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如何快速看懂源代码—如何看懂网页源代码

前言

读源码是大多数程序员进阶的重要途径,最近了解到很多朋友反馈读了一些源码但是收获不是很大,看了一些源码总是半途而废,有很多困惑。

主要表现为:

  • 读源码的时候并不知道该读啥
  • 很容易迷失在细节中,调试时跳来跳去跳晕了,很难坚持下去
  • 读完很快就忘掉了,无法灵活运用

网上也会有一些讲某个具体开源代码的系列文章,通常比较冗长,传授的都是“鱼”而不是“渔”。 俗话说:授人以鱼不如授人以渔。

我相信大多数同学希望得到方法论级别、更加系统化介绍如何更好地阅读源码的文章。 为此,在这里我打算将自己的读源码经验传授给大家,相信会让很多人理解问题的症结所在,给出一些“意料之外”的实用建议,让饱受读源码困惑的同学能够找到方向。

文章重点讲到如下内容:

  • 为什么很多人读源码收获不大?
  • 读源码究竟读什么?
  • 有哪些读源码重要的思想?
  • 有哪些好的读源码切入点?
  • 有哪些读源码非常实用的技巧?

整体概览:

为什么很多人读源码收获不大?

在我看来,大多数人读源码收获不大的主要原因如下:

  • 缺乏整体思维,迷失在细节中(如调试源码时跳来跳去,最后跳晕了)
  • 缺乏思考(学而不思则罔,思而不学则殆!)
  • 不知道读源码究竟读什么(如源码的设计思想)
  • 角度单一(如从解决问题角度、性能优化角度、设计模式角度、每次提交、单元测试、注释等)
  • 方法单一(如不懂的高级的调试技巧,不懂的时序图插件)
  • 缺乏输出(不会输出成文章,不能讲给别人听)

读源码究竟读什么?

做事要“以终为始”,只有搞清楚读源码我们究竟想得到什么,我们才能避免“走马观花” 最终将收获无多的尴尬场景。

那么读源码读的是什么?我们要关注哪些方面呢?

读目的:该框架是为了解决什么问题?比同类框架相比的优劣是什么?这对理解框架非常重要。

读注释:很多人读源码会忽略注释。建议大家读源码时一定要重视注释。因为优秀的开源项目,通常某个类、某个函数的目的、核心逻辑、核心参数的解释,异常的发生场景等都会写到注释中,这对我们学习源码,分析问题有极大的帮助。

读逻辑:这里所谓的逻辑是指语句或者子函数的顺序问题。我们要重视作者编码的顺序,了解为什么先写 A 再写 B,背后的原因是什么。

读思想:所谓思想是指源码背后体现出了哪些设计原则,比如是不是和设计模式的六大原则相符?是不是符合高内聚低耦合?是不是体现某种性能优化思想?

读原理:读核心实现步骤,而不是记忆每行代码。核心原理和步骤最重要。

读编码风格:一般来说优秀的源码的代码风格都比较优雅。我们可以通过源码来学习编码规范。

读编程技巧:作者是否采用了某种设计模式,某种编程技巧实现了意料之外的效果。

读设计方案:读源码不仅包含具体的代码,更重要的是设计方案。比如我们下载一个秒杀系统 / 商城系统的代码,我们可以学习密码加密的方案,学习分布式事务处理的方案,学习幂等的设计方案,超卖问题的解决方案等。因为掌握这些方案之后对提升我们自己的工作经验非常有帮助,我们工作中做技术方案时可以参考这些优秀项目的方案。

读源码的误区

很多人读源码不顺利,效果不好,通常都会有些共性。

那么读源码通常会有哪些误区呢?

开局打 Boss

经常打游戏的朋友都知道,开局直接打 Boss 无异于送人头。

一般开局先打野,练就了经验再去挑战 Boss。

如果开始尝试学习源码就直接拿大型开源框架入手容易自信心受挫,导致放弃。

佛系青年

经常打游戏的朋友也都知道,打游戏要讲究策略,随便瞎打很容易失败。

有些朋友决定读源码,但又缺乏规划,随心所欲,往往效果不太好。

对着答案做题

我们知道很多小学生、初高中生,甚至很多大学生学习会出现眼高手低的情况。

有些人做题时并不是先思考,而是先看答案,然后对着答案的思路来理解题目。在这种模式下,大多数题目都理所当然地这么做,会误认为自己真正懂了。但是即使是原题,也会做错,想不出思路。

