Go 问答之如何阅读 Go 源码

我的知乎回答，问题是关于如何阅读 Go 源码。地址。胡扯了些自己的想法。

Go 的源码在安装包的 src/ 目录下。怎么看它的源码呢？直接看吧！没人教的情况下，只能自己撸了。当然，这种内容一般也不会有人教。

怎么撸？

Go 源码中，应该可分为与语言息息相关的部分，和官方提供的标准库。与语言实现相关的肯定是最难的，不是那么容易理解。可以先主要看标准库，其他的可以先大概了解下。

先把源码目录整体扫一遍，大概看看涉及了哪些模块，然后再挑自己喜欢的部分进行更深一步的学习与研究。建议每个目录都简单写个 hello world，如此的体悟会更深。如果连 hello world 也写不出来，这个模块的源码暂时就没必要研究了，先学好基础吧。毕竟，包的使用不仅与语言相关，还涉及具体场景和实现原理，这都是要学习的。

对包的使用熟悉理解后，就可以阅读源码了，但此时最好还是不要太抠细节，求理解涉及设计思想，整体流程。源码阅读可以通过画 UML 的方式辅助，从纵向和横向帮助理解。代码设计时，一般最容易想到的就是按顺序方式写，很快就能搞定。但当项目变大，抽象的模块会越来越多，抽象出接口和具体的实现，实现可能包含其他类型的组合。搞明白这些关系，对于理解源码实现会较有帮助。

如果能顺利经过前面两步，接下来的源码阅读就比较简单了。而且 Go 语言的特点就是简洁易读，没什么语法糖。当然，如果是一些实现比较复杂的包，你还需知道它们的底层原理，就比如 net/http 包，你得对 http 协议熟悉到一定程度，才可能从细节研究源码实现。

可能是我闲的蛋疼，准备试着先从第一步出发，整体撸一下 Go 的源码中包含的模块，没事的时候就更新一点进去。等把这些大致撸完一遍，感觉我的 Golang 之旅专栏又可以多出很多写作素材了。

我的环境是 Go 1.11。关于每个模块，我会把读过的一些文章放在下面，由于只是粗略阅读，并不能保证读过的每篇文章都是精品。

补充：

2019年8月8日凌晨 01:13，大概花了两个多星期的零碎时间，简单撸完了一版。总的感觉，还是有很多地方理解不够，希望后面可以按前面说的思路，按包逐步进行源码解剖。

archive

包含了文件归档的相关内容，其中涉及了两个包，分别是 tar 和 zip。

archive/tar，即归档，如果了解 Linux 下的 tar 命令，可与之对应理解。如果要在归档基础上进行压缩，还要借助 compress 下的相关包。提醒一点，是使用时要注意理解归档与压缩的区别。

相关阅读：

鸟哥的文件与文件系统的压缩与打包
 archive/tar 实现打包压缩及解压

archive/zip，与 zip 格式压缩文件操作相关的包，使用方法与 tar 很类似。在寻找与 zip 包相关的资料时，了解到 zip 的作者年仅 37 岁就逝世了，而全世界所有使用 zip 压缩的文件开头部分都有他的名字 "PK"，而我们识别一个文件是否是 zip 正是通过这种方法。

相关阅读：

archive/zip 实现压缩与解压
 zip 的百度百科

bufio

实现了缓冲 IO 的功能，通过包裹 io.Reader 或 io.Writer 函数创建新的 Reader 或 Writer 实例，并且这些新创建的实例提供了缓冲的能力。使用方法非常简单，达到指定缓冲大小，触发写或读操作，如未达到要求，可用 Flush 方法刷新。

builtin

Go 语言中的内置类型、函数、变量、常量的声明。暂时看来，没啥可深入阅读的，应该结合 Go 的内部实现进行阅读。

bytes

主要是关于 byte slice 操作的一些函数。由于 []byte 也可用于表示 string，故其中的函数、方法与 strings 很类似，比如 Join、Split、Trim、 Contains 等。

cmd

Go 命令工具集的实现代码，如 go、gofmt、godoc、pprof 等，应该主要是和 Go 语言实现相关性较大，比较底层。每个命令都够研究一段时间了，特别是 go 命令，并且前提是你的计算机底层原理的功底要足够优秀。

