private int $status;
public function __construct() {
$this->status = self::STATUS_PENDING;
}
public function processOrder(): void {
$action = match ($this->status) {
self::STATUS_PENDING => function () {
echo "Processing order...n";
$this->status = self::STATUS_PROCESSING;
},
self::STATUS_PROCESSING => function () {
echo "Shipping order...n";
$this->status = self::STATUS_SHIPPED;
},
self::STATUS_SHIPPED => function () {
echo "Order shipped...n";
$this->status = self::STATUS_DELIVERED;
},
self::STATUS_DELIVERED => function () {
echo "Order already delivered.n";
},
default => function () {
echo "Invalid order status.n";
},
};
$action(); // 执行对应的动作
}
public function getStatus(): int {
return $this->status;
}
}
$order = new Order();
$order->processOrder(); // Processing order...
$order->processOrder(); // Shipping order...
$order->processOrder(); // Order shipped...
$order->processOrder(); // Order already delivered.在这个例子中，Match表达式根据当前状态返回一个匿名函数，然后执行该函数。这种方法具有以下优点：
- 清晰的分离： 将状态判断和状态转换逻辑清晰地分离。
- 可读性： Match表达式的语法更易于阅读和理解。
- 可扩展性： 添加新的状态只需要添加一个新的Match分支。
2.3 带有副作用的状态机
上面的例子展示了基本的用法。我们还可以将更复杂的操作集成到状态机的每个状态中，例如记录日志、发送通知等。
<?php
class Order {
const STATUS_PENDING = 1;
const STATUS_PROCESSING = 2;
const STATUS_SHIPPED = 3;
const STATUS_DELIVERED = 4;
private int $status;
private array $log = [];
public function __construct() {
$this->status = self::STATUS_PENDING;
}
public function processOrder(): void {
$action = match ($this->status) {
self::STATUS_PENDING => function () {
echo "Processing order...n";
$this->status = self::STATUS_PROCESSING;
$this->log[] = "Order processed.";
},
self::STATUS_PROCESSING => function () {
echo "Shipping order...n";
$this->status = self::STATUS_SHIPPED;
$this->log[] = "Order shipped.";
},
self::STATUS_SHIPPED => function () {
echo "Order delivered...n";
$this->status = self::STATUS_DELIVERED;
$this->log[] = "Order delivered to customer.";
},
self::STATUS_DELIVERED => function () {
echo "Order already delivered.n";
},
default => function () {
echo "Invalid order status.n";
},
};
$action(); // 执行对应的动作
}
public function getStatus(): int {
return $this->status;
}
public function getLog(): array {
return $this->log;
}
}
$order = new Order();
$order->processOrder();
$order->processOrder();
$order->processOrder();
print_r($order->getLog());
// Array
// (
// [0] => Order processed.
// [1] => Order shipped.
// [2] => Order delivered to customer.
// )三、Match表达式作为查询条件的替代方案
在复杂的应用程序中，我们经常需要根据不同的条件执行不同的查询。传统的做法是使用大量的if/else语句或switch语句来构建查询条件。这种方法容易出错，并且难以维护。Match表达式可以提供一种更清晰、更安全的方式来处理复杂的查询条件。
3.1 传统查询条件构建 (使用If/Else)
考虑一个用户搜索的场景，我们需要根据用户的搜索条件（例如用户名、邮箱、注册时间）构建不同的SQL查询。
<?php
function buildUserSearchQuery(array $criteria): string {
$sql = "SELECT * FROM users WHERE 1=1"; // 初始条件，避免WHERE子句为空
if (isset($criteria['username'])) {
$sql .= " AND username LIKE '%" . $criteria['username'] . "%'";
}
if (isset($criteria['email'])) {
$sql .= " AND email LIKE '%" . $criteria['email'] . "%'";
}
if (isset($criteria['registration_date_start'])) {
$sql .= " AND registration_date >= '" . $criteria['registration_date_start'] . "'";
