深入了解源码构成与机制 (如何读懂源码)

深入了解源码构成与机制：如何读懂源码

一、引言

在当今软件开发领域，源码的深入理解对于软件开发者来说至关重要。
源码是软件程序的基础，理解其构成和机制有助于提高开发效率、解决潜在问题以及优化软件性能。
本文将介绍如何深入了解源码的构成与机制，帮助读者逐步掌握读懂源码的方法和技巧。

二、源码概述

源码，即源代码，是指计算机程序的基础文本文件，通常以特定的编程语言编写。
源码包含了软件的逻辑、功能、数据结构以及算法等信息。
通过阅读源码，开发者可以了解软件的设计思想、实现原理以及潜在问题。
在软件开发过程中，源码的理解与运用至关重要。

三、源码构成

源码的构成主要包括以下几个方面：

1. 变量与常量：变量用于存储数据，常量则是固定不变的值。理解源码中的变量与常量的定义、作用以及变化规律是理解源码的基础。
2. 函数与方法：函数与方法是代码的基本组成单元，用于实现特定的功能。理解函数与方法的输入输出、功能实现以及调用关系有助于深入理解源码的逻辑。
3. 数据结构：数据结构是数据的组织形式，如数组、链表、栈、队列等。理解源码中的数据结构有助于理解数据的存储、访问以及操作方式。
4. 算法：算法是解决问题的步骤和方法。源码中的算法是实现功能的关键，理解算法的原理有助于理解代码的执行过程。
5. 框架与库：框架和库是软件开发中的辅助工具，提供了预定义的函数和方法。了解源码中使用的框架和库有助于理解代码的组织结构和功能实现。

四、如何读懂源码

1. 选择合适的编程语言和学习环境：选择熟悉的或者感兴趣的编程语言进行学习，有利于快速理解源码。同时，良好的学习环境如集成开发环境（IDE）可以辅助源码的阅读与理解。
2. 阅读文档和注释：阅读源码时，首先要了解文档和注释，了解代码的背景、功能以及实现原理。文档和注释是理解源码的重要线索。
3. 从入口点开始阅读：从主函数或者程序的入口点开始阅读，逐步了解程序的执行流程和结构。
4. 逐步跟踪代码逻辑：按照代码的执行顺序，逐步跟踪代码的逻辑，理解每个函数和方法的作用以及它们之间的关系。
5. 分析数据结构和算法：分析源码中的数据结构和算法，了解数据的存储和处理方式，以及解决问题的步骤和方法。
6. 实践编写和修改代码：通过实践编写和修改代码，加深对源码的理解。尝试修改代码并观察结果，了解代码的变化对功能的影响。
7. 寻求帮助和交流：遇到难以理解的部分，可以寻求他人的帮助和交流，通过讨论解决问题。

五、源码阅读技巧

1. 善于使用IDE工具：使用IDE工具可以帮助查找函数和方法、跟踪代码执行流程以及查看变量值等，提高源码阅读效率。
2. 分解复杂函数和结构：将复杂的函数和结构分解为更小的部分，逐个理解和分析，避免一次性理解整个代码块。
3. 画图辅助理解：通过画图的方式辅助理解代码的逻辑、数据结构和算法等，有助于加深对源码的理解。
4. 保持耐心和毅力：源码阅读需要时间和耐心，遇到困难时不要轻易放弃，保持毅力和恒心，逐步攻克难关。

六、总结

本文介绍了深入了解源码构成与机制的方法，包括源码概述、源码构成以及如何读懂源码等方面。
通过阅读本文，读者可以逐步掌握读懂源码的方法和技巧，提高源码阅读能力和软件开发效率。
在实际开发中，读者可以根据自身情况选择合适的编程语言和学习环境，逐步实践和应用本文介绍的方法和技巧。