网上搜索下，关于它的资料比较少。

相关阅读：

Go 官网之 Command go

compress

之前提到 archive 包中是归档相关操作，而相对的 compress 包主要与压缩相关。主要实现了几种主流的压缩格式，如 bzip2、flate、gzip、lzw、zlib。

compress/bzip2，常见的 .bz2 结尾的压缩文件格式基本可用这个包操作，要与 tar 结合使用。

compress/gzip，常见的 .gz 结尾的压缩文件格式基本可用这个包操作，要与 tar 结合使用。

compress/flate，flate 应该主要是 zip 用的压缩算法，如果阅读了前面的 archive/zip 的源码，就会发现其中导了这个包。

compress/zlib， compress/lzw 基本与上面同理，应该都是某种压缩算法实现。因为我对压缩算法没什么太深的研究，暂时了解个大概就好了，希望没有介绍错误。

相关阅读：

Go 官网之 compress

container

我们知道，Go 内置的数据结构很少，只有数组、切片和映射。除此以外，其实还有部分的结构放在了 container 包中，heap 堆、list 双端队列，ring 回环队列。

它们的使用非常简单，基本就是增删改查。

相关阅读：

container 容器数据类型：heap、list 和 ring

context

读这个包之前，得首先熟悉 Go 的并发代码如何编写，了解 Done channel 如何实现向所有 goroutine 发送广播信号。Go 的并发单元称为 goroutine，但是不同 goroutine 之间并没有父子兄弟关系，为了更好地并发控制，context 包就诞生了。它可以实现在不同 goroutine 间安全地传递数据以及超时管理等。

crypto

加密相关，涉及内容有点多，包含了各种常用的加密算法实现，比如对称加密啊 AES、DES 等，公私钥加密 rsa、dsa 等，散列算法 sha1、sha256 等，随机数 rand 也有，不知道和 math 的随机有什么区别。没有找到一篇综合性介绍的文章，毕竟比较复杂了，如果要看它们的源码，得先要大概了解下每个加密算法的原理，才好逐一突破。

相关阅读：

Go 官网之 crypto

database

封装了一套用于数据库操作的通用接口，实现了数据库连接管理，支持连接池功能。真正使用时，我们需要引入相应的驱动，才能实现指定类型数据库的操作。

一个简单的例子。

import (
    "database/sql"
    _ "github.com/go-sql-driver/mysql"
)

func main() {
    db, err := sql.Open("mysql", "username:password@tcp(127.0.0.1:3306)/test")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    defer db.Close()
}

github.com/go-sql-driver/mysql 便是提供的 MySQL 驱动。具体的查询执行都是通过调用驱动实现的 db 接口中的方法。

debug

和调试相关，具体内容比较复杂，我也不是很懂。内部有几个包，如 dwarf、elf、gosym、macho、pe、plan9obj。

dwarf，可用于访问可执行文件中的 DWARF 信息。具体什么是 DWARF 信息呢？官网有个 PDF，具体介绍了什么是 DWARF，有兴趣可以看看。它主要是为 UNIX 下的调试器提供必要的调试信息，例如 PC 地址对应的文件名行号等信息，以方便源码级调试。

相关阅读：

dwarf-2.0.0 调试信息格式 DWARF, 说不定你也需要它哦

elf，用于访问 elf 类型文件。elf，即可执行与可连接格式，常被称为 ELF 格式，有三种类型：

可重定位的对象文件（Relocatable file），由汇编器汇编生成的 .o 文件
可执行性的对象文件（Executable file），可执行应用程序
可被共享的对象文件（Shared object file），动态库文件，也即 .so 文件

gosym，用于访问 Go 编译器生成的二进制文件之中的 Go 符号和行信息等，暂时还没怎么看。在 medium 发现个系列文章，介绍了 Go 中 debug 调试器的实现原理，相关阅读部分是系列的第二篇文章。

