PHP Stream Wrapper：自定义协议与文件系统 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

好的，各位观众，各位朋友，欢迎来到今天的PHP“奇技淫巧”讲堂！今天我们要聊的，是一个听起来高大上，用起来贼带劲的东西：PHP Stream Wrapper，也就是“流包装器”。

你是不是经常用fopen, file_get_contents, file_put_contents这些函数？它们看起来平平无奇，对吧？但它们背后，隐藏着一个可以让你“为所欲为”的强大机制。

好比电影《黑客帝国》里的尼奥，他看到的不再是代码，而是代码背后的真实世界。而我们今天，就要透过这些文件操作函数，看到PHP文件系统背后的“真实世界”。

一、什么是Stream Wrapper？别被名字吓到，它其实很简单！

首先，我们来打破一个迷思： fopen 打开的，不一定非得是“文件”。它可以是网络资源(HTTP, FTP)，可以是压缩包里的文件(zip)，甚至是…你自己定义的任何东西！

Stream Wrapper，就是让你告诉 PHP，当它遇到某种“协议”的时候，应该如何处理。

你可以把它想象成一个“翻译器”。 PHP 遇到 myprotocol://path/to/resource 这样的东西时，会问你的 Stream Wrapper：“嘿，老兄，这是个啥？我该怎么搞？” 你的 Stream Wrapper 就会告诉它：“别慌，按我说的办，就能搞定！”

用人话说： Stream Wrapper 让你自定义一种“文件系统”，让 PHP 可以像操作本地文件一样，操作任何你想要的东西。

二、为什么要用Stream Wrapper？

“嗯…好像没什么用啊，我直接用curl或者其他库不就行了吗？”

问得好！少年，你的想法很务实。但是，Stream Wrapper 的优势在于：

统一的接口： 用 fopen, fread, fwrite, fclose 等标准的文件操作函数，就可以操作你自定义的资源，代码看起来更优雅，更一致。
透明的访问： 你可以像访问本地文件一样，访问远程资源，压缩包里的文件，甚至数据库里的数据！应用程序无需关心底层细节，只需要知道如何使用文件操作函数即可。
扩展性： 你可以根据自己的需求，创建各种各样的 Stream Wrapper，扩展 PHP 的文件系统。
安全性： 你可以对访问进行权限控制，记录访问日志，防止恶意访问。

举个例子：

假设你要从一个数据库里读取用户头像，并显示在网页上。

传统方法： 你需要连接数据库，执行查询，获取头像数据，然后用 imagecreatefromstring 创建图像，最后输出。
Stream Wrapper 方法： 你可以创建一个 dbimage://userid 这样的协议，当 PHP 遇到这个协议时，自动从数据库里读取头像数据，并返回给 imagecreatefromstring。

看到了吗？ Stream Wrapper 让你的代码更简洁，更易于维护。

三、如何创建一个Stream Wrapper？别怕，跟着我一步一步来！

创建一个 Stream Wrapper，需要以下几个步骤：

定义一个类： 这个类需要实现 streamWrapper 接口 (实际上不需要显式 implement，因为是魔术方法)
实现一系列方法： 这些方法对应于不同的文件操作，例如 stream_open, stream_read, stream_write, stream_close 等。
注册你的 Stream Wrapper： 使用 stream_wrapper_register 函数，将你的类与一个协议关联起来。

代码示例：

我们来创建一个简单的 Stream Wrapper，它可以从一个字符串变量中读取数据。

<?php

class StringStream {
    private $position = 0;
    private $data;

    public function stream_open(string $path, string $mode, int $options, ?string &$opened_path): bool
    {
        // 解析协议和数据
        $url = parse_url($path);
        if (isset($url['host'])) {
            $this->data = $url['host']; // 将 host 作为数据源
        } else {
            $this->data = '';
        }
        $this->position = 0;
        return true;
    }

    public function stream_read(int $count): string|false
    {
        $ret = substr($this->data, $this->position, $count);
        $this->position += strlen($ret);
        return $ret;
    }

    public function stream_write(string $data): int|false
    {
        // 不允许写入
        return false;
    }