如何读源代码

我以前，读代码一般是先看看程序包含哪些头文件，接着作者又定义了哪些宏，声明了哪些全局变量。（注意，除了头文件几乎每个程序都有之外，其他两项不一定都有。）之后看自定义函数的原型，了解它们各是负责什么工作的（可以猜一猜）。对于具体的实现，先不看。（一般在主函数之后或其他文件里实现）然后进入主函数，采用“逐行扫描”的阅读方式。直到主函数结束。最后才去看那些自定义函数的具体实现。另外，如果程序中还有“类”的话，那我会先去看一看类的接口，就是它能提供哪些操作。具体的实现都是读完主函数之后才看的。当然这是我的习惯，我想各人有各自的习惯，所以仅供楼主参考，你应该有自己的习惯。 C++程序一般分为几个文件存放。我喜欢先看一看.h头文件里都声明了些什么。特别注意类的接口。然后进入主函数所在的源文件，从头到尾“逐行扫描”。最后才去看类的接口及自定义函数是如何实现的。

如何看懂一个程序的源码？

你先要知道这个程序是用什么语言写的，如果你了解这种语言就能看懂了。建议你学习下C语言，这个语言最常用，而且懂了C语言，其他也基本能看懂了。。

如何高效深入的阅读Redis的源码

在这篇文章中，我将向大家介绍一种我认为比较合理的 Redis 源码阅读顺序，希望可以给对 Redis 有兴趣并打算阅读 Redis 源码的朋友带来一点帮助。第 1 步：阅读数据结构实现刚开始阅读 Redis 源码的时候，最好从数据结构的相关文件开始读起，因为这些文件和 Redis 中的其他部分耦合最少，并且这些文件所实现的数据结构在大部分算法书上都可以了解到，所以从这些文件开始读是最轻松的、难度也是最低的。下表列出了 Redis 源码中，各个数据结构的实现文件：文件内容 sds.h 和 sds.c Redis 的动态字符串实现。 adlist.h 和 adlist.c Redis 的双端链表实现。 dict.h 和 dict.c Redis 的字典实现。 redis.h 中的 zskiplist 结构和 zskiplistNode 结构，以及 t_zset.c 中所有以 zsl 开头的函数，比如 zslCreate 、 zslInsert 、 zslDeleteNode ，等等。 Redis 的跳跃表实现。 hyperloglog.c 中的 hllhdr 结构，以及所有以 hll 开头的函数。 Redis 的 HyperLogLog 实现。第 2 步：阅读内存编码数据结构实现在阅读完和数据结构有关的文件之后，接下来就应该阅读内存编码（encoding）数据结构了。和普通的数据结构一样，内存编码数据结构基本上是独立的，不和其他模块耦合，但是区别在于：上一步要读的数据结构，比如双端链表、字典、HyperLogLog，在算法书上或者相关的论文上都可以找到资料介绍。而内存编码数据结构却不容易找到相关的资料，因为这些数据结构都是 Redis 为了节约内存而专门开发出来的，换句话说，这些数据结构都是特制（adhoc）的，除了 Redis 源码中的文档之外，基本上找不到其他资料来了解这些特制的数据结构。不过话又说回来，虽然内存编码数据结构是 Redis 特制的，但它们基本都和内存分配、指针操作、位操作这些底层的东西有关，读者只要认真阅读源码中的文档，并在有需要时，画图来分析这些数据结构，那么要完全理解这些内存编码数据结构的运作原理并不难，当然这需要花一些功夫。下表展示了 Redis 源码中，各个内存编码数据结构的实现文件：文件内容 intset.h 和 intset.c 整数集合（intset）数据结构。 ziplist.h 和 ziplist.c 压缩列表（zip list）数据结构。第 3 步：阅读数据类型实现在完成以上两个阅读步骤之后，我们就读完了 Redis 六种不同类型的键（字符串、散列、列表、集合、有序集合、HyperLogLog）的所有底层实现结构了。接下来，为了知道 Redis 是如何通过以上提到的数据结构来实现不同类型的键，我们需要阅读实现各个数据类型的文件，以及 Redis 的对象系统文件，这些文件包括：文件内容 object.c Redis 的对象（类型）系统实现。 t_string.c 字符串键的实现。 t_list.c 列表键的实现。 t_hash.c 散列键的实现。 t_set.c 集合键的实现。 t_zset.c 中除 zsl 开头的函数之外的所有函数。有序集合键的实现。 hyperloglog.c 中所有以 pf 开头的函数。 HyperLogLog 键的实现。第 4 步：阅读数据库实现相关代码在读完了 Redis 使用所有底层数据结构，以及 Redis 是如何使用这些数据结构来实现不同类型的键之后，我们就可以开始阅读 Redis 里面和数据库有关的代码了，它们分别是：文件内容 redis.h 文件中的 redisDb 结构，以及 db.c 文件。 