相关阅读：

Making debugger in Golang (part II)

macho，用于访问 Mach-O object 格式文件。要阅读这段源码，同样需要先了解什么是 Mach-O，它是 Mach object 文件格式的缩写，用于可执行文件、目标代码、内核转储的文件格式。

相关阅读：

维基百科-Mach-O
Go package - debug/macho

pe，实现了访问 PE 格式文件，PE 是 Windows 系统可移植的可执行文件格式。

plan9obj，用于访问 plan9 object 格式文件。

暂未找到关于 plan9object 的介绍文章。我们主要学习的话，主要应该是集中在 elf 和 gosym 两个格式。

相关阅读：

Go package - debug/plan9obj

encoding

主要关于我们常用到的各种数据格式的转化操作，或也可称为编解码，比如 JSON、XML、CSV、BASE64 等，主要的模块有：

encoding/json，json 处理相关的模板，通用方式，我们可以将解析结果放到 map[string]interface{} 解析，也可以创建通用结构体，按 struct 方式进行。

encoding/xml，基本和 encoding/json 类似。但因为 XML 比 json 要复杂很多，还涉及一些高级用法，比如与元素属性相关等操作。

encoding/csv，csv 数据格式解析。

encoding/binary，可用于处理最底层的二进制数据流，按大小端实现 []byte 和整型数据之间的转化。

其他诸如 hex、gob、base64、base32、gob、pem、ascii84 等数据格式的操作都是类似的，有兴趣可以都尝试一下。

errors

Go 的错误处理主要代码就是它。很遗憾的是，打开源码后发现，就几行代码哦。主要是因为 Go 的错误类型只是一个接口而已，它的源码非常简单。

package errors

// New returns an error that formats as the given text.
func New(text string) error {
	return &errorString{text}
}

// errorString is a trivial implementation of error.
type errorString struct {
	s string
}

func (e *errorString) Error() string {
	return e.s
}

Go 默认只提供了最简单的实现，就上面这几行代码。真的是 awesome、amazing，哈哈。但正是因为简单，扩展出自己的 error 变得很简单。比如，有些开发者认为 Go 的错误处理太简单，开发了一些包含 call stack trace 的 error 包。

expvar

主要是用于 Go 程序运行时的指标记录，如 HTTP 服务在加入 expvar 后，我们可以通过 /debug/vars 返回这些指标，返回的数据是 JSON 格式的。

它的源码不多，也就大约 300 行代码，重点在它使用方法。

flag

用于命令行参数解析的包，比如类似命令参数 grep -v grep，具体操作的时候要获取 -v 后的参数值。很常用的功能，如果纯粹自己实现是比较繁琐的。

相关阅读：

flag-命令行参数解析

fmt

从包名就可以知道，fmt 主要和格式化相关，关于什么的格式化呢？主要是字符串的格式化，它的用法和 C 中 printf 都很类似。当然，除了实现 C 的用法，还提供了一些 Go 特有的实现。

相关阅读：

Go Walkthrough: fmt

似乎是核心工具使用的包。

hash

hash 包主要定义了不同的 hash 算法的统一接口。而具体的 hash 算法实现有的直接 hash 的下层，比如 crc32、crc64，即 32 位循环冗余校验算法和 64 位循环冗余校验算法。而 md5 hash 算法在 crypto/md5 下，同样实现了 hash 的相关接口。

相关阅读：

常见哈希函数 FNV 和 MD5

html

Go 标准库里的 html 包功能非常简单，大概了看下，主要是关于 html 文本的处理，例如该如何对 html 代码做转义。如果想支持 html 的解析，go 官方 github 下还提供了一个 net 仓库，其中有个 html 的工具包。而 goquery 也是基于它实现的。