    public function stream_tell(): int
    {
        return $this->position;
    }

    public function stream_eof(): bool
    {
        return $this->position >= strlen($this->data);
    }

    public function stream_seek(int $offset, int $whence = SEEK_SET): bool
    {
        switch ($whence) {
            case SEEK_SET:
                $this->position = $offset;
                break;
            case SEEK_CUR:
                $this->position += $offset;
                break;
            case SEEK_END:
                $this->position = strlen($this->data) + $offset;
                break;
            default:
                return false;
        }

        if ($this->position < 0 || $this->position > strlen($this->data)) {
            return false;
        }

        return true;
    }

    public function stream_close(): void
    {
        $this->data = null;
        $this->position = 0;
    }
}

// 注册 Stream Wrapper
stream_wrapper_register("string", "StringStream")
    or die("Failed to register protocol");

// 使用 Stream Wrapper
$fp = fopen("string://Hello, World!", "r");
if ($fp) {
    while (!feof($fp)) {
        $buffer = fgets($fp, 4096);
        echo $buffer;
    }
    fclose($fp);
} else {
    echo "Failed to open stream";
}

// 另一个例子
$content = file_get_contents("string://This is a test.");
echo $content; // 输出： This is a test.

?>

代码解释：

StringStream 类实现了我们的 Stream Wrapper。
stream_open 方法解析 URL，并将 URL 的 host 部分作为数据源。
stream_read 方法从数据源中读取指定数量的字符。
stream_write 方法不允许写入，直接返回 false。
stream_tell 方法返回当前读取位置。
stream_eof 方法判断是否已经到达数据源的末尾。
stream_seek 方法允许我们在数据源中移动读取位置。
stream_close 方法释放资源。
stream_wrapper_register("string", "StringStream") 将 StringStream 类与 string:// 协议关联起来。

运行结果：

你会看到输出：

Hello, World!
This is a test.

四、Stream Wrapper 方法详解掌握这些方法，你就能“上天入地”！

下面我们来详细讲解一下 Stream Wrapper 中常用的方法：

方法名	参数	返回值	作用
`stream_open`	`$path`, `$mode`, `$options`, `&$opened_path`	`bool`	打开流。 `$path` 是要打开的资源路径， `$mode` 是打开模式 (例如 "r", "w", "a")， `$options` 是标志位， `&$opened_path` 是可选的，用于返回实际打开的路径。
`stream_read`	`$count`	`string\|false`	从流中读取 `$count` 个字节的数据。如果到达流的末尾，或者发生错误，返回 `false`。
`stream_write`	`$data`	`int\|false`	向流中写入 `$data`。返回实际写入的字节数。如果发生错误，返回 `false`。
`stream_close`	无	`void`	关闭流。
`stream_tell`	无	`int`	返回当前流的读取/写入位置。
`stream_eof`	无	`bool`	判断是否已经到达流的末尾。
`stream_seek`	`$offset`, `$whence`	`bool`	移动流的读取/写入位置。 `$offset` 是偏移量， `$whence` 是起始位置 (SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END)。
`stream_stat`	无	`array\|false`	返回流的状态信息。数组的格式与 `stat` 函数的返回值相同。
`unlink`	`$path`	`bool`	删除 `$path` 指向的资源。
`rename`	`$path_from`, `$path_to`	`bool`	将 `$path_from` 指向的资源重命名为 `$path_to`。
`mkdir`	`$path`, `$mode`, `$options`	`bool`	创建目录。
`rmdir`	`$path`, `$options`	`bool`	删除目录。
`dir_opendir`	`$path`, `$options`	`bool`	打开目录流。
`dir_readdir`	无	`string\|false`	从目录流中读取一个条目。
`dir_rewinddir`	无	`bool`	重置目录流的指针。
`dir_closedir`	无	`bool`	关闭目录流。

注意：

并非所有方法都需要实现。你只需要实现你需要的那些方法即可。
方法的返回值非常重要。 PHP 会根据返回值来判断操作是否成功。
异常处理也很重要。在 Stream Wrapper 中，你应该尽可能地捕获异常，并返回 false，或者抛出一个异常。

