04 - 架构深入解析
🏗️ 理解 Claude Code 的技术架构和工作原理
📋 本章目标
- ✅ 理解 Claude Code 的整体架构
- ✅ 掌握 Agent 工作流程
- ✅ 了解 Tool Use 机制
- ✅ 学习上下文管理策略
预计阅读时间: 30分钟
🏗️ 整体架构
系统架构图
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Cursor Editor (UI) │
│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │
│ │ Chat │ │ Inline │ │Composer │ │
│ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ │
└───────────────────────┬─────────────────────────────────┘
│
↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Claude Code Core Engine │
│ ┌────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Context Manager (上下文管理) │ │
│ ├────────────────────────────────────────────────┤ │
│ │ Agent Controller (智能体控制) │ │
│ ├────────────────────────────────────────────────┤ │
│ │ Tool Use System (工具调用) │ │
│ ├────────────────────────────────────────────────┤ │
│ │ Code Analysis (代码分析) │ │
│ └────────────────────────────────────────────────┘ │
└───────────────────────┬─────────────────────────────────┘
│
┌───────────┼───────────┬──────────────┐
↓ ↓ ↓ ↓
┌────────────┐ ┌────────┐ ┌────────┐ ┌──────────────┐
│Claude API │ │ Skills │ │ MCP │ │ File System │
└────────────┘ └────────┘ └────────┘ └──────────────┘
🤖 Agent 工作流程
基础流程
1. 接收用户输入
↓
2. 分析意图和需求
↓
3. 制定执行计划
↓
4. 调用必要工具
↓
5. 处理工具返回
↓
6. 生成代码/回复
↓
7. 返回给用户
详细流程示例
用户: "创建一个登录API"
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Step 1: 意图识别 │
│ - 任务类型: 代码生成 │
│ - 涉及范围: 后端API │
│ - 复杂度: 中等 │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Step 2: 上下文收集 │
│ - 读取项目结构 │
│ - 分析现有代码模式 │
│ - 识别技术栈 │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Step 3: 计划制定 │
│ Plan: │
│ 1. 创建路由文件 │
│ 2. 实现认证逻辑 │
│ 3. 添加错误处理 │
│ 4. 生成测试 │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Step 4: 执行计划 │
│ Tool Calls: │
│ - read_file(api/routes/index.ts) │
│ - read_file(api/auth/helper.ts) │
│ - write_file(api/routes/login.ts, ...) │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Step 5: 验证和优化 │
│ - 检查语法 │
│ - 添加类型定义 │
│ - 优化错误处理 │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Step 6: 返回结果 │
│ - 展示生成的代码 │
│ - 提供使用说明 │
│ - 建议后续步骤 │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
🛠️ Tool Use 机制
Function Calling 流程
// 1. Claude 识别需要调用工具
{
"type": "function_call",
"function": {
"name": "read_file",
"arguments": {
"path": "src/utils/auth.ts"
}
}
}
// 2. Cursor 执行工具调用
const content = await fs.readFile('src/utils/auth.ts', 'utf-8')
// 3. 返回结果给 Claude
{
"type": "function_result",
"result": {
"content": "export function authenticate(...) { ... }"
}
}
// 4. Claude 基于结果继续生成
"基于现有的 authenticate 函数，我们可以..."
