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加餐2 | 用户Kaito：我是怎么读Redis源码的？
你好，我是Kaito，也是两季Redis课程的课代表。今天，我想来和你分享一下我读源码的经验，希望能助力你更好地学习Redis源码。
首先，一提到读源码，很多人都会比较畏惧，认为读源码是高手才会做的事情。可能遇到问题时，他们更倾向于去找别人分享的答案。但往往很多时候，自己查到的资料并不能帮助解决所有问题，尤其是比较细节的问题。
那么从我的实践经验来看，遇到这种情况，通常就需要去源码中寻找答案了，因为在源码面前，这些细节会变得一览无余。而且我认为，掌握读源码的能力，是从只懂得如何使用Redis，到精通Redis实现原理的成长之路上，必须跨越的门槛。可是，面对庞大复杂的项目，我们怎样读源码才能更高效呢？
所以下面，我就来和你聊一聊我在读源码时的经验和心得。
找到地图
很多开源项目的源码，代码量一般都比较庞大，如果在读代码之前，我们没有制定合理的方法，就一头扎进去读代码，势必会把自己搞晕。
所以，我在拿到一个项目的代码之后，并不会马上着手去读，而是会先对整个项目结构进行梳理，划分出项目具体包含的模块。这样，我就对整个项目有了一个宏观的了解。
因为读代码就好比去一个陌生城市旅行，这个旅途过程充满着未知。如果在出发之前，我们手里能有一张地图，那我们对自己的行程就可以有一个非常清晰的规划，我们就知道，如果想要到达目的地，需要从哪里出发、经过哪些地方、通过什么方式才能到达，有了地图就有了行进方向，否则很容易迷失。
因此，提前花一些时间梳理整个项目的结构和目录，对于后面更好地阅读代码是非常有必要的。就拿Redis来举例，在读Redis源码之前，我们可以先梳理出整个项目的功能模块，以及每个模块对应的代码文件，以下给出的就是src下的代码结构：
这样，有了这张地图之后，我们再去看代码的时候，就可以有重点地阅读了。
前置知识准备
在梳理完整个项目结构之后，我们就可以正式进入阅读环节当中了。
不过，在阅读代码之前，我们其实还需要预先掌握一些前置知识。因为一个完整的项目，必然综合了各个领域的技术知识点，比如数据结构、操作系统、网络协议、编程语言等，如果我们提前做好一些功课，在读源码的过程中就会轻松很多。以下是根据我在阅读Redis书籍和实战过程中，提取的读源码必备前置知识点，给你参考一下。
- 常用数据结构：数组、链表、哈希表、跳表。
- 网络协议：TCP协议。
- 网络IO模型：IO多路复用、非阻塞IO、Reactor网络模型。
- 操作系统：写时复制（Copy On Write）、常见系统调用、磁盘IO机制。
- C语言基础：循环、分支、结构体、指针。
当然，在阅读源码的过程中，我们也可以根据实际问题再去查阅相关资料，但不管怎样，提前熟悉这些方面的知识，在真正读代码时就会省下不少时间。
从基础模块开始读
好，有了地图并掌握了前置知识之后，接下来我们就要进入主题了：读代码。但具体要从哪个地方开始读起呢？我认为要先从最基础的模块开始读起。
我在前面也分析了，一个完整的项目会划分很多的功能模块，但这些模块并不是孤立的，而很可能是有依赖关系的。比如说，Redis中的networking.c文件，表示处理网络IO的具体实现。而如果我们能在理解事件驱动模块ae.c的基础上，再去阅读网络IO模块，效率就会更高。
那么在Redis源码中，哪些是最基础的模块呢？想一下，我们在使用Redis时，接触最频繁的是哪些功能？
答案是各种数据类型。
一切操作的基础，其实都是基于这些最常用的数据类型来做的，比如String、List、Hash、Set、Sorted Set等。所以，我们就可以从这些基础模块开始读起，也就是从t_string.c、t_list.c、t_hash.c、t_set.c、t_zset.c代码入手。
如果你对Redis的数据类型有所了解，就会看到这些数据类型在实现时，底层都对应了不同的数据结构。比如，String的底层是SDS，List的底层是ziplist + quicklist，Hash底层可能是ziplist，也可能是哈希表，等等。
而由此一来，我们会发现，这些数据结构又是更为底层的模块，所以我们在阅读数据类型模块时，就需要重点聚焦在这些模块上，也就是sds.c、ziplist.c、quicklist.c、dict.c、intset.c文件，而且这些文件都是比较独立的，阅读起来就可以更加集中。
这样，当我们真正掌握了这些底层数据结构的实现后，就能更好地理解基于它们实现的各种数据类型了。这些基础模块就相当于一座大厦的地基，地基打好了，才能做到高楼耸立。
找到核心主线
接着，掌握了数据结构模块之后，这时我们的重点就需要放在核心主线上来了。
在这个阶段，我们需要找到一个明确的目标，以这个目标为主线去读代码。因为读源码其实是一个很常见的需求，就是为了了解这个项目最核心功能的实现细节，我们只有以此为目标，找到这条主线去读代码，才能达到最终目的。
那么在读Redis源码时，什么才是它的核心主线呢？这里我分享一个非常好用的技巧，就是根据“Redis究竟是怎么处理客户端发来的命令的？”来梳理。
举个例子，当我们在执行SET testkey testval EX 60这样一条命令时，就需要搞清楚Redis是怎么执行这条命令的。也就是要明确，Redis从收到客户端请求，到把数据存到Redis中、设置过期时间，最后把响应结果返回给客户端，整个过程的每一个环节，到底是如何处理的。
有了这条主线，我们就有了非常明确的目标，而且沿着这条主线去读代码，我们还可以很清晰地把多个模块串联起来。比如从前面的例子中，我们会看到一条命令的执行，主要包含了这样几个阶段。
- Redis Server初始化：加载配置、监听端口、注册连接建立事件、启动事件循环（server.c、anet.c）。
- 接收、解析客户端请求：初始化Client、注册读事件、读客户端Socket（networking.c）。