Redis 的数据库实现。 notify.c Redis 的数据库通知功能实现代码。 rdb.h 和 rdb.c Redis 的 RDB 持久化实现代码。 aof.c Redis 的 AOF 持久化实现代码。选读Redis 有一些独立的功能模块，这些模块可以在完成第 4 步之后阅读，它们包括：文件内容 redis.h 文件的 pubsubPattern 结构，以及 pubsub.c 文件。发布与订阅功能的实现。 redis.h 文件的 multiState 结构以及 multiCmd 结构， multi.c 文件。事务功能的实现。 sort.c SORT 命令的实现。 bitops.c GETBIT 、 SETBIT 等二进制位操作命令的实现。第 5 步：阅读客户端和服务器的相关代码在阅读完数据库实现代码，以及 RDB 和 AOF 两种持久化的代码之后，我们可以开始阅读客户端和 Redis 服务器本身的实现代码，和这些代码有关的文件是：文件内容 ae.c ，以及任意一个 ae_*.c 文件（取决于你所使用的多路复用库）。 Redis 的事件处理器实现（基于 Reactor 模式）。 networking.c Redis 的网络连接库，负责发送命令回复和接受命令请求，同时也负责创建/销毁客户端，以及通信协议分析等工作。 redis.h 和 redis.c 中和单机 Redis 服务器有关的部分。单机 Redis 服务器的实现。如果读者能完成以上 5 个阅读步骤的话，那么恭喜你，你已经了解了单机的 Redis 服务器是怎样处理命令请求和返回命令回复，以及是 Redis 怎样操作数据库的了，这是 Redis 最重要的部分，也是之后继续阅读多机功能的基础。选读Redis 有一些独立的功能模块，这些模块可以在完成第 5 步之后阅读，它们包括：文件内容 scripting.c Lua 脚本功能的实现。 slowlog.c 慢查询功能的实现。 monitor.c 监视器功能的实现。第 6 步：阅读多机功能的实现在弄懂了 Redis 的单机服务器是怎样运作的之后，就可以开始阅读 Redis 多机功能的实现代码了，和这些功能有关的文件为：文件内容 replication.c 复制功能的实现代码。 sentinel.c Redis Sentinel 的实现代码。 cluster.c Redis 集群的实现代码。注意，因为 Redis Sentinel 用到了复制功能的代码，而集群又用到了复制和 Redis Sentinel 的代码，所以在阅读这三个模块的时候，记得先阅读复制模块，然后阅读 Sentinel 模块，最后才阅读集群模块，这样理解起来就会更得心应手。如果你连这三个模块都读完了的话，那么恭喜你，你已经读完了 Redis 单机功能和多机功能的所有代码了！下图总结了本文介绍的阅读顺序：digraph {node [shape = plaintext]datastruct [label = 数据结构\n（sds、adlist、dict、t_zset、hyperloglog）]encoding_datastruct [label = 内存编码数据结构\n（intset、ziplist）]object [label = 数据类型\n（object、t_string、t_list、t_hash、t_set、t_zset、hyperloglog）]db [label = 数据库相关\n（db、notify、rdb、aof）]client_and_server [label = 客户端与服务器相关\n（ae、networking、redis）]multi_server [label = 多机功能\n（replication、sentinel、cluster）]//datastruct -> encoding_datastruct -> object -> db -> client_and_server -> multi_server}结语 Redis 的设计非常简洁、优美、精巧和高效，任何人只要愿意去阅读它的代码的话，应该都会有所收获的。希望这篇文章能够给想要阅读 Redis 代码的朋友们带来一些帮助，也欢迎各位随时和我讨论 Redis 源码方面的问题，或者跟我分享各位阅读 Redis 源码的心得和经验。另外我的 Redis 源码注释项目以及《Redis 设计与实现》一书对于理解 Redis 的源代码应该也会有所帮助，有兴趣的朋友可以自行了解该项目/书本。黄健宏（huangz） 2014.7.28