读懂Redis源码，我总结了这7点心得
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2021-11-09 18:49
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用了这么久的 Redis，也翻了很多次源码，经常有人问我到底怎么读 Redis 源码。
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。他们可能遇到问题时，会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解决所有问题，尤其是比较细节的问题。
从我的实战经验来看，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？
这篇文章我就来和你聊一聊，我读 Redis 源码的经验，以及读源码的「通用思路」，希望这些心得可以帮助到你。
01 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。
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（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。
02 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，你可以参考下：
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。
03 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。
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。
04 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？」 为主线来梳理。
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，我们下次再去读其它命令时，比如 SADD，就只需要关注「处理命令」部分的逻辑即可，其它逻辑有 80% 都是相同的。
05 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：
那么，我在读这段代码时，就可以先简化逻辑，把握整体思路：
之后，再了解每个分支大致做了哪些事情：
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。
06 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。
07 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，而我们之前阅读这块代码时，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 源码时的经验心得，总结一下这 7 个步骤。
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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。
6、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。
7、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。
后记
你可以看到，这篇文章介绍的阅读源码的方法，其实并不局限于读 Redis 代码。
这 7 个步骤，可以算是一个的「通用思路」，我也经常用这个思路来读其它项目的源码，非常有用，你也可以试试。
另外，我认为很多人读源码觉得难，一是因为心理上自认为自己读不懂，不敢迈步这一步，二是因为找不到合理的方法，在读源码时屡次受挫，最终知难而退。
我在读源码时也经历过这些，这里再分享一下我的经验。
1、永远不要给自己设限：想想看，曾经以为很多自己做不到的事，在有压力的情况下，是不是慢慢都做到了，而且发现做得还挺好？学习技术也是一样，技术是死的，东西就那么多，一遍不行来两遍，总有一次能搞懂，所以心态上一定不要先「否定」自己，凡事先迈一小步进去试试看，好的开始就是成功的一半。
2、找到对的学习方法：正所谓「学会学习，再学习」，科学高效的方法，能帮你事半功倍，这篇文章分享的方法论，就是属于学习方法的范畴，你可以结合自己的实际情况试试看。
希望我的这些经验和心得，对你有所启发。
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