- 处理具体的命令：找到对应的命令函数、执行命令（server.c、t_string.c、t_list.c、t_hash.c、t_set.c、t_zset.c）。
- 返回响应给客户端：写客户端缓冲区、注册写事件、写客户端Socket（networking.c）。
沿着这条主线去读代码，我们就可以掌握一条命令的执行全过程。而且，由于这条主线的代码逻辑，已经覆盖了所有命令的执行流程，我们下次再去读其他命令时，比如SADD，就只需要关注处理命令部分的逻辑即可，其他逻辑有80%都是相同的。
先整体后细节
当然，在阅读主线代码的过程中，肯定也会遇到过于复杂的函数，第一次在读这种函数时，很容易就会陷进去，导致整个主线代码的阅读，无法继续推进下去。遇到这种情况其实是很正常的，可这时我们应该怎么办呢？
这里我的做法是，前期读到这种逻辑时，不要马上陷入到细节中去，而是要先抓整体。具体来说，对于复杂的函数逻辑，我们刚开始并不需要知道它的每一个细节是如何实现的，而是只需知道这个函数大致做了几件事情即可。
举个例子，在执行HSET命令时，有一段代码很复杂，其中包括了很多分支判断，一次很难读懂：
int hashTypeSet(robj *o, sds field, sds value, int flags) {
int update = 0;
if (o->encoding == OBJ_ENCODING_ZIPLIST) {
unsigned char *zl, *fptr, *vptr;
zl = o->ptr;
fptr = ziplistIndex(zl, ZIPLIST_HEAD);
if (fptr != NULL) {
fptr = ziplistFind(fptr, (unsigned char*)field, sdslen(field), 1);
if (fptr != NULL) {
/* Grab pointer to the value (fptr points to the field) */
vptr = ziplistNext(zl, fptr);
serverAssert(vptr != NULL);
update = 1;
/* Delete value */
zl = ziplistDelete(zl, &vptr);
/* Insert new value */
zl = ziplistInsert(zl, vptr, (unsigned char*)value,
sdslen(value));
}
}
if (!update) {
/* Push new field/value pair onto the tail of the ziplist */
zl = ziplistPush(zl, (unsigned char*)field, sdslen(field),
ZIPLIST_TAIL);
zl = ziplistPush(zl, (unsigned char*)value, sdslen(value),
ZIPLIST_TAIL);
}
o->ptr = zl;
/* Check if the ziplist needs to be converted to a hash table */
if (hashTypeLength(o) > server.hash_max_ziplist_entries)
hashTypeConvert(o, OBJ_ENCODING_HT);
} else if (o->encoding == OBJ_ENCODING_HT) {
dictEntry *de = dictFind(o->ptr,field);
if (de) {
sdsfree(dictGetVal(de));
if (flags & HASH_SET_TAKE_VALUE) {
dictGetVal(de) = value;
value = NULL;
} else {
dictGetVal(de) = sdsdup(value);
}
update = 1;
} else {
sds f,v;
if (flags & HASH_SET_TAKE_FIELD) {
f = field;
field = NULL;
} else {
f = sdsdup(field);
}
if (flags & HASH_SET_TAKE_VALUE) {
v = value;
value = NULL;
} else {
v = sdsdup(value);
}
dictAdd(o->ptr,f,v);
}
} else {
serverPanic("Unknown hash encoding");
}
/* Free SDS strings we did not referenced elsewhere if the flags
* want this function to be responsible. */
if (flags & HASH_SET_TAKE_FIELD && field) sdsfree(field);
if (flags & HASH_SET_TAKE_VALUE && value) sdsfree(value);
return update;
}
那么，我在读这段代码时，就可以先简化逻辑，把握整体思路：
// 执行 HSET 命令
int hashTypeSet(robj *o, sds field, sds value, int flags) {
...
// 如果当前是 ziplist 编码存储
if (o->encoding == OBJ_ENCODING_ZIPLIST) {
...
// 如果是 hashtable 编码存储
} else if (o->encoding == OBJ_ENCODING_HT) {
...
} else {
serverPanic("Unknown hash encoding");
}
...