同样地,很多人读源码也会走到这个误区中。直接看源码的解析,直接看源码的写法,缺乏关键的前置步骤,即先自己思考再对照源码。

读源码的思想

先会用再读源码

学习某个源码之前一定要对源码的基本用法有一个初步了解。

如果对框架没有基本的了解就直接读源码,效果通常不会太好。

一般优秀的开源项目,都会给出一些简单的官方示例代码,大家可以将官方示例代码跑起来,了解基本用法。

大家也可以去 GitHub 上搜索并拉取某个技术的 Demo,某个技术的 hello world 项目,快速用起来。

如 Dubbo 官方文档就给出了快速上手示例代码 ;轻量级的分布式服务框架 jupiter README.md 就给出了简单的调用示例。一些开源项目给出了多个框架的示例代码,如 tutorials。

先易后难

循序渐进是学习的一大规律。

一方面,可以先尝试阅读较为简单的开源项目源码,比如 commons-lang、commons-collection、guava、mapstruct 等工具性质的源码。

另外还可以尝试寻找某个框架的简单版,先从简单版学起,看透了再学大型的开源项目就容易很多。

可能很多人会说不好找,其实大多数知名开源的项目都会有简单版,用心找大多数都可以找到, 比如 Spring 的简易版、Dubbo 简易版。

先整体后局部

先整体后局部是非常重要的一个认知规则,体现了“整体思维”。

如果对框架缺乏整体认识,很容易陷入局部细节之中。

先整体后局部包括多种含义,下面会介绍几种核心的含义。

先看架构再读源码

大家可以通过框架的官方文档了解其整体架构,了解其核心原理,然后再去看具体的源代码。

但是很多人总会忽视这个步骤。

如轻量级分布式服务框架 jupiter 框架 的 README.md 给出了框架的整体架构:

(图片来自:jupiter 项目 README.md 文档)

对框架有了一个整体了解之后,再去看具体的实现就会容易很多。

先看项目结构再读源码

先整体后局部,还包括先看项目的分包,再具体看源码。

(图片来自:jupiter 项目结构)

通过项目的报名,如 monitor、registry、serialization、example、common 等就可以明白该包下的代码意图。

先看类的函数列表再读源码

通过 IDEA 的函数列表功能,可以快速了解某个类包含的函数,可以对这个类的核心功能有一个初步的认识。

这种方式在读某些源码时效果非常棒。

更重要的是,如果能够养成查看函数列表的习惯,可以发现很多重要但是被忽略的函数,在未来的项目开发中很可能会用到。

下图为 commons-lang3 的 3.9 版本中 StringUtils 类的函数列表示意图:

先看整体逻辑再看某个步骤

比如一个大函数可能分为多个步骤,我们先要理解某个步骤的意图,了解为什么先执行子函数 1, 再执行子函数 2 等。

然后再去观察某个子函数的细节。

以 spring-context 的 5.1.0.RELEASE 版本的 IOC 容器的核心 org. 的核心函数 refresh 为例:

@Override public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException { synchronized ) { // Prepare this context for refreshing. // 1 初始化前的预处理 prepareRefresh(); // Tell the subclass to refresh the internal bean factory. // 2 告诉子类去 refresh 内部的 bean Factory ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory(); // Prepare the bean factory for use in this context. // 3 BeanFactory 的预处理配置 prepareBeanFactory(beanFactory); try { // Allows post-processing of the bean factory in context subclasses. // 4 准备 BeanFactory 完成后进行后置处理 postProcessBeanFactory(beanFactory); // Invoke factory processors registered as beans in the context. // 5 执行 BeanFactory 创建后的后置处理器 invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory); // Register bean processors that intercept bean creation. // 6 注册 Bean 的后置处理器 registerBeanPostProcessors(beanFactory); // Initialize message source for this context. // 7 初始化 MessageSource initMessageSource(); // Initialize event multicaster for this context. // 8 初始化事件派发器 initApplicationEventMulticaster(); // Initialize other special beans in specific context subclasses. // 9 子类的多态 onRefresh onRefresh(); // Check for listener beans and register them. // 10 检查监听器并注册 registerListeners(); // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons. // 11 实例化所有剩下的单例 Bean (非懒初始化) finishBeanFactoryInitialization(beanFactory); // Last step: publish corresponding event. // 12 最后一步,完成容器的创建 finishRefresh(); } catch (BeansException ex) { if ()) { logger.warn("Exception encountered during context initialization - " + "cancelling refresh attempt: " + ex); } // Destroy already created singletons to avoid dangling resources. // 销毁已经常见的单例 bean destroyBeans(); // Reset 'active' flag. // 重置 active 标志 cancelRefresh(ex); // Propagate exception to caller. // 将异常丢给调用者 throw ex; } finally { // Reset common introspection caches in Spring's core, since we // might not ever need metadata for singleton beans anymore... // 重置缓存 resetCommonCaches(); } } }

