Windy3f3f3f3f/claude-code-from-scratch

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<div align="center"> # Claude Code From Scratch **一步步，从零手写一个 Claude Code** [![GitHub stars](https://img.shields.io/github/stars/Windy3f3f3f3f/claude-code-from-scratch?style=flat-square&logo=github)](https://github.com/Windy3f3f3f3f/claude-code-from-scratch) [![GitHub forks](https://img.shields.io/github/forks/Windy3f3f3f3f/claude-code-from-scratch?style=flat-square&logo=github)](https://github.com/Windy3f3f3f3f/claude-code-from-scratch/fork) [![License: MIT](https://img.shields.io/badge/License-MIT-blue.svg?style=flat-square)](./LICENSE) [![TypeScript](https://img.shields.io/badge/TypeScript-3178C6?style=flat-square&logo=typescript&logoColor=white)](#) [![Python](https://img.shields.io/badge/Python-3776AB?style=flat-square&logo=python&logoColor=white)](#) [![Lines of Code](https://img.shields.io/badge/~5000_lines-minimal-green?style=flat-square)](#) <br/> [**📘 在线阅读教程 →**](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/)   |   [📘 Read Tutorial (English) →](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/en/)   |   [English](./README_EN.md) <br/> > 📖 **想深入了解原理？** 姊妹项目 **[How Claude Code Works](https://github.com/Windy3f3f3f3f/how-claude-code-works)** — 12 篇专题，33 万字，从源码级别深度解析 Claude Code 架构 </div> --- > ⚖️ **声明 / Disclaimer**：这是一个从零手写 Claude Code 的学习项目，照着 Claude Code 的公开可观察行为和通用 Agent 写法来做，**不保证**和 Claude Code 真实内部实现一致。"Claude Code" 是 Anthropic 的商标，本项目和 Anthropic 没有关联。 **Claude Code 有几十万行代码，读不动？** 本项目用 **约 5000 行代码**（TypeScript 和 Python 两个版本分别写），从零手写 Claude Code 的核心：Agent Loop、13 个工具（含并行执行 + 流式早期启动）、4 层上下文压缩、语义记忆召回、技能系统、多 Agent、MCP 集成。参照的是 Claude Code 的公开可观察行为，每一步都对着它讲清差异在哪。这不是 demo，是一份**分步教程**——13 章内容，跟着动手写几千行代码，从零理解一个 Coding Agent 的工作原理。而且每个代码章都能一条命令跑起来、不用 API key（见下方「每章代码都能跑」一节）。读完你就理解了 coding agent 的核心运作机制，无需啃那几十万行代码。 <div align="center"> <video src="https://github.com/user-attachments/assets/4f6597e2-6ea3-45ae-8a6b-77662c4e9540" width="100%" autoplay loop muted playsinline></video> </div> ## 📖 分步教程 13 章内容，分两个阶段——先构建一个可用的 Coding Agent，再逐步添加进阶能力。每章都贴能跑的真实代码 + 与 Claude Code 的架构对照： | 章节 | 内容 | 架构对照视角 | |------|------|------------| | **Phase 1: 构建一个可用的 Coding Agent** | | | | [1. Agent Loop](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/01-agent-loop) | 核心循环：调用 LLM → 执行工具 → 重复 | `agent.ts` ↔ `query.ts` | | [2. 工具系统](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/02-tools) | 13 个工具 + mtime 防护 + 延迟加载 | `tools.ts` ↔ `Tool.ts` + 66 工具 | | [3. System Prompt](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/03-system-prompt) | 提示词工程 + @include 语法 | `prompt.ts` ↔ `prompts.ts` | | [4. CLI 与会话](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/04-cli-session) | REPL、Ctrl+C、会话持久化 | `cli.ts` ↔ `cli.tsx` | | [5. 