怎么看源代码？

今天想跟大家分享下，作为技术Leader，要懂得研究和引入技术，引入的前提一定是要Hold住。怎么才叫Hold住呢？就是能精通使用它，能够深入了解它的架构、原理，能够剖析它的核心源代码。

以研究Nacos为例，这次我分享下研究技术的方法，授之以渔，希望大家有所收获，当然也欢迎留言共同讨论更好的技巧。

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官方文档，搭建demo使用

 

很多人喜欢买书看，看别人的博客，其实都是吃剩饭，别人也是看了官方文档写的。一名合格的技术人员，尽量从源头看，看官方的文档，原汁原味的，耐心点一点点看。

Nacos的官方文档，怎么看这个过程我就不讲了，基本上就是按目录过一遍，然后根据官方例子搭建起来，知道它的基本功能使用。

重点看看里面的架构设计、模型概念。

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了解功能设计主线，确定研究主线，高维度抽象功能模型

 

看完官方文档，基本会用后，要确定深入研究的主线。Nacos不仅仅包含了服务管理功能，还包含了配置管理，元数据管理。看到这里其实也能明白为什么Nacos未来会成为注册中心的趋势，因为它同时包含了微服务的两个套件：注册中心、配置中心，用了它能少部署一个配置中心。下图来自官方文档：

图片来源：Nacos官方文档

这篇文章我们研究的主线是注册中心，所以只研究它如何实现注册中心的。这个时候，我们要高维度看，注册中心需要哪些功能？这些功能，是任何注册中心都需要实现的功能，要把这些掌握清楚。显然，注册中心通用的功能模型包含：

 

1. 服务注册

2. 服务心跳保活

3. 服务下线（正常下线、异常下线）

4. 服务发现

基本上实现上面四点，一个单体的注册中心就实现了。然后如果考虑分布式，还要设计它如何实现CP/AP模式。

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下载源代码，提取精华

 

很多人看源码，学源码，往往都是看了一个寂寞，为了寂寞而寂寞。到底要看什么？

源码看什么？

看源码，要看作者怎么架构、怎么设计、怎么实现，并思考为什么要这么实现，通过源码看到了它里面的精髓，才算真看了源码。不然就是看了个西瓜，吃了就没了，就是个吃瓜群众。相反，看源代码，提炼模型、原理、机制、设计模式、并发经验、网络经验、OS存储机制等，那你才算真看了源码，吸收了它的营养。

源代码怎么看呢？

抛开技术积累和经验因素外，方法也是很重要的一个部分。很多看源代码都没有经验，看到源代码复杂，代码又多，一看就懵逼，也不知道从哪里看起。

我先分享3个经验：

1. 找源头，就是启动的地方。这个一般从脚本里看可以到，大部分中间件都是封装了启动脚本的，你就从这个启动脚本里找启动类，让源码能跑起来，后续可以debug验证。

2. 只看主线代码，就是我们上面提炼的功能模型。那些日志、统计分析、异常分支、非主线分支第一次都不要看。

3. 先静态看源码，不要动态debug，因为debug，很容易陷入细节，陷入各种分支，几绕几绕就懵逼了，然后就放弃了。静态看源代码，就是不断锻炼自己，让自己只看主线代码，那种明显是分支的直接跳过不看，这样快速的过主线。实在有疑惑了，然后debug验证下。

我们来看看Nacos的源码，版本是1.4.2，分析下我是怎么看的。

1、服务注册如何实现的？如何确保高并发？

客户端启动的时候，会通过http请求发送注册请求，请求链接采用RESTful模式。服务端接受到注册请求后，会把请求参数封装放到一个阻塞队列里，然后基于一个线程不断的获取这个阻塞队列的信息，放入到注册表中。

可以看到高并发设计的一个关键点：异步。这里还可以对比延伸，ZooKeeper如何实现的？Eureka如何实现的？这些实现之间有什么优劣？它们能否做到高并发？是否也是异步？这些就留给读者探索了。

2、服务注册表是如何设计的？为什么这么设计？以及怎么防止多节点的读写并发冲突？

Nacos支持CP和AP模式，如果不懂CP和AP的自己百度了，这种简单的概念我就不科普了。

①AP模式下，是基于内存存储的，底层其实是一个双重的map结构。CP模式下，数据是存储到文件的。这里我们主要还是研究AP模式。因为大多数场景下，我们注册中心更适合AP模式。

 

看到这个map结构，有没有思考过为什么这么设计？namespace的目的是？group的目的是什么？如果有一定DevOps经验的同学知道，我们一个项目环境往往可能有多套，比如开发环境、测试环境、预发布环境、线上环境等。如果每一套环境都部署一个注册中心，是不是很麻烦。所以这里namespace的目的，就是可以用同一套注册中心，基于namespace来隔离这些不同的环境。

那么group的目的是什么呢？如果我们用过Dubbo就知道这个概念了，对服务进行分组。有时候我们一个服务刚开始是一个大服务，但随着业务扩展，有时候需要拆成几个小服务，这样就可以设置为一个group。

这些都是基于可扩展性来考虑设计的。我们看看官方文档的数据模型：

图片来源：Nacos官方文档

②怎么防止读写冲突呢？

核心点：读写分离，采用了写时复制模式，提升了高并发。就是写的时候，拷贝一份旧的实例，对这份拷贝数据修改，修改完后，再复制过去，读直接读旧实例。

读写分离这种模式，避免了加锁冲突，提升了高并发能力。读过Eureka源码的了解，它的实现是基于多级缓存来实现的，然后缓存之间同步数据。时效性显然没有Nacos的好。