标准库的 html 目录下还有 template，html 的模板渲染工具，通过与 net/http 相结合，再加上一个数据库 orm 包，简单的 web 开发就可以开始了。

image

Go 2D 图像处理库，支持创建 2D 处理的方法函数，图片创建、像素、颜色设置，然后进行绘制。主要支持 png、jpeg、gif 图片格式。

index

目录为 index，其中只有一个包 index/suffixarray，称为后缀数组。具体算法没仔细研究，大致是将子字符串查询的时间复杂度降低到了 $log_n$ 。

使用非常简单，官网已经提供了一个例子。

// create index for some data
index := suffixarray.New(data)

// lookup byte slice s
offsets1 := index.Lookup(s, -1) // the list of all indices where s occurs in data
offsets2 := index.Lookup(s, 3)  // the list of at most 3 indices where s occurs in data

internal

内部实现，比较复杂。

Go 的标准库中，为 io 原语提供了基本的接口和实现，帮助字节流的读取。接口主要就是 io.Reader 和 io.Writer。io 包提供了一些常用资源的接口实现，比如内存、文件和网络连接等资源进行操作。

阅读 io 包的源码，会发现很多接口都是基于具体的能力定义，最简单的有 Reader（读）、Writer（写）、Closer（关闭）、Seeker（偏移），一个接口一个方法，非常灵活。组合的接口还有 ReaderWriter（读写）、ReadeCloser（读与关）、WriteCloser（读写关）和 ReadWriteCloser（读写关）等。整体理解，我们将会对 Go 接口是基于是鸭子模型的说法更有体会，

log

Go 的日志包，通过记录日志可以方便我们进行问题调试。log 包的核心源码并不多，总共也就三百多行，其中注释就占了差不多一百行。主要是因为它提供的功能很少，只有基础的日志格式化，还有 Print、Panic、Fatal 三种日志打印函数。连错误级别没提供。如果要使用的话，还需要借助一些第三方的包。相关阅读中提供了一个 "Go 日志库集合" 的文章，具体我也没有深入研究。

相关阅读：

Go log 日志
 Go 日志库集合

math

主要是关于数学计算方面的函数，一些数学常量，比如 PI（圆周率）、E（自然对数）等，就在其中，还有如四舍五入方面的函数 Round、Floor、Ceil、最大值 Max、最小值 Min，复杂的数学运算，比如幂运算、对数、三角函数肯定也有的，其他诸如随机数之类的函数也在其中。打开 math 源码文件夹，发现里面有大量的汇编代码，数学相对片底层，对性能要求会比较高，有必要用汇编实现。

math 包，直接看官方文档就好了，一般看了就可以用，没什么业务场景、具体原理需要了解，毕竟大家都学过数学。如果要看汇编实现，那就复杂了。有兴趣可以研究一下。

相关阅读：

Go 官网 math

mime

要了解 mime 包的使用，得先了解什么是 MIME，全称 Multipurpose Internet Mail Extension，即多用途互联网邮箱扩展类型。最初设计的目标是为了在发送邮件时，附加多媒体内容。后来，MIME 在 HTML 中也得到了支持。

其中主要有四个函数，AddExtensionType、TypeByExtension、FormatMediaType 和 ParseMediaType。前后两组函数似乎都是针对 MediaType 的互操作。

相关阅读：

Go 标准库学习 mime
Go package - mime

net

网络相关，涉及内容比较多，有种吃不消的感觉。

底层的实现 socket 就在 net 包下，主要是一些底层协议的实现，比如无连接的 ip、udp、unix(DGRAM)，和有连接的 tcp、unix(STREAM) 都可以在 net 包找到。

应用层协议，http 协议实现在 net/http 包含客户端服务端，rpc 在 net/rpc，邮件相关的 net/mail、net/smtp 等。net/url 是与 url 处理相关的函数，比如 url 字符串解析，编码等。

os 包主要实现与操作系统相关的函数，并且是与平台无关的。它的设计是 UNIX 风格的，并且采用 Go 错误处理风格。发生错误将返回的 error 类型变量。比如 Open、Stat 等操作相关的函数。

