9 Go Module 依赖图是如何构建的?源码解析

前言

第八篇我们已经明确:cmd/go/internal/modload 的核心职责之一,是构建 module 依赖图(module graph)并据此得到 build list

这一篇只聚焦一件事:modload 如何把多个 go.modrequire 串起来,构建出可计算、可查询、可缓存的 module 依赖图,核心逻辑还是在 cmd/go/internal/modload

本文基于 Go 1.25.0 源码。


1. 什么是"依赖图"

首先要明确,"依赖图"只是一个概念(存储在内存里的数据结构),可以理解为:本次构建中,哪些 module@version 参与,以及它们在 go.mod require 里相互要求了哪些最低版本。

  • 节点 :一个模块的一个版本,形如 module@version
  • A@v -> B@w,含义是:A 的 go.modrequire 了 B(最低版本要求是 w)

这张图的直接用途有两个:

  • 版本选择:把"各处写出来的最低版本要求"收集起来,交给 MVS,算出全局唯一的 build list
  • 查询支撑:当查找"某个 import path 属于哪个模块"时,需要知道这次构建到底有哪些模块参与(build list 来自这张图)

2. 构图入口:主模块与 roots

modload 中,依赖图的起点就是 主模块(main modules) 的依赖声明。

  • 普通 module 模式 :通常只有一个主模块,它的 go.mod 里写着 require 列表
  • workspace 模式 :会有多个主模块(go.workuse 列表),每个主模块各自有 go.mod

modload 会把主模块的直接依赖整理成一组 roots(根依赖集合)。可以把 roots 理解成:

  • "这张图从哪些边开始往外扩展"
  • "MVS 的输入里,哪些模块是最顶层的约束来源"

到这一步为止,信息都只来自主模块(或主模块集合)的 go.mod,图还没有"延展"。


3. 边怎么来:读依赖模块的 go.mod

很简单,就看每个模块自己的 go.mod

  • 选一个模块节点 M@v
  • 读到它的 go.mod
  • require 列表变成若干条边:M@v -> Dep@ver
  • 对这些 Dep@ver 继续重复

难点不在"怎么解析 go.mod",而在下面这些问题:

  • 我从哪里拿到这个模块的 go.mod(本地 replace、模块缓存、需要下载)
  • 我什么时候需要读它(按需还是一次性全读)
  • 我怎么避免重复读/重复下载(缓存与复用)

因此,在源码里会看到 modload 把"解析规则"和"获取内容"拆开:图上的边来自 require,但获取 go.mod 的路径可能要经过 replace、缓存、下载等一系列决策。

具体说明:

  • 构图入口:readModGraphrequire 变成"边"

    • 位置:cmd/go/internal/modload/buildlist.goreadModGraph
    • 关键逻辑概括:
      • 对每个模块 M@v 调用 goModSummary(m) 读取它的 go.mod 摘要;
      • summary.require 填进图:mg.g.Require(m, summary.require),这一步就是"M@v -> Dep@ver";
      • 然后对 summary.require 里的每个依赖再递归调用 enqueue(r, ...),继续读依赖的依赖。
  • 解析规则:怎么从 go.mod 里读出 require 列表

    • 位置:cmd/go/internal/modload/modfile.go
    • 调用链:goModSummaryrawGoModSummarymodfile.ParseLaxsummaryFromModFile
    • 其中 summaryFromModFile 会遍历 f.Require,把每条 require 转成 []module.Version 存到 summary.require,供 readModGraph 用来加边。
  • 获取内容:去哪儿拿这个模块的 go.mod 字节

    • 位置:同一个文件里的 rawGoModData
    • 逻辑:
      • 如果是本地/replace 模块(m.Version == ""),根据路径找到对应目录,直接读 dir/go.mod
      • 如果是带版本的远程模块(m.Version != ""),调用 modfetch.GoMod(ctx, m.Path, m.Version)
    • modfetch.GoMod 又在 cmd/go/internal/modfetch/cache.go 里,先尝试读本地缓存(readDiskGoMod),不命中时通过 TryProxies + Lookup(...).GoMod(...) 去代理/远程拉取,并写入缓存。
  • replace / 缓存 / 去重的参与位置

    • resolveReplacement(同在 modfile.go)会先把 m 映射到实际使用的"被替换模块"或本地目录,再交给 rawGoModData 去找 go.mod
    • readModGraph 内部用 mg.loadCache.Do(...) 和一个 loadingsync.Map 做缓存和去重,保证同一个 module@versiongo.mod 最多读一次(无论是从本地还是通过 modfetch 下载)。

4. replace:它改变的是"内容来源",不一定改变"图上节点"

理解 module 图时可能会卡在 replace:既然 replace 能把模块替换成别的模块或本地目录,那图到底长什么样?