这里还要思考一个点，这里复制，复制的是什么？如果写时复制，把所有的数据都复制，显然内存吃不消的。这里研究下官网的服务模型，服务下面封装的是一个个集群，集群下面是实例。

为什么有集群这个概念呢？如果公司规模大一点的同学会知道，为了容灾高可用，一个服务，可能是多机房部署的。比如一个服务可能在亦庄机房部署一个集群，兆维机房下也有一个集群。这里可以看到Nacos模型设计的是非常巧妙的，基本上很多点都考虑到。

 

我们看源代码也可以验证，可以看到Service下面，封装了一个clusterMap。

 

而cluster下面又封装了具体的实例集合，画横线的部分。

 

所以，这里的写时复制，它复制的是这个实例所属的集群结构，我把核心代码截图出来。

先复制旧的实例，放到一个oldMap里面。

 

对旧的Map做一系列运算操作，比如下线一个实例，然后把结果放到IPS。

最后把新的服务实例集合赋值回去。

 

可以看到这里面有很多技巧，这些都可以学习，以后自己设计中间件或者写代码的时候，都是可以直接用的。

3、服务心跳是如何保活的？

客户端每5s发送心跳给服务端，通过http请求调用发送给服务端。服务端开启健康检查任务，每隔5s检查一次，如果发现超过15s没有收到心跳，设置健康状态为false，如果超过30s没有收到心跳，直接剔除实例。

 

这里我们想一个问题，服务端开启健康检查任务，如果集群模式下，每个服务端都要判断吗？这个会不会很耗性能？

 

我们看到健康检查任务里有这样一段代码，它会根据服务名称通过hash运算后对机器结点数取模，判断是否要执行健康检查代码。也就是说，集群模式下，不管启动了多个服务实例，任何一个服务，正常情况下只有一个结点来执行健康检查代码。但可能以为时效性，如果其他节点多执行一次，也没什么大影响对吧。当然这里面还有一些细节，都可以深扣，服务发现，时效性是多大？

 

4、服务是如何下线的？

超过30s未收到心跳，就会剔除，这个上面我们知道了，剔除调用的其实是自己的deregister方法：

 

跟进去看一下，我们发现删除方法对Service也是加了锁的，也就是说对同一个服务的修改，是做了防并发的。

 

最后删除，本质也是基于异步的，这个和注册逻辑类似。

 

5、户端如何发现服务的，服务修改是如何感知的？

① 客户端先从本地缓存获取服务实例，如果为空，则从服务端拉取。

 

并启动一个定时任务，定期更新服务端最新实例信息。

② 服务端修改后，通过UDP协议推送

一方面基于UDP推送提升了实时性，另一方面，UDP虽然可能丢包，但客户端定时拉取可以作为兜底。这个设计真的很巧妙。

然后Nacos的CP模式，基于Raft协议实现的一致性。还有它的配置中心架构是如何设计的，限于篇幅，就不再展开了。大家按照我的思路，去研究就好。记住看源码，根据主线看，然后学习它的机制、原理。不要紧紧只是看个代码。

提取源码精华

看完源码后，需要提取总结里面的精华，这里提取了部分用于举例，大家可以根据自己的逻辑提取精华，不断提取精华，不断内化成自己的经验，技术才能得到质的飞跃。

维度	核心点	描述	总结
接口设计	版本设计	/nacos/v1/ns/instance	设计接口的时候考虑版本设计
设计模式	代理模式	DelegateConsistencyServiceImplNamingClientProxyDelegate	基于是否临时节点选择一致性协议具体实现，临时节点是Distro，持久节点是raft客户端代理。
	代理模式	NacosFactory	该类统一提供了创建ConfigService（配置中心服务）、NamingService（注册中心服务）和NamingMaintainService（注册中心实例操作服务）的实例化方法，并且里面使用了反射机制。
架构设计	可扩展设计	数据模型	命名空间支持环境隔离； 服务分组； 服务实例支持集群。
	高并发设计	异步、读写分离、写时复制、缓存机制。	熟悉基本套路，在考虑高并发时都可以套用。
	高可用设计	从客户端、心跳机制、服务端多个角度确保了高可用机制。	客户端重试机制、客户端本地缓存文件及故障转移机制、服务端集群、一致性协议（AP）。
	分层架构设计	架构层次非常清晰。	整体架构也好，服务注册发现也好，架构分层很清晰。比如服务注册发现：Controller ->ServiceManager->ConsistencyService
中间件底层源码机制	高并发容器	ArrayBlockingQueue、ConcurrentHashMap	大部分中间底层本质就是高并发容器、线程池、定时任务、网络，剩下的就是具体业务。
	线程池	ThreadPoolManager线程池生命周期管理、ThreadPoolExecutor
	定时任务	ScheduledThreadPoolExecutor

学以致用

学习完源码，吸取精华不是目的，目的还是要学以致用。常见的路径有：参加开源社区，自研中间件投入到生产实践，内部分享经验，外部演讲分享。

学以致用才是本质！

本文源自公众号八戒技术团队，分布式实验室已获完整授权。

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