可用工具类型
文件操作:
- read_file: 读取文件
- write_file: 写入文件
- list_directory: 列出目录
- search_files: 搜索文件
代码分析:
- parse_ast: 解析语法树
- find_references: 查找引用
- get_symbol_info: 获取符号信息
执行操作:
- run_command: 运行命令
- execute_code: 执行代码
- run_tests: 运行测试
外部集成:
- api_call: API 调用
- database_query: 数据库查询
- git_operation: Git 操作
📚 上下文管理
上下文窗口结构
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ Claude's 200K Context Window │
│ │
│ ┌──────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ System Prompt (固定) │ │
│ │ - 角色定义 │ │
│ │ - 能力说明 │ │
│ │ - 行为规范 │ │
│ └──────────────────────────────────────────────┘ │
│ ↓ ~2K tokens │
│ ┌──────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Project Context (项目上下文) │ │
│ │ - .cursorrules │ │
│ │ - 项目结构 │ │
│ │ - 重要文件 │ │
│ └──────────────────────────────────────────────┘ │
│ ↓ ~10K tokens │
│ ┌──────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Conversation History (对话历史) │ │
│ │ - 之前的对话 │ │
│ │ - 生成的代码 │ │
│ │ - 工具调用记录 │ │
│ └──────────────────────────────────────────────┘ │
│ ↓ ~50K tokens │
│ ┌──────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Current Files (当前文件) │ │
│ │ - 用 @ 引用的文件 │ │
│ │ - 打开的文件 │ │
│ │ - 相关依赖 │ │
│ └──────────────────────────────────────────────┘ │
│ ↓ ~100K tokens │
│ ┌──────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Current Query (当前请求) │ │
│ │ - 用户输入 │ │
│ │ - 具体要求 │ │
│ └──────────────────────────────────────────────┘ │
│ ↓ ~2K tokens │
│ ┌──────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Response Space (预留响应空间) │ │
│ │ - 保留给 Claude 回复 │ │
│ └──────────────────────────────────────────────┘ │
│ ↓ ~36K tokens │
└─────────────────────────────────────────────────────┘
智能上下文优化
Claude Code 自动优化策略:
1. 优先级排序
- 当前编辑的文件: 最高优先级
- @引用的文件: 高优先级
- 最近访问的文件: 中优先级
- 其他文件: 低优先级
2. 智能截断
- 大文件只取相关部分
- 自动摘要长对话历史
- 移除重复信息
3. 缓存机制
- 缓存项目结构
- 缓存常用文件
- 缓存工具调用结果
🎯 代码分析引擎
AST 解析
// Claude Code 内部流程
// 1. 解析代码为 AST
const ast = parse(sourceCode, {
sourceType: 'module',
plugins: ['typescript', 'jsx']
})
// 2. 遍历 AST
visit(ast, {
FunctionDeclaration(path) {
// 提取函数信息
functions.push({
name: path.node.id.name,
params: path.node.params,
returnType: path.node.returnType
})
},
ClassDeclaration(path) {
// 提取类信息
classes.push({
name: path.node.id.name,
methods: extractMethods(path.node)
})
}
})
// 3. 建立符号表
const symbolTable = buildSymbolTable(ast)
// 4. 分析依赖关系
const dependencies = analyzeDependencies(ast)
语义理解
层次化理解:
┌────────────────────────────────────────┐
│ Level 1: 语法理解 │
│ - 识别关键字、语法结构 │
│ - 检查语法错误 │
└────────────────────────────────────────┘
↓
┌────────────────────────────────────────┐
│ Level 2: 类型理解 │
│ - 推断类型信息 │
│ - 类型检查 │
│ - 泛型解析 │
└────────────────────────────────────────┘
↓
┌────────────────────────────────────────┐
│ Level 3: 语义理解 │
│ - 函数功能理解 │
│ - 数据流分析 │
│ - 控制流分析 │
└────────────────────────────────────────┘
↓
┌────────────────────────────────────────┐
│ Level 4: 架构理解 │
│ - 设计模式识别 │
│ - 模块关系分析 │
│ - 架构模式理解 │
└────────────────────────────────────────┘
🚀 性能优化
缓存策略
多级缓存系统:
L1: 内存缓存 (热数据)
- 当前文件内容
- 最近的对话
- 响应时间: <1ms
L2: 本地缓存 (温数据)
- 项目结构
- 文件元数据
- 响应时间: <10ms
L3: 持久化缓存 (冷数据)
- 历史对话
- 分析结果
- 响应时间: <100ms
并发处理
任务并行化:
┌────────────────────────────────────────┐
│ 用户请求: 重构多个文件 │
└────────────────┬───────────────────────┘
│
┌────────┼────────┬────────┐
↓ ↓ ↓ ↓
File1 File2 File3 File4
│ │ │ │
↓ ↓ ↓ ↓
分析 分析 分析 分析
│ │ │ │
↓ ↓ ↓ ↓
重构 重构 重构 重构
│ │ │ │
└────────┴────────┴────────┘
│
↓
┌────────────────┐
│ 合并结果 │
└────────────────┘
✅ 架构优势
1. 模块化设计
- 各组件独立
- 易于扩展
- 便于维护
2. 智能上下文管理
- 自动优化
- 高效利用
- 准确理解
3. 强大的工具系统
- 标准化接口
- 易于集成
- 丰富的生态
4. 高性能
- 多级缓存
- 并发处理
- 增量更新
📚 延伸阅读
🏗️ 理解架构，更好地使用工具
"If you know the way broadly, you will see it in everything."