如何阅读Go源码？
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2022-05-31 08:02
前言
哈喽，大家好，我是
asong；最近在看Go语言调度器相关的源码，发现看源码真是个技术活，所以本文就简单总结一下该如何查看Go源码，希望对你们有帮助。
Go源码包括哪些？
以我个人理解，Go源码主要分为两部分，一部分是官方提供的标准库，一部分是Go语言的底层实现，Go语言的所有源码/标准库/编译器都在src目录下：https://github.com/golang/go/tree/master/src，想看什么库的源码任君选择；
观看Go标准库 and Go底层实现的源代码难易度也是不一样的，我们一般也可以先从标准库入手，挑选你感兴趣的模块，把它吃透，有了这个基础后，我们在看Go语言底层实现的源代码会稍微轻松一些；下面就针对我个人的一点学习心得分享一下如何查看Go源码；
查看标准库源代码
标准库的源代码看起来稍容易些，因为标准库也属于上层应用，我们可以借助IDE的帮忙，其在IDE上就可以跳转到源代码包，我们只需要不断来回跳转查看各个函数实现做好笔记即可，因为一些源代码设计的比较复杂，大家在看时最好通过画图辅助一下，个人觉得画UML是最有助于理解的，能更清晰的理清各个实体的关系；
有些时候只看代码是很难理解的，这时我们使用在线调试辅助我们理解，使用IDE提供的调试器或者GDB都可以达到目的，写一个简单的demo，断点一打，单步调试走起来，比如你要查看fmt.Println的源代码，开局一个小红点，然后就是点点点；
查看Go语言底层实现
人都是会对未知领域充满好奇，当使用一段时间Go语言后，就想更深入的搞明白一些事情，例如：Go程序的启动过程是怎样的，goroutine是怎么调度的，map是怎么实现的等等一些Go底层的实现，这种直接依靠IDE跳转追溯代码是办不到的，这些都属于Go语言的内部实现，大都在src目录下的runtime包内实现，其实现了垃圾回收，并发控制， 栈管理以及其他一些 Go 语言的关键特性，在编译Go代码为机器代码时也会将其也编译进来，runtime就是Go程序执行时候使用的库，所以一些Go底层原理都在这个包内，我们需要借助一些方式才能查看到Go程序执行时的代码，这里分享两种方式：分析汇编代码、dlv调试；
分析汇编代码
前面我们已经介绍了Go语言实现了runtime库，我们想看到一些Go语言关键字特性对应runtime里的那个函数，可以查看汇编代码，Go语言的汇编使用的plan9，与x86汇编差别还是很大，很多朋友都不熟悉plan9的汇编，但是要想看懂Go源码还是要对plan9汇编有一个基本的了解的，这里推荐曹大的文章：plan9 assembly 完全解析，会一点汇编我们就可以看源代码了，比如想在我们想看make是怎么初始化slice的，这时我们可以先写一个简单的demo：
// main.go
import "fmt"
func main() {
s := make([]int, 10, 20)
fmt.Println(s)
}
有两种方式可以查看汇编代码：
1. go tool compile -S -N -l main.go
2. go build main.go && go tool objdump ./main
方式一是将源代码编译成.o文件，并输出汇编代码，方式二是反汇编，这里推荐使用方式一，执行方式一命令后，我们可以看到对应的汇编代码如下：
s := make([]int, 10, 20)对应的源代码就是 runtime.makeslice(SB)，这时候我们就去runtime包下找makeslice函数，不断追踪下去就可查看源码实现了，可在runtime/slice.go中找到：
在线调试
虽然上面的方法可以帮助我们定位到源代码，但是后续的操作全靠review还是难于理解的，如果能在线调试跟踪代码可以更好助于我们理解，目前Go语言支持GDB、LLDB、Delve调试器，但只有Delve是专门为Go语言设计开发的调试工具，所以使用Delve可以轻松调试Go汇编程序，Delve的入门文章有很多，这篇就不在介绍Delve的详细使用方法，入门大家可以看曹大的文章：https://chai2010.cn/advanced-go-programming-book/ch3-asm/ch3-09-debug.html，本文就使用一个小例子带大家来看一看dlv如何调试Go源码，大家都知道向一个nil的切片追加元素，不会有任何问题，在源码中是怎么实现的呢？接下老我们使用dlv调试跟踪一下，先写一个小demo：
import "fmt"
func main() {
var s []int
s = append(s, 1)
fmt.Println(s)
}
进入命令行包目录，然后输入dlv debug进入调试
$ dlv debug
Type 'help' for list of commands.
