为什么要钻研 Python 源码

大家好，我是 fasionchan ，资深 Python 工程师，曾就职于 腾讯 、网易游戏 、蚂蚁金服 等互联网公司。

经过多年的摸爬滚打，我对 Python 开发有一些自己的体会，深知源码研究的意义。我就职于网易游戏时，曾在内部开展 Python源码剖析 系列技术分享，收获颇多。

此外，我从 2014 年便开始参与公司技术人才的招聘工作，经常在面试中考察候选人对 Python 内部原理的理解，发现源码是区分度较大的话题之一。我见过不少候选人底层功底薄弱，知其然而不知其所以然，因而与工作机会无缘，非常可惜。

随着人工智能等技术的兴起，Python 正风靡世界！最新的 TIOBE 编程语言排行榜上，Python 已经稳居前 3 位！正如硬币的两面，这对 Python 工程师来说既意味着 机遇 ，也带来一些 挑战 。

一方面，采用 Python 技术栈的公司越来越多，掌握 Python 的工程师不愁没有工作机会。

另一方面，大量的工程师浩浩荡荡加入 Python 大军，竞争日益激烈。如果你想要从众人中脱颖而出，就必须拿出自己的看家本领。

不少初学者觉得，能用 Python 完成开发需求就行了，没必要深入学习。这个观点是非常错误的，掌握语法只是万里长征第一步。

程序能跑起来，并不意味着程序能高效地运行，实际上这两者有天壤之别。制约程序效率的因素很多，语言特性、运行机制、算法原理、操作系统环境等等，只掌握皮毛显然无法驾驭这些。

我见过不少初级工程师，开发出来的程序逻辑上没有问题，但是性能低下。程序上线就承受巨大压力，甚至引发性能故障，严重影响个人业绩。

归根到底，还是在底层原理上吃亏。不管学习什么技术，浅尝辄止肯定是不行的。因此，要么满足于 Python 语法，沦为 API 调用侠；要么，彻底掌握 Python 的内部原理。

研究过源码的我，深知这其中的艰辛——成千上万行代码，多少个日日夜夜以及笔记本里的一个个草图……如果能够将心得分享出来，相信对后来者会有所帮助。因此，当慕课网的老师跟我沟通时，我们一拍即合。

那么，这个专栏都介绍些什么内容呢？

第一部分， 开篇 。讨论源码学习对提升开发能力的重要意义，结合“小菜”的经历介绍 Python 工程师的成长历程。

第二部分， 对象模型 。介绍 Python 面向对象理论体系，明确“ 类 ”和“ 对象 ”在 Python 中的表现形式。通过源码，分析对象的 内存布局 ，研究对象的 生命周期 ，初步揭开对象的面纱。

第三部分， 内建对象 。涵盖 float 、int 、 bytes 、str 、list 、dict 等内建对象的实现细节，重点突出每种对象的 数据结构 以及背后的 算法思想 ，并结合 工程实践 讲解内建对象的 妙用 。

第四部分， 虚拟机 。先介绍 Python 程序的执行过程以及 字节码 的结构；然后介绍 Python 虚拟机 的运行机制，以及 名字空间 等运行时上下文；最后讲解 GIL 全局锁 对虚拟机的影响并探索应对之策。

第五部分， 函数机制 。探索函数从 代码 转化成函数 对象 的所有步骤，并以 Python 代码模仿这个过程。重点讲解 嵌套函数 、 闭包 以及 装饰器 这些面试必问概念，并结合工程实践介绍 函数式编程 和 装饰器 的高级用法。

第六部分， 类机制 。探索类从 代码 转化为 类 对象进而创建 实例 对象的所有步骤，并以 Python 代码进行模拟。重点讲解 继承机制 、 属性查找 等高频面试知识点，以及 魔术方法 、 元类 在程序开发中的妙用。

第七部分， 生成器与协程 。讨论 生成器 的高级用法，并以 字节码 讲解它的运行原理。基于 生成器 ，动手设计一个协程库，加深对协程运行机制的理解。结合工程实践，讲解用 asyncio 构建 高并发应用 的技巧。

第八部分， 内存管理机制 。结合 Python 特色全面讲解 内存池 、 引用计数 、 标记删除 、 分代回收 等关键技术。理论联系实际，以一个真实案例介绍工程实践中排查并解决 内存泄露 问题的方法论。

第九部分， 总结 。回顾专栏内容，在读懂 Python 基础上，追求有 Python 格调 的代码设计技巧。

那么，学习本专栏学要具备哪些基础知识呢？

基本的 Python 开发能力是必须的，不需要特别深入，能独立编写程序即可。有一定的 C 语言基础更好，没有也不打紧。专栏从最简单的源码入手，逐步深入，并在必要地方补充介绍相关 C 语言知识。大家不必恐惧 C 语言，专栏精心编排，并不拘泥于繁缛的代码细节，总体通俗易懂。

此外，专栏附带大量的图表，详尽地描绘了 Python 内部各种数据结构间的关系。例如，list 对象的内部结构图：

相信在这些图表的帮助下，你可以轻松地理解原本很深奥的源码。虽然绘制这些图表花了我大量的时间，但这一切都是值得的。希望我一个人的时间付出，能帮更多的人节约学习时间，起到事半功倍的效果。诚如是，则不胜荣幸！

著名技术作家侯捷在《STL源码剖析》中说过：源码之前，了无秘密。源码就像武功秘籍，虽然有时难懂如天书；可一旦参透，便掌握绝世武功的奥妙！感恩学生时代花了无数日夜苦读《STL源码剖析》的自己！

源码之前，了无秘密！与诸君共勉！