os 包的目标是统一不同操作系统的函数。如果大家读过那本 UNIX 环境高级编程，你会发现 os 包中的函数与 Unix 的系统调用函数都很相似。

除了 os 包，该目录下还有几个包，分别是 os/exec、os/signal 和 os/user，如下：

os/exec，帮助我们实现了方便执行外部命令的能力。

os/signal，Unix-Like 的系统信号处理相关函数，Linux 支持 64 中系统信号。

os/user，与系统用户相关的库，可用于获取登录用户、所在组等信息。

相关阅读：

[译]使用 os/exec 执行命令 Go package - os

path

path 包实现了路径处理（通过 / 分隔）相关的一些常用函数，常用于如文件路径、url 的 path。不适合 Windows 的 \ 和磁盘路径处理。

主要包含的函数有 Base、Clean、Dir、Ext、IsAbs、Join 等函数。如 Base 可用于获取路径的最后一个元素，Dir 获取路径目录，Ext 获取文件扩展、IsAbs 判断是否为绝对路径，Join 进行路径连接等。

相关阅读：

Go package - path

plugin

plugin 包是 Go 1.8 出现的包，为 Go 增加了动态库加载的能力，当前只支持 Linux 和 MacOS。但这个包的应用并不是很方便，生成和使用库文件的环境有一定的要求。

reflect

与反射相关的函数函数，通过反射可以实现运行时动态创建、修改变量，进行函数方法的调用等操作，获得本属于解释语言的动态特性。要阅读反射包源码，重点在理解变量的两个组成，即类型和值，反射的核心操作基本都是围绕它们进行。reflect.ValueOf 与 reflect.TypeOf 是我们常用的两个方法。

regexp

Go 的正则包，用于正则处理。基本是每种语言都会提供。其中涉及的方法大致可分为几个大类，分别是 Compile 编译、Match 匹配、Find 搜索、Replace 替换。

正则的源码实现还真是不想看。感觉正则都没有完全理清楚，扯源码有点坑。特别头大。

相关阅读：

Go 官网之 regexp Golang-Regex-Tutorial

runtime

runtime 是与 Go 运行时相关的实现，我们可以通过它提供的一些函数控制 goroutine。关于 Go 进程的启动流程、GC、goroutine 调度器等，也是在 runtime 中实现，同样需要我们好好阅读 runtime 代码了解。除此以为，cgo、builtin 包的实现也是在 runtime。

sort

定义了排序的接口，一旦某个类型实现了排序的接口，就可以利用 sort 中的函数实现排序。通过阅读源码，我发现默认支持排序的类型包括 int、float64、string。sort 中还有个 search 文件，其中主要是已排序内容二分查找的实现。

我们都知道，排序算法很多，比如插入排序、堆排序与快速排序等，sort 包都已经实现了，并且不用我们决定使用哪种算法，而是会依据具体的数据决定使用什么算法，并且一次排序不一定只要了一种算法，而可能是多种算法的组合。如何做算法选择可以通过阅读 sort.go 文件中的 quickSort 函数了解。

相关阅读：

Sort - 排序算法 The 3 ways to sort in Go

strconv

关于字符串与其他类型转化的包，名字全称应该是 string convert，即字符串转化。比如整型与字符串转化的 Itoa 与 Atoi，浮点型与字符串的转化 ParseFloat 与 FormatFloat，布尔型与字符串转化 ParseBool 与 FormatBool 等等。

相关阅读：

Golang 中 strconv 的用法官方文档 - strconv

strings

针对字符串的操作函数，前面也提过到，因为 []byte 也可用于表示字符串，strings 中的很多函数在 bytes 包也有类似的实现，比如 Join、Split、Trim，大小写转化之类的函数等。

相关阅读：

strings - 字符串操作

sync

Go 推荐以通信方式（channel）实现并发同步控制，但传统机制也是支持的，比如锁机制、条件变量、WaitGroup、原子操作等，而它们都是由 sync 提供的。其中，原子操作在 sync/atomic 包下。