流式输出](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/05-streaming) | 双后端 + 流式工具执行 + 并行执行 | `agent.ts` ↔ `api/claude.ts` | | [6. 权限与安全](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/06-permissions) | 5 模式 + 声明式规则 + 危险检测 | `tools.ts` ↔ `permissions/` (52KB) | | [7. 上下文管理](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/07-context) | 4 层压缩 + 大结果持久化 | `agent.ts` ↔ `compact/` | | **Phase 2: 进阶能力** | | | | [8. 记忆系统](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/08-memory) | 4 类型记忆 + 语义召回 + 异步预取 | `memory.ts` ↔ `memory.ts` | | [9. 技能系统](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/09-skills) | 技能发现 + inline/fork 双模式 | `skills.ts` ↔ `SkillTool/` | | [10. Plan Mode](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/10-plan-mode) | 只读规划 + 4 选项审批工作流 | `agent.ts` ↔ `EnterPlanMode` | | [11. 多 Agent](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/11-multi-agent) | Sub-Agent fork-return 多 Agent 架构 | `subagent.ts` ↔ `AgentTool/` | | [12. MCP 集成](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/12-mcp) | JSON-RPC over stdio 连接外部工具 | `mcp.ts` ↔ `mcpClient.ts` | | [13. 架构对比](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/13-whats-next) | 完整对比 + 扩展方向 | 全局 | | [14. 功能测试](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/14-testing) | 22 项手动测试覆盖全部功能 | `test/` | ## ▶ 每章代码都能跑（无需 API key）读代码最怕读不懂又跑不起来，改一行也不知道对不对。所以每个代码章都配了一份能单独跑的最小实现：一条命令、不用 API key，就能看它真的转起来。 ```bash node steps/run.mjs --list # 列出所有能跑的章节 node steps/run.mjs 7 # 跑第 7 章：对话变长了，它把旧消息压成摘要 node steps/run.mjs 7 --diff # 只看这一章比上一章多写的那几行 node steps/run.mjs 7 --py # 换成 Python 版 ``` 看到的输出是真跑出来的（本地 mock 模型驱动，不联网），`--diff` 标出的正是这一章新增的代码。想拿自己的 prompt 连真模型试，加 `--live` 就行。每章的这段代码、文档里贴的代码块、跑出来的那段输出，全从同一份源码生成——不会出现"文档说的和代码对不上"。 ## 🚀 快速开始 **TypeScript 版** ```bash git clone https://github.com/Windy3f3f3f3f/claude-code-from-scratch.git cd claude-code-from-scratch npm install && npm run build ``` **Python 版**（需要 Python 3.11+，[详细说明](./python/README.md)） ```bash cd python pip install -e . mini-claude-py # 命令行入口（避免与 TS 版 mini-claude 冲突） python -m mini_claude # 或用 python -m 方式运行 ``` ### 配置 API 支持两种后端，通过环境变量自动识别：（支持自定义base url） **方式一：Anthropic 格式（推荐）** ```bash export ANTHROPIC_API_KEY="sk-ant-xxx" # 可选：使用代理 export ANTHROPIC_BASE_URL="https://aihubmix.com" ``` **方式二：OpenAI 兼容格式** ```bash export OPENAI_API_KEY="sk-xxx" export OPENAI_BASE_URL="https://api.openai.com/v1" ``` 默认模型为 `claude-opus-4-6`，可通过环境变量或命令行参数自定义： ```bash export MINI_CLAUDE_MODEL="claude-sonnet-4-6" # 环境变量方式 npm start -- --model gpt-4o # 命令行方式（优先级更高） ``` ### 运行 **TypeScript 版** ```bash npm start # 交互式 REPL 模式（推荐） npm start -- --resume # 恢复上次会话继续对话 npm start -- --yolo # 