}
if (isset($criteria['registration_date_end'])) {
$sql .= " AND registration_date <= '" . $criteria['registration_date_end'] . "'";
}
return $sql;
}
$criteria = [
'username' => 'john',
'registration_date_start' => '2023-01-01',
];
$query = buildUserSearchQuery($criteria);
echo $query . "n";
// 输出: SELECT * FROM users WHERE 1=1 AND username LIKE '%john%' AND registration_date >= '2023-01-01'
这种方法的问题在于：
- SQL注入风险： 如果不进行适当的转义，用户输入可能会导致SQL注入攻击。
- 可读性差： 随着条件的增加，
if/else语句会变得越来越复杂，难以阅读和维护。 - 容易出错： 忘记处理某个条件或处理不正确会导致查询结果不准确。
3.2 使用Match表达式构建查询条件
我们可以使用Match表达式来更安全、更清晰地构建查询条件。关键思路是：将每个查询条件封装成一个函数，然后使用Match表达式根据条件选择合适的函数执行。
<?php
use PDO;
function buildUserSearchQuery(array $criteria, PDO $pdo): string {
$conditions = [];
$conditions[] = match (true) {
isset($criteria['username']) => function () use ($criteria, $pdo) {
$username = $pdo->quote('%' . $criteria['username'] . '%'); // 使用PDO预处理防止SQL注入
return "username LIKE $username";
},
default => null,
};
$conditions[] = match (true) {
isset($criteria['email']) => function () use ($criteria, $pdo) {
$email = $pdo->quote('%' . $criteria['email'] . '%');
return "email LIKE $email";
},
default => null,
};
$conditions[] = match (true) {
isset($criteria['registration_date_start']) => function () use ($criteria, $pdo) {
$date = $pdo->quote($criteria['registration_date_start']);
return "registration_date >= $date";
},
default => null,
};
$conditions[] = match (true) {
isset($criteria['registration_date_end']) => function () use ($criteria, $pdo) {
$date = $pdo->quote($criteria['registration_date_end']);
return "registration_date <= $date";
},
default => null,
};
// 过滤掉null值，并将条件连接起来
$whereClause = implode(' AND ', array_filter($conditions));
$sql = "SELECT * FROM users WHERE " . ($whereClause ?: '1=1'); // 如果没有条件，则添加1=1，避免WHERE子句为空
return $sql;
}
// 示例用法 (需要配置PDO)
try {
$pdo = new PDO('mysql:host=localhost;dbname=testdb', 'username', 'password');
$pdo->setAttribute(PDO::ATTR_ERRMODE, PDO::ERRMODE_EXCEPTION);
} catch (PDOException $e) {
die("Connection failed: " . $e->getMessage());
}
$criteria = [
'username' => 'john',
'registration_date_start' => '2023-01-01',
];
$query = buildUserSearchQuery($criteria, $pdo);
echo $query . "n";
// 输出: SELECT * FROM users WHERE username LIKE '%john%' AND registration_date >= '2023-01-01'
在这个例子中，我们使用Match表达式来判断每个条件是否存在，如果存在，则返回一个包含SQL片段的匿名函数。然后，我们将所有SQL片段连接起来，构建完整的查询语句。
这种方法具有以下优点：
- 安全性： 可以使用PDO预处理语句来防止SQL注入攻击。 注意 PDO对象的创建，并且在匿名函数中使用use将pdo对象传入。
- 可读性： Match表达式的语法更清晰，易于理解。
- 可维护性： 添加新的查询条件只需要添加一个新的Match分支。
- 避免重复代码： 将每个查询条件封装成一个函数，避免了重复代码。
3.3 使用Match表达式简化复杂逻辑
Match表达式还可以用于简化更复杂的查询逻辑，例如根据不同的用户角色执行不同的查询。
<?php
function getUserData(int $userId, string $userRole, PDO $pdo): array {
$query = match ($userRole) {
'admin' => "SELECT * FROM users WHERE id = :user_id",
'editor' => "SELECT id, username, email FROM users WHERE id = :user_id",
'viewer' => "SELECT id, username FROM users WHERE id = :user_id AND active = 1",
default => throw new Exception("Invalid user role: $userRole"),
};
$stmt = $pdo->prepare($query);