五、高级应用：打造你的专属文件系统！

现在，你已经掌握了 Stream Wrapper 的基本知识。让我们来挑战一些更高级的应用：

数据库文件系统： 创建一个 Stream Wrapper，它可以将数据库表中的数据当作文件来访问。你可以像读取文件一样，读取数据库记录。
加密文件系统： 创建一个 Stream Wrapper，它可以对文件进行加密和解密。你可以像操作普通文件一样，操作加密文件。
版本控制文件系统： 创建一个 Stream Wrapper，它可以记录文件的修改历史。你可以像使用 Git 一样，管理文件的版本。
远程文件系统： 创建一个 Stream Wrapper，它可以访问远程服务器上的文件。你可以像操作本地文件一样，操作远程文件。

示例：数据库文件系统 (简化版)

<?php

class DBStream {
    private $pdo;
    private $table;
    private $id;
    private $data;
    private $position = 0;

    public function stream_open(string $path, string $mode, int $options, ?string &$opened_path): bool
    {
        // 解析 URL，获取数据库连接信息，表名和 ID
        $url = parse_url($path);
        if (!isset($url['host'], $url['path'])) {
            return false;
        }

        // 假设 host 包含数据库连接字符串
        $dsn = $url['host'];
        $this->table = trim($url['path'], '/');
        $query = $url['query'] ?? '';
        parse_str($query, $params);

        if (!isset($params['id'])) {
            return false;
        }
        $this->id = $params['id'];

        try {
            $this->pdo = new PDO($dsn);
            $this->pdo->setAttribute(PDO::ATTR_ERRMODE, PDO::ERRMODE_EXCEPTION);

            // 从数据库中读取数据
            $stmt = $this->pdo->prepare("SELECT content FROM " . $this->table . " WHERE id = ?");
            $stmt->execute([$this->id]);
            $result = $stmt->fetch(PDO::FETCH_ASSOC);

            if ($result && isset($result['content'])) {
                $this->data = $result['content'];
                $this->position = 0;
                return true;
            } else {
                return false;
            }
        } catch (PDOException $e) {
            error_log("DBStream Error: " . $e->getMessage());
            return false;
        }
    }

    public function stream_read(int $count): string|false
    {
        $ret = substr($this->data, $this->position, $count);
        $this->position += strlen($ret);
        return $ret;
    }

    public function stream_eof(): bool
    {
        return $this->position >= strlen($this->data);
    }

    public function stream_close(): void
    {
        $this->pdo = null;
        $this->data = null;
        $this->position = 0;
    }
}

stream_wrapper_register("db", "DBStream")
    or die("Failed to register protocol");

// 使用 Stream Wrapper
try {
    $content = file_get_contents("db://mysql:host=localhost;dbname=testdb;charset=utf8/mytable?id=1");
    echo $content;
} catch (Exception $e) {
    echo "Error: " . $e->getMessage();
}

?>

注意：

你需要根据你的数据库类型和连接信息，修改代码。
这个例子只是一个简化版，你需要添加更多的错误处理和安全性检查。

六、Stream Wrapper 的一些坑小心驶得万年船！

在使用 Stream Wrapper 的过程中，你可能会遇到一些坑：

性能问题： Stream Wrapper 的性能可能不如直接使用原生函数。因此，你需要仔细评估性能，并进行优化。
安全性问题： Stream Wrapper 可能会引入安全漏洞。你需要对输入进行严格的验证，并防止恶意代码注入。
兼容性问题： 某些 PHP 函数可能不支持 Stream Wrapper。你需要查阅 PHP 文档，了解哪些函数可以使用 Stream Wrapper。
缓存问题： PHP 的一些缓存机制可能会对Stream Wrapper 产生影响，例如 realpath 缓存。需要注意清理缓存。

七、总结： Stream Wrapper，打开PHP文件系统的新世界！

Stream Wrapper 是一个非常强大的工具，它可以让你自定义 PHP 的文件系统，让你可以像操作本地文件一样，操作任何你想要的东西。

虽然 Stream Wrapper 有一些坑，但是只要你小心谨慎，就可以避免这些问题。

希望今天的讲座对你有所帮助！感谢大家的观看！下次再见！ 👋

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