跳过安全确认（危险命令自动执行） npm start -- --plan # Plan 模式：只分析不修改 npm start -- --accept-edits # 自动批准文件编辑 npm start -- --dont-ask # CI 模式：需确认的操作自动拒绝 npm start -- --max-cost 0.50 # 费用限制（美元） npm start -- --max-turns 20 # 轮次限制 ``` **Python 版** ```bash mini-claude-py # 交互式 REPL 模式（推荐） mini-claude-py --resume # 恢复上次会话继续对话 mini-claude-py --yolo # 跳过安全确认 mini-claude-py --plan # Plan 模式：只分析不修改 mini-claude-py --accept-edits # 自动批准文件编辑 mini-claude-py --dont-ask # CI 模式：需确认的操作自动拒绝 mini-claude-py --max-cost 0.50 # 费用限制（美元） mini-claude-py --max-turns 20 # 轮次限制 ``` 全局安装后可在任意目录使用： **TypeScript 版** ```bash npm link # 全局安装 cd ~/your-project mini-claude # 直接启动 ``` **Python 版** ```bash cd python pip install -e . # 全局安装（editable 模式） cd ~/your-project mini-claude-py # 直接启动 ``` ### REPL 命令 | 命令 | 功能 | |------|------| | `/clear` | 清空对话历史 | | `/cost` | 显示累计 token 用量和费用估算 | | `/compact` | 手动触发对话压缩 | | `/memory` | 列出所有已保存的记忆 | | `/skills` | 列出可用的技能 | | `/<skill>` | 调用已注册的技能（如 `/commit`） | > 详见 [CLI 与会话](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/04-cli-session) 和 [功能测试](https://windy3f3f3f3f.github.io/claude-code-from-scratch/#/docs/14-testing) ## ⚖️ 与 Claude Code 的对比 | 维度 | Claude Code | Mini Claude Code | |------|------------|-----------------| | 定位 | 生产级编程智能体 | 学习 / 最小可用实现 | | 工具数量 | 66+ 内置工具 | 13 个工具（6 核心 + web_fetch + tool_search + skill + agent + plan mode） | | 工具执行 | 并发 + streaming 早期启动 | 并行执行 + streaming 早期启动 | | 上下文管理 | 4 级压缩流水线 | 4 层压缩 + 大结果持久化（>30KB） | | 权限系统 | 7 层 + AST 分析 | 5 种模式 + 声明式规则 + 正则检测 | | 编辑验证 | 14 步流水线 | 引号容错 + 唯一性 + mtime 防护 + diff 输出 | | 记忆系统 | 4 类型 + 语义召回 | 4 类型 + 语义召回 + 异步预取 | | 技能系统 | 6 源 + inline/fork | 2 源 + inline/fork | | 多 Agent | Sub-Agent + Coordinator + Swarm | Sub-Agent（3 内置 + 自定义 Agent） | | MCP 集成 | mcpClient.ts + 动态工具发现 | McpManager + JSON-RPC over stdio | | 预算控制 | USD/轮次/abort 三维 | USD + 轮次限制 | | 代码量 | 50 万+ 行 | ~5500 行（TS）/ ~5000 行（Python） | ## ⚡ 核心能力 - **Agent 循环**：自动调用工具、处理结果、持续迭代，直到任务完成 - **13 个工具**：读写编辑文件（mtime 防护）、搜索、Shell、WebFetch、ToolSearch（延迟加载）、技能、子 Agent、Plan Mode - **流式输出**：逐字实时显示，Anthropic + OpenAI 双后端，streaming 工具早期执行 - **并行工具执行**：只读工具（read_file、grep_search 等）自动并发，2-3x 加速 - **4 层上下文压缩**：budget 截断 → stale snip → microcompact → auto-compact + 大结果持久化（>30KB 写磁盘） - **权限系统**：5 种模式 + `.claude/settings.json` 声明式 allow/deny 规则 + 16 个危险命令正则 - **记忆系统**：4 类型记忆 + 语义召回（sideQuery 调模型选择相关记忆）+ 异步预取 - **技能系统**：`.claude/skills/` 目录加载，支持 inline 注入和 fork 子 Agent 两种执行模式 - **多 Agent**：Sub-Agent fork-return 模式（3 内置类型 + `.claude/agents/` 自定义类型） - **MCP 集成**：JSON-RPC over stdio 连接外部工具服务器，动态工具发现与调用转发 - **System Prompt**：@include 语法递归引入、.claude/rules/ 自动加载、模板变量替换 - **Extended Thinking**：支持 Anthropic 扩展思考（`--thinking`），adaptive/enabled/disabled 三模式 - **预算控制**：`--max-cost` 费用限制 + `--max-