(dlv)
因为这里我们想看到append的内部实现，所以在append那行加上断点，执行如下命令：
(dlv) break main.go:7
Breakpoint 1 set at 0x10aba57 for main.main() ./main.go:7
执行continue命令，运行到断点处：
(dlv) continue
> main.main() ./main.go:7 (hits goroutine(1):1 total:1) (PC: 0x10aba57)
2:
3: import "fmt"
4:
5: func main() {
6: var s []int
=> 7: s = append(s, 1)
8: fmt.Println(s)
9: }
接下来我们执行disassemble反汇编命令查看main函数对应的汇编代码：
(dlv) disassemble
TEXT main.main(SB) /Users/go/src/asong.cloud/Golang_Dream/code_demo/src_code/main.go
main.go:5 0x10aba20 4c8d6424e8 lea r12, ptr [rsp-0x18]
main.go:5 0x10aba25 4d3b6610 cmp r12, qword ptr [r14+0x10]
main.go:5 0x10aba29 0f86f6000000 jbe 0x10abb25
main.go:5 0x10aba2f 4881ec98000000 sub rsp, 0x98
main.go:5 0x10aba36 4889ac2490000000 mov qword ptr [rsp+0x90], rbp
main.go:5 0x10aba3e 488dac2490000000 lea rbp, ptr [rsp+0x90]
main.go:6 0x10aba46 48c744246000000000 mov qword ptr [rsp+0x60], 0x0
main.go:6 0x10aba4f 440f117c2468 movups xmmword ptr [rsp+0x68], xmm15
main.go:7 0x10aba55 eb00 jmp 0x10aba57
=> main.go:7 0x10aba57* 488d05a2740000 lea rax, ptr [rip+0x74a2]
main.go:7 0x10aba5e 31db xor ebx, ebx
main.go:7 0x10aba60 31c9 xor ecx, ecx
main.go:7 0x10aba62 4889cf mov rdi, rcx
main.go:7 0x10aba65 be01000000 mov esi, 0x1
main.go:7 0x10aba6a e871c3f9ff call $runtime.growslice
main.go:7 0x10aba6f 488d5301 lea rdx, ptr [rbx+0x1]
main.go:7 0x10aba73 eb00 jmp 0x10aba75
main.go:7 0x10aba75 48c70001000000 mov qword ptr [rax], 0x1
main.go:7 0x10aba7c 4889442460 mov qword ptr [rsp+0x60], rax
main.go:7 0x10aba81 4889542468 mov qword ptr [rsp+0x68], rdx
main.go:7 0x10aba86 48894c2470 mov qword ptr [rsp+0x70], rcx
main.go:8 0x10aba8b 440f117c2450 movups xmmword ptr [rsp+0x50], xmm15
main.go:8 0x10aba91 488d542450 lea rdx, ptr [rsp+0x50]
main.go:8 0x10aba96 4889542448 mov qword ptr [rsp+0x48], rdx
main.go:8 0x10aba9b 488b442460 mov rax, qword ptr [rsp+0x60]
main.go:8 0x10abaa0 488b5c2468 mov rbx, qword ptr [rsp+0x68]
main.go:8 0x10abaa5 488b4c2470 mov rcx, qword ptr [rsp+0x70]
main.go:8 0x10abaaa e8f1dff5ff call $runtime.convTslice
main.go:8 0x10abaaf 4889442440 mov qword ptr [rsp+0x40], rax
main.go:8 0x10abab4 488b542448 mov rdx, qword ptr [rsp+0x48]
main.go:8 0x10abab9 8402 test byte ptr [rdx], al
main.go:8 0x10ababb 488d35be640000 lea rsi, ptr [rip+0x64be]
main.go:8 0x10abac2 488932 mov qword ptr [rdx], rsi
main.go:8 0x10abac5 488d7a08 lea rdi, ptr [rdx+0x8]
main.go:8 0x10abac9 833d30540d0000 cmp dword ptr [runtime.writeBarrier], 0x0
main.go:8 0x10abad0 7402 jz 0x10abad4
main.go:8 0x10abad2 eb06 jmp 0x10abada
main.go:8 0x10abad4 48894208 mov qword ptr [rdx+0x8], rax
main.go:8 0x10abad8 eb08 jmp 0x10abae2
main.go:8 0x10abada e8213ffbff call $runtime.gcWriteBarrier
main.go:8 0x10abadf 90 nop
main.go:8 0x10abae0 eb00 jmp 0x10abae2
main.go:8 0x10abae2 488b442448 mov rax, qword ptr [rsp+0x48]
main.go:8 0x10abae7 8400 test byte ptr [rax], al
main.go:8 0x10abae9 eb00 jmp 0x10abaeb
main.go:8 0x10abaeb 4889442478 mov qword ptr [rsp+0x78], rax
main.go:8 0x10abaf0 48c784248000000001000000 mov qword ptr [rsp+0x80], 0x1
main.go:8 0x10abafc 48c784248800000001000000 mov qword ptr [rsp+0x88], 0x1
main.go:8 0x10abb08 bb01000000 mov ebx, 0x1
main.go:8 0x10abb0d 4889d9 mov rcx, rbx
main.go:8 0x10abb10 e8aba8ffff call $fmt.Println
main.go:9 0x10abb15 488bac2490000000 mov rbp, qword ptr [rsp+0x90]
main.go:9 0x10abb1d 4881c498000000 add rsp, 0x98
main.go:9 0x10abb24 c3 ret
main.go:5 0x10abb25 e8f61efbff call $runtime.morestack_noctxt
.:0 0x10abb2a e9f1feffff jmp $main.main
从以上内容我们看到调用了runtime.growslice方法，我们在这里加一个断点：
(dlv) break runtime.growslice
Breakpoint 2 set at 0x1047dea for runtime.growslice() /usr/local/opt/go/libexec/src/runtime/slice.go:162
之后我们再次执行continue执行到该断点处：
(dlv) continue
> runtime.growslice() /usr/local/opt/go/libexec/src/runtime/slice.go:162 (hits goroutine(1):1 total:1) (PC: 0x1047dea)
Warning: debugging optimized function
157: // NOT to the new requested capacity.
