快速上手大型软件项目有妙招：理清进程、线程、队列及组件间通信

　　前言

　　对于刚入职的新员工，总会遇到一个头疼的问题，那就是如何快速上手公司的大型软件项目。要知道，一般公司里的软件项目都经过上十年的迭代，软件功能很多、架构也很复杂。这比阅读一般的开源项目难度更大，虽然很棘手，但也不要慌，还是有套路可循的。

　　现代大型软件的基本架构

　　不管是开源项目还是公司大型软件，基本组成主要可以分成四部分：

　　1 源代码

　　没什么可说的，C/C++/JAVA/Python 等各种语言的源代码。

　　2 依赖的库文件

　　C/C++ 依赖的静态库（.a）和动态库文件（.so），JAVA 依赖的 package 等。

　　3 配置文件

　　配置文件的格式一般为 json、yml、xml（现在用的比较少了），这些配置文件存在的意义是什么呢？如果能硬编码在代码里，谁也不乐意维护这些杂七杂八的文件。但是，配置文件能使软件更灵活，能适应不同的应用场景、硬件平台、操作系统，还有些用于 LLT 测试等。

　　这些配置文件一般都放在不同的目录下，需要搞明白不同的配置文件对哪个代码模块起作用。

　　4 构建系统

　　现在有的开源项目用 meson（一款基于 Python3 的构建系统），后端采用 ninja（谷歌的一款增量编译器）。而公司里的 C/C++ 项目采用 cmake/make 居多，你要对如何编写 CMakeLists.txt 有一定的了解。

　　一般开源项目里还有个文件夹 examples，里面是一些示例代码。而公司的项目里当然少不了 LLT 测试代码等。

　　大型软件项目的分析思路

　　1 物理部署

　　现代大型软件系统一般都在都是云上运行，分布式、有主备，能容灾。而软件运行最小的载体是 VM（虚拟机）上跑的 docker（容器），一个 docker 里可以跑多个进程。云上虚拟资源的管理由 OpenStack 负责，而 K8S 管理着容器的创建、删除、生命周期等事宜。

　　2 程序运行开始阶段

　　上面零零散散讲了很多，到这里我们才进入正题。

　　现代大型软件必然会使用多进程、多线程技术。不同进程的代码阅读方法是一样的，你只要知道不同进程的功能是什么即可。这里，我们来看一个具体的进程。

　　以 C/C++ 为例（JAVA 也是如此），程序的入口是 main 函数，也就是一个进程的入口。进入 main 函数执行的初期，一般是一些初始化、部署、加载等操作，比如读配置文件、加载程序运行所需要的 so、加载进程模版、线程模版、队列模板等。

　　3 进程、线程

　　main 函数所在的线程称之为主线程，随着代码往下执行，相继会创建出许多子线程，这些子线程可以由主线程创建，也可以由其他子线程创建，每个子线程里都是死循环执行某个或者某些任务。你需要走读代码，了解以下几点：

　　有哪些类型的子线程（也就是线程模版个数）？不同类型的线程执行什么样的任务（也就是线程功能）？每种类型的子线程创建了多少个？这些子线程的创建顺序及创建时间点？每个子线程挂载了哪些任务，这些任务是什么？以及这些任务的调度方式和调度权重是什么？子线程上的任务有模板吗？比如任务单元之类的

　　4 线程间通信、队列

　　一个进程中的不同线程一般来说是相互独立的，比如不同的业务线程。但有时候，线程间也是需要通信的，比如控制线程和业务线程，线程间通信有哪几种方式呢？简单一点的有共享内存，稍微复杂一点的就是通过消息队列实现线程间通信的。你需要明确以下几点：

　　哪些线程间需要通信？不同的线程在什么情况下需要通信？通信的目的又是什么？有哪些队列类型（也就是队列模板个数）？不同线程使用的队列个数有几个？线程从哪个队列里读消息？线程往哪个队列里写消息？

　　一般来说，某个线程会往其他线程的队列里发消息，而从自己独有的线程队列里读消息。

　　5 模块代码

　　模块代码大体可以分为两大类：控制模块和业务模块。

　　而业务模块代码又可以分为许多子模块，也可以看成一个个微服务。不同的业务模块代码有的跑在不同的线程上，有的同时跑在多个线程上，这种情况下对于模块中所使用到的一些全局变量就需要加锁处理。大量微服务的业务代码跑在业务线程上，这需要一个任务调度框架。这个任务调度框架有多种实现方式，有基于状态机的，也可以基于事件路由。什么是事件路由呢？

　　我们事先在配置文件中定义好一堆事件，每个事件下面对应一些微服务处理模块。事件执行上有一个默认的顺序，但也可以在得到某个特定的微服务执行结果时，跳转到非默认事件。

　　6 走读代码的利器 - 调试工具

　　上述列的问题需要我们走读代码才能寻找到答案。而使用 GDB（Linux 系统下 GNU 的调试工具）可以边调试边走读代码，gdb 可以清晰打印出函数调用栈（命令：bt）信息和线程信息（命令：info thread）。这里强烈推荐大家使用如下命令，跟踪某个具体线程上函数调用情况：

　　b 函数名（文件名：行号）thread 线程ID

　　总结

　　不管是 Windows、Linux 还是 Andorid 中的大型软件，上手方法都是大同小异的。从软件的部署、组成、进程、线程、组件、队列及线程间通信的角度入手，你将迅速对整个工程有了全面认识，而那些具体函数是怎么实现的，逐行看代码就行了，也是阅读大型软件程序中最为简单的部分了。

　　以上是个人的一些经验分享，希望对你有所帮助。