我们可以要特别重视每个步骤的含义,思考为什么这些要这么设计,然后再进入某个子函数中去了解具体的实现。

比如再去了解第 7 步的具体编码实现。

/** * Initialize the MessageSource. * Use parent's if none defined in this context. */ protected void initMessageSource() { ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory(); if (MESSAGE_SOURCE_BEAN_NAME)) { = beanFac(MESSAGE_SOURCE_BEAN_NAME, Me); // Make MessageSource aware of parent MessageSource. if != null && instanceof HierarchicalMessageSource) { HierarchicalMessageSource hms = (HierarchicalMessageSource) ; if () == null) { // Only set parent context as parent MessageSource if no parent MessageSource // registered already. (getInternalParentMessageSource()); } } if ()) { logger.trace("Using MessageSource [" + + "]"); } } else { // Use empty MessageSource to be able to accept getMessage calls. DelegatingMessageSource dms = new DelegatingMessageSource(); dms.setParentMessageSource(getInternalParentMessageSource()); = dms; beanFac(MESSAGE_SOURCE_BEAN_NAME, ); if ()) { logger.trace("No '" + MESSAGE_SOURCE_BEAN_NAME + "' bean, using [" + + "]"); } } }

从该子函数的角度,“整体”为 if 和 else 两个代码块,“部分”为 if 和 else 的代码块的具体步骤。

从设计者的角度学源码

从设计者的角度读源码是一条极其重要的思想。体现了“先猜想后验证”的思想。

这样就可以走出“对着答案做题”的误区。

学习源码时不管是框架的整体架构、某个具体的类还是某个函数都要设想如果自己是作者,该怎么设计框架、如何编写某个类、某个函数的代码。

然后再和最终的源码进行对比,发现自己的设想和对方的差异,这样对源码的印象更加深刻,对作者的意图领会的会更加到位。

比如我们封装 HTTP 请求工具,获取响应后根据响应码判断是否成功,我们可能会这么写:

public boolean isSuccessful(Integer code) { return 200 == code; }

我们查看 okhttp 4.3.0 版本的源码,依赖:

<!-- --> <dependency> <groupId>com.;/groupId> <artifactId>okhttp</artifactId> <version>4.3.0</version> </dependency>

ok 类的 isSuccessful 函数源码注释和代码 (kotlin):

/** * Returns true if the code is in [200..300), which means the request was successfully received, * understood, and accepted. */ val isSuccessful: Boolean get() = code in 200..299

发现和自己设想的不同,响应码的范围是 [200..300)。

通过这个简单的例子,我们发现自己对 HTTP 响应码的理解不够全面。

另外通过这个源码我们也了解到了源码注释的重要性,通过源码注释可以清楚明白的理解该函数的意图。

从设计模式的角度学源码

很多优秀的开源项目都会用到各种设计模式,尤其是学习 Spring 源码。

因此,强烈建议要了解常见的设计模式。

了解常见设计模式的目的、核心场景、优势和劣势等。

要理解设计模式的六大原则:单一职责原则、开闭原则、依赖倒置原则、接口隔离原则、迪米特法则等。

在读源码时注意体会设计模式的六大原则在源码中的体现。

如 jupiter 1.3.1 版本的 org.ju 类就体现了工厂模式。该类通过在静态代码块中使用 SPI 机制加载序列化方式并存储到 serializers map 中,获取时从该 map 中直接取,实现了已有对象的重用。

大家可以通过《设计模式之禅》、《Java 设计模式及实践》、《Head first 设计模式》等来学习设计模式。

从设计模式角度阅读源码,可以加深对设计模式应用场景的理解,自己编码时更容易选择适合的设计模式来应对项目中的变化。

读源码的粒度问题

很多开源项目代码行数非常多,几十万甚至上百万行,想都读完并且都能记下来不太现实。

前面也讲到读源码读什么的问题,个人建议大家读核心的原理,关键特性的实现,高抽象层的几个关键步骤。

不要追求读每一行代码,甚至“背诵”代码,因为工作之后学习的目的更多地是为了运用,而不是为了考试。

读源码的技巧

通过注释学习源码

我们以 Guava 源码 commit id 为 5a8f19bd3556 的提交版的 CacheBuilder 源码为例。

如果我们想了解 expireAfterWrite 函数的的用法。

可以通过读其注释了解该函数的功能,每个参数的含义,异常发生的原因等。对我们学习源码和实际工作中的使用帮助极大。

/** * Specifies that each entry should be automatically removed from the cache once a fixed duration * has elapsed after the entry's creation, or the most recent replacement of its value. * // 省略其他 * * @param duration the length of time after an entry is created that it should be automatically * removed * @param unit the unit that {@code duration} is expressed in * @return this {@code CacheBuilder} instance (for chaining) * @throws IllegalArgumentException if {@code duration} is negative * @throws IllegalStateException if the time to live or time to idle was already set */ @SuppressWarnings("GoodTime") // should accept a java. public CacheBuilder<K, V> expireAfterWrite(long duration, TimeUnit unit) { checkState( expireAfterWriteNanos == UNSET_INT, "expireAfterWrite was already set to %s ns", expireAfterWriteNanos); checkArgument(duration >= 0, "duration cannot be negative: %s %s", duration, unit); = unit.toNanos(duration); return this; }