可以把"图"分成两层:

  • 依赖图的关系 :A 的 go.mod 声明了 require B,图上就有 A@v -> B@w 这条边,表示依赖关系
  • 依赖内容的实际来源 :读取 B 的 go.mod 或源码时,实际从哪里获取(本地 replace、模块缓存或远程下载)

replace 主要影响第二层。

replace:它不一定改变"我依赖的是谁",但会改变"我从哪里拿到它"。


5. indirect:不影响版本决策,它只是根依赖关系的元数据标记

go.mod 里的 // indirect 常被误解成"间接依赖不参与版本选择"。实际上:

  • module 图的边来自 require,不来自注释
  • MVS 要的是"最低版本要求",不关心这条 requirego.mod 里是不是 // indirect

indirect 的价值在哪里?

  • 表达意图:哪些依赖是"我代码直接用到的",哪些只是传递依赖带来的
  • 影响 go mod tidy 等写回行为:哪些条目可以被删除/新增、哪些应该保留
  • 配合图剪枝(pruning) :在"剪枝语义"下,主模块只保留必要的根依赖集合,direct/indirect 的判定会影响 roots 的形状

indirect 更像"go.mod 的维护信息",而不是"图构建/版本选择的硬规则"。


6. 图剪枝(pruning):为什么构图常常是"按需"的

从 Go 1.17 起,module 加载语义引入了剪枝:并非任何场景都需要把"所有传递依赖的 go.mod"读进来,才能完成当前任务。

modload 来说,剪枝带来两个直接变化:

  • 扩图范围可变:有些命令只需要"与目标包相关"的那部分依赖信息,不必全量扩展
  • 查询路径不同:在剪枝语义下,"缺少某个依赖"可能不等价于"图不完整",而是当前 roots/可达范围不足以证明它应该出现

所以你会看到 modload 倾向于把"建图"做成可缓存、可延迟触发的步骤:只有当某个查询真的需要时,才把更多依赖的 go.mod 拉进来。


7. 从依赖图到 build list:MVS 在这里接管版本选择

modload 收集到了足够的边(最低版本要求),就可以把问题交给 MVS:

  • 输入:roots + 依赖边(每条边携带"最低版本")
  • 输出:对每个 module path 选出一个版本(整体满足所有最低版本要求)

modload 在这之后做的工作,主要是把 build list 变成后续查询可用的状态:

  • 解析 import path 时,把候选模块限制在 build list 中
  • 定位模块源码时,把 module@version 映射到本地目录(缓存目录或本地 replace)

8. 依赖图构建过程中,哪些地方最容易出错

依赖图的边来自 go.mod,而 go.mod 又可能来自网络/缓存/本地,因此常见错误往往集中在"读不到"或"读出来不合法":

  • 模块版本不可解析:版本字符串不符合语义化版本规则,或不满足 Go 的版本约束
  • go.mod 获取失败:网络不可达、代理不可用、鉴权失败、校验失败
  • 规则冲突导致不可满足 :比如某些约束(含 exclude 这类版本空间约束)使得版本选择无法形成一致的 build list

modload 的处理思路通常是:

  • 尽量把失败点定位到"哪个模块、哪个版本、在读什么时失败"
  • 在需要时给出"缺的模块是谁、来自哪条 require 链"的诊断线索

9. 小结

  • 依赖图是 module 级别的图:节点 module@version,边来自 go.modrequire
  • replace 主要改变"内容从哪来",indirect 主要影响"go.mod 如何维护",它们不等价于"是否参与版本选择"
  • 图是为 MVS 服务的:先把最低版本要求收集成图,再算出 build list,后续 import 归属与源码定位都围绕 build list 运转
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