158: // This is for codegen convenience. The old slice's length is used immediately
159: // to calculate where to write new values during an append.
160: // TODO: When the old backend is gone, reconsider this decision.
161: // The SSA backend might prefer the new length or to return only ptr/cap and save stack space.
=> 162: func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice {
163: if raceenabled {
164: callerpc := getcallerpc()
165: racereadrangepc(old.array, uintptr(old.len*int(et.size)), callerpc, funcPC(growslice))
166: }
167: if msanenabled {
之后就是不断的单步调试可以看出来切片的扩容策略；到这里大家也就明白了为啥向nil的切片追加数据不会有问题了，因为在容量不够时会调用growslice函数进行扩容，具体扩容规则大家可以继续追踪，打脸网上那些瞎写的文章。
上文我们介绍调试汇编的一个基本流程，下面在介绍两个我在看源代码时经常使用的命令；
goroutines命令：通过 goroutines命令（简写grs），我们可以查看所goroutine，通过goroutine (alias: gr)命令可以查看当前的gourtine：
(dlv) grs
* Goroutine 1 - User: ./main.go:7 main.main (0x10aba6f) (thread 218565)
Goroutine 2 - User: /usr/local/opt/go/libexec/src/runtime/proc.go:367 runtime.gopark (0x1035232) [force gc (idle)]
Goroutine 3 - User: /usr/local/opt/go/libexec/src/runtime/proc.go:367 runtime.gopark (0x1035232) [GC sweep wait]
Goroutine 4 - User: /usr/local/opt/go/libexec/src/runtime/proc.go:367 runtime.gopark (0x1035232) [GC scavenge wait]
Goroutine 5 - User: /usr/local/opt/go/libexec/src/runtime/proc.go:367 runtime.gopark (0x1035232) [finalizer wait]
stack命令：通过stack命令（简写bt），我们可查看当前函数调用栈信息：
(dlv) bt
0 0x0000000001047e15 in runtime.growslice
at /usr/local/opt/go/libexec/src/runtime/slice.go:183
1 0x00000000010aba6f in main.main
at ./main.go:7
2 0x0000000001034e13 in runtime.main
at /usr/local/opt/go/libexec/src/runtime/proc.go:255
3 0x000000000105f9c1 in runtime.goexit
at /usr/local/opt/go/libexec/src/runtime/asm_amd64.s:1581
regs命令：通过regs命令可以查看全部的寄存器状态，可以通过单步执行来观察寄存器的变化：
(dlv) regs
Rip = 0x0000000001047e15
Rsp = 0x000000c00010de68
Rax = 0x00000000010b2f00
Rbx = 0x0000000000000000
Rcx = 0x0000000000000000
Rdx = 0x0000000000000008
Rsi = 0x0000000000000001
Rdi = 0x0000000000000000
Rbp = 0x000000c00010ded0
R8 = 0x0000000000000000
R9 = 0x0000000000000008
R10 = 0x0000000001088c40
R11 = 0x0000000000000246
R12 = 0x000000c00010df60
R13 = 0x0000000000000000
R14 = 0x000000c0000001a0
R15 = 0x00000000000000c8
Rflags = 0x0000000000000202 [IF IOPL=0]
Cs = 0x000000000000002b
Fs = 0x0000000000000000
Gs = 0x0000000000000000
locals命令：通过locals命令，可以查看当前函数所有变量值：
(dlv) locals
newcap = 1
doublecap = 0
总结
看源代码的过程是没有捷径可走的，如果说有，那就是可以先看一些大佬输出的底层原理的文章，然后参照其文章一步步入门源码阅读，最终还是要自己去克服这个困难，本文介绍了我自己查看源码的一些方式，你是否有更简便的方式呢？欢迎评论区分享出来～。
好啦，本文到这里就结束了，我是asong，我们下期见。