通过单元测试学源码

同样以学习 6.1 的函数为例,可以通过 find usages 找到对应的单元测试。

com.Google.common.cac

可以执行在源码中断点,然后执行单元测试,了解源码细节。

public void testExpiration_expireAfterWrite() { FakeTicker ticker = new FakeTicker(); CountingRemovalListener<String, Integer> removalListener = countingRemovalListener(); WatchedCreatorLoader loader = new WatchedCreatorLoader(); LoadingCache<String, Integer> cache = Cac() .expireAfterWrite(EXPIRING_TIME, MILLISECONDS) .removalListener(removalListener) .ticker(ticker) .build(loader); checkExpiration(cache, loader, ticker, removalListener); }

从入口开始学源码

如下面是常见的 springboot 的应用启动主函数:

@SpringBootApplication public class DemoApplication { public static void main(String[] args) { S, args); } }

我们可以从 SpringApplication 的 run 函数一直跟下去。

有些朋友可能会说,跟着跟丢了怎么办?

大家可以在源码中打断点,然后通过左下角的调用栈实现源码的跳转,可以通过“drop frame”实现。

利用插件来学源码

类图插件

可以使用 IDEA 自带的类图了解核心类的源码的关系。

如下图为 fastjson 的核心类的类图:

时序图插件

可以使用 Stack trace to UML IDEA 插件绘制错误堆栈的时序图,了解源码的执行流程。

推荐大家安装 SequenceDiagram IDEA 插件,读源码时可以查看调用的时序图,对理解源码调用关系帮助很大。

codota

强烈推荐大家安装 codota 插件(支持 Eclipse、IDEA、Android Studio) 通过该插件或对应的 Java 代码搜索网站。

如下图所示,我们安装好 codota 插件后,想了解 org. 的 registerBeanDefinition 函数用法。

直接在该函数上右键然后选择“Get relevant examples”,即可查看其他知名开源项目中的相关用法。

这对我们了解该源码的功能和用法有极大的帮助,我们实际开发中也可以多用 codota 来快速学习如何使用一个函数。

通过提交记录学源码

比如我们想研究某段源码的变动,可以拉取源代码,查看 Git 提交记录。

比如我们想研究某个感兴趣类的演进,直接选取该类,查看提交记录即可。

下图为 commons-lang 项目的,StringUtils 工具类的一个变更记录:

通过变更记录我们可以学习到早期版本有哪些问题,如何进行优化。

根据 issue 学源码

issues 是学习源码的重要途径,是我们提高开发经验的一个重要途径。

如果我们想深入学习某个开源项目,可以翻阅历史 issues 。

针对具体的 issue 中涉及的具体的问题入手了解大家对该问题的看法,学习问题的原因和解决办法。

着重了解有多种方案时作者进行了何种考量,做出了什么取舍。

如 Add Immutable*Array.reverse() #3965:

搜索引擎大法

当我们对某些源码设计感到困惑时,可以在 Google 或者 Stack Overflow 上搜索问题的原因,往往会有些意外收获。

反编译大法

我们在读源码时经常会遇到类似下面的这种写法:

org.

private WebServer startWebServer() { WebServer webServer = ; if (webServer != null) { webServer.start(); } return webServer; }

在函数中声明一个和成员变量同名的局部变量,然后将成员变量赋值给局部变量,再去使用。

看似很小的细节,隐含着一个优化思想。这就需要借助反编译大法,在字节码层面去分析。

详细解读参见《为什么要推荐大家学习字节码?》。

总结

总之,读源码要着重思考,思考为什么这么设计?可能的原因是什么?然后去验证。

  • 学习代码在平时,工作时如果项目开发工期不紧,编码过程中进入源码分析学习,积少成多;
  • 在开发过程中,如果遇到问题,可以选择进入源码调试,这样印象更深刻;
  • 此外,我们既要埋头苦干也要“仰望星空”(巩固专业基础),有些核心的软件设计原则,操作系统、计算机网络的设计原理,都是源码设计思想的重要来源,如果专业基础不扎实,往往很难了解问题的本质。

责任编辑: 鲁达

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