$stmt->bindParam(':user_id', $userId, PDO::PARAM_INT);
$stmt->execute();
return $stmt->fetchAll(PDO::FETCH_ASSOC);
}
// 示例用法 (需要配置PDO)
try {
$pdo = new PDO('mysql:host=localhost;dbname=testdb', 'username', 'password');
$pdo->setAttribute(PDO::ATTR_ERRMODE, PDO::ERRMODE_EXCEPTION);
} catch (PDOException $e) {
die("Connection failed: " . $e->getMessage());
}
$userId = 123;
$userRole = 'editor';
try {
$userData = getUserData($userId, $userRole, $pdo);
print_r($userData);
} catch (Exception $e) {
echo "Error: " . $e->getMessage() . "n";
}
在这个例子中，Match表达式根据用户角色选择不同的SQL查询语句。这种方法可以避免使用大量的if/else语句，使代码更简洁、更易于维护。注意这里使用了throw new Exception来处理未知的角色，保证代码的健壮性。
四、Match表达式的注意事项
- 穷尽性： Match表达式必须是穷尽的，也就是说，必须处理所有可能的情况。如果Match表达式没有覆盖所有可能的情况，并且没有提供
default分支，PHP会抛出一个UnhandledMatchError异常。 - 严格的类型检查： Match表达式使用严格的类型比较 (
===)，因此需要确保比较的值的类型是正确的。 - 性能： 虽然Match表达式通常比
switch语句更简洁，但在某些情况下，它的性能可能会略低于switch语句。但是，在大多数情况下，这种性能差异是可以忽略不计的。
五、Match表达式、Switch和if/else对比
| 特性 | Match表达式 | Switch语句 | If/else语句 |
|---|---|---|---|
| 返回值 | 表达式，可以返回值 | 语句，需要break或return |
语句，需要return |
| 类型检查 | 严格的类型比较 (===) |
松散的类型比较 (==) |
可以选择严格或松散的类型比较 |
| 简洁性 | 通常更简洁，尤其是在处理复杂逻辑时 | 相对冗长 | 相对冗长 |
| 穷尽性检查 | 必须是穷尽的，否则抛出异常 | 没有穷尽性检查 | 没有穷尽性检查 |
| 使用场景 | 状态机、复杂的查询条件、根据不同条件执行不同操作 | 简单的条件判断、需要fall-through行为的场景 | 简单的条件判断、需要更灵活的条件组合的场景 |
| 避免SQL注入 | 需要配合预处理语句才能避免 | 需要配合预处理语句才能避免 | 需要配合预处理语句才能避免 |
六、更多Match表达式的用例
除了状态机和查询条件，Match表达式还可以用于许多其他的场景，例如：
- 处理HTTP请求方法： 根据不同的HTTP请求方法（例如
GET、POST、PUT、DELETE）执行不同的操作。 - 处理API版本： 根据不同的API版本执行不同的逻辑。
- 处理不同的事件类型： 根据不同的事件类型执行不同的处理程序。
- 简化的策略模式： Match 可以用来动态选择不同的策略算法。
七、使用Match实现简单计算器
这个例子展示了Match表达式如何简洁地实现一个简单的计算器。
<?php
function calculate(float $num1, float $num2, string $operation): float {
return match ($operation) {
'+' => $num1 + $num2,
'-' => $num1 - $num2,
'*' => $num1 * $num2,
'/' => ($num2 != 0) ? $num1 / $num2 : throw new Exception("Division by zero"),
default => throw new Exception("Invalid operation: $operation"),
};
}
try {
echo calculate(10, 5, '+') . "n"; // 输出 15
echo calculate(10, 5, '-') . "n"; // 输出 5
echo calculate(10, 5, '*') . "n"; // 输出 50
echo calculate(10, 5, '/') . "n"; // 输出 2
echo calculate(10, 0, '/') . "n"; // 抛出 Division by zero 异常
} catch (Exception $e) {
echo "Error: " . $e->getMessage() . "n";
}八、Match表达式与枚举（Enums）的结合
PHP 8.1 引入了枚举类型（Enums），这为Match表达式提供了更强大的类型安全性和可读性。 将枚举类型与Match表达式结合使用，可以进一步提高代码的清晰度和可维护性。
<?php
enum UserRole {
case ADMIN;
case EDITOR;
case VIEWER;
}
function getUserPermissions(UserRole $role): array {
return match ($role) {
UserRole::ADMIN => ['read', 'write', 'delete'],
UserRole::EDITOR => ['read', 'write'],
UserRole::VIEWER => ['read'],
};
}
echo "Admin Permissions: " . implode(", ", getUserPermissions(UserRole::ADMIN)) . "n";
echo "Editor Permissions: " . implode(", ", getUserPermissions(UserRole::EDITOR)) . "n";
echo "Viewer Permissions: " . implode(", ", getUserPermissions(UserRole::VIEWER)) . "n";九、总结Match的精髓与适用场景
Match表达式是PHP 8中一个非常实用的特性，它通过简洁的语法和严格的类型检查，提高了代码的可读性和安全性。 适用于状态机、复杂的查询条件以及需要根据不同条件执行不同操作的场景。 结合枚举类型使用，可以进一步提高代码的类型安全性和可维护性。
本次讲座到此结束，希望大家对Match表达式有了更深入的了解，并能在实际开发中灵活运用。