}
之后，再了解每个分支大致做了哪些事情：
// 如果当前是 ziplist 编码存储
if (o->encoding == OBJ_ENCODING_ZIPLIST) {
...
// field 在 ziplist 中，从 ziplist 中删除，在插入新值
if (fptr != NULL) {
fptr = ziplistFind(fptr, (unsigned char*)field, sdslen(field), 1);
zl = ziplistDelete(zl, &vptr);
zl = ziplistInsert(zl, vptr, (unsigned char*)value, sdslen(value));
...
}
// field 不在 ziplist 中，则插入到 ziplist
if (!update) {
zl = ziplistPush(zl, (unsigned char*)field, sdslen(field),
ZIPLIST_TAIL);
...
}
// ziplist 元素超过阈值，转为 hashtable
if (hashTypeLength(o) > server.hash_max_ziplist_entries) {
hashTypeConvert(o, OBJ_ENCODING_HT);
}
}
这样做的好处，一是不会被复杂的细节逻辑搞晕，打击自己的自信心；二是可以有效避免阅读的连贯性被打断，从而能持续推进我们把整个主线逻辑读完。
所以，这里的重点就是：先把复杂代码的主逻辑搞清楚，知道涉及的每个方法完成了什么事，心里要先搭建一个简单的框架，等有了框架之后，我们再去给框架填充细节。这样通过先整体后细节的方式，我们就可以不再畏惧代码中的复杂逻辑。
先主线后支线
不过，在阅读主线代码的过程中，我们肯定还会遇到各种支线逻辑，比如数据过期、替换淘汰、持久化、主从复制等。
其实，在阅读主线逻辑的时候，我们并不需要去重点关注这些支线，而当整个主线逻辑清晰起来之后，我们再去读这些支线模块，就会容易很多了。这时，我们就可以从这些支线中，选取下一个目标，带着这个目标去阅读，比如说：
- 过期策略是怎么实现的？（expire.c、lazyfree.c）
- 淘汰策略是如何实现的？（evict.c）
- 持久化 RDB、AOF 是怎么做的？（rdb.c、aof.c）
- 主从复制是怎么做的？（replication.c）
- 哨兵如何完成故障自动切换？（sentinel.c）
- 分片逻辑如何实现？（cluster.c）
- ….
有了新的支线目标后，我们依旧可以采用前面提到的先整体后细节的思路阅读相关模块，这样下来，整个项目的每个模块，就可以被逐一击破了。
查漏补缺
最后，我们还需要查漏补缺。
按照前面提到的方法，基本就可以把整个项目的主要模块读得七七八八了，这时我们基本已经对整个项目有了整体的把控。
不过，当我们在工作中遇到问题时，很有可能会发现，在当时读代码的过程中，有很多并不在意的细节被忽略了。所以这时，我们就可以再带着具体问题出发，聚焦这个问题相关的模块，再一次去读源码。这样一来，我们就可以填补当时阅读源码的空白区。
举个例子，当我们在阅读String底层数据结构SDS（简单动态字符串）的实现时，我们会看到当 SDS 需要追加新内容时会进行扩容，而我们之前阅读这部分代码时，很有可能只是了解到有这样的逻辑存在，但并没有在意扩容的相关细节（一次扩容多大）。
所以，当我们在工作中遇到这个细节问题后，就可以把目光聚焦在 SDS 的扩容逻辑上（sds.c 的sdsMakeRoomFor函数），而此时我们会发现，当需要申请的新内存小于1MB时，Redis就会翻倍申请内存，否则按1MB申请新内存。
采用这个方法进行查漏补缺，我们就可以对整个项目了解得更深入、更全面，真正把项目吃透。
总结
好了，以上就是我在阅读Redis源码时，总结出来的经验体会，这里我也把这七个步骤梳理总结下。
- 找到地图：拿到项目代码后，提前梳理整个项目结构，知晓整个项目的模块划分，以及对应的代码文件。
- 前置知识准备：提前掌握项目中用到的前置知识，比如数据结构、操作系统原理、网络协议、网络 IO 模型、编程语言语法等等。
- 从基础模块开始读：从最底层的基础模块开始入手，先掌握了这些模块，之后基于它们构建的模块读起来会更加高效。
- 找到核心主线：找到整个项目中最核心的主线逻辑，以此为目标，了解各模块为了完成这个功能，是如何协作和组织的。
- 先整体后细节：对于复杂函数，不要上来就陷入细节，前期阅读只需了解这个函数大致做了什么事情，建立框架，等搭建起框架之后，再去填充细节。
- 先主线后支线：整个主线逻辑清晰之后，再去延伸阅读支线逻辑，因为支线逻辑肯定是服务主线逻辑的，读完主线后再去读这些支线，也会变得更简单。
- 查漏补缺：在工作中遇到具体问题，带着这些实际的问题出发再次去读源码，进行查漏补缺，填补之前读源码时没有注意到的地方。
当然，这个阅读源码的方法也并不局限于Redis，如果你在开发过程中，也有读源码的需要，希望这个方法能帮助你更好地吃透它。
最后，如果你也有自己的阅读源码的实践经验和方法，欢迎在留言区分享出来，我们一起交流，共同进步！