除此之外，sync 中还有个临时对象池，可以实现对象复用，并且它是可伸缩且并发安全的。

相关阅读：

浅谈 Golang sync 包的相关使用方法

syscall

系统调用，从名字就能知道，这个包很复杂。系统调用是实现应用层和操作底层的接口，不同系统之间的操作常常会有一定的差异，特别是类 Unix 与 Windows 系统之间的差异较大。

如果想要寻找 syscall 的使用案例，我们可以看看 net、os、time 这些包的源码。

如果要看这部分源码，当前的想法是，我们可以只看 Linux 的实现，架构的话，如果想看汇编，可以只看 x86 架构。

暂时研究不多，不敢妄言。

相关阅读：

视频笔记：Go 和 syscall
Go package - syscall

testing

Go 中测试相关的实现，比如单元测试、基准测试等。Go 推荐的测试方式采用表格驱动的测试方式，即非每种情况都要写一个单独的用例，而是通过列举输入、期望输出，然后执行功能并比较期望输出与实际输出是否相同。

一个简单的测试用例。

func TestSum(t *testing.T) {
	var sumTests = []struct {
		a        int
		b        int
		expected int
	}{
		{1, 1, 2},
		{2, 1, 3},
		{3, 2, 5},
		{4, 3, 7},
		{5, 5, 10},
		{6, 8, 14},
		{7, 13, 20},
	}

	for _, tt := range sumTests {
		actual := functions.Add(tt.a, tt.b)
		if actual != tt.expected {
			t.Errorf("Add(%d, %d) = %d; expected %d", tt.a, tt.b, actual, tt.expected)
		}
	}
}

相关阅读：

单元测试
 基准测试
 Go package - testing

text

主要是关于文本分析解析的一些包，但又不同于字符串处理，主要涉及词法分析 scanner、模板引擎 template、tab 处理 tabwriter。

text/scanner，主要是做词法分析的，如果大家读过我的专栏翻译的几篇关于词法分析的文章，对它的理解会比较轻松。

text/template，用于文本的模板处理，相对于 html/template 的具体应用场景，text/template 更通用。要熟悉使用它，还需要掌握它的一些方法，比如 Action、Argument、Pipeline、Variable、Function。

text/tabwriter，感觉没啥介绍的，好像主要是根据 tab 进行文本对齐的。

time

关于日期时间的包，Go 中的 unix timestamp 是 int64，表示的时间范围相应的也就有所扩大。其他的诸如睡眠、时区、定时控制等等都支持，Go 中有个逆人性的规则，那就是日期时间的格式化字符，比如传统语言的格式化字符串 YYYY-MM-DD 在 Go 却是 2006-01-02 的形式，奇葩不奇葩。

unicode

unicode 编码相关的一些基本函数，读源码会发现，它通过把不同分类字符分别到不同的 RangeTable 中，实现提供函数判断字符类型，比如是否是控制字符、是否是字母等。另外两个包 unicode/utf8 和 unicode/utf16 可用于 unicode (rune) 与 utf8 (byte)、unicode (rune) 与 utf16 (int16) 之间的转化。

unsafe

Go 语言限制了一些可能导致程序运行出错的用法，通过编译器就可以检查出这些问题。当然，也有部分问题是无法在编译时发现的，Go 给了比较优化的提示。但通过 unsafe 中提供的一些方法，我们可以完全突破这一层限制，从包名就可以知道，unsafe 中包含了一些不安全的操作，更加偏向于底层。一些比较低级的包会调用它，比如 runtime、os、syscall 等，它们都是和操作系统密切相关的。我们最好少用 unsafe，因为使用了它就不一定能保证程序的可移植性或未来的兼容性问题。

相关阅读：

Go 圣经 - 底层编程
 Go package - unsafe

vendor

标准库中依赖的第三方包，当然也都由 Go 官方所开发，默认包括的依赖有：

golang_org/x/crypto
golang_org/x/net
golang_org/x/text

举个例子，加密相关的 crypto 包中实现就用到了 golang_org/x/crypto/curve25519 中的方法。

除了源码中自带的标准库，官方其实还提供了其他很多诸如 crypto、net、text 之类的包。具体可以查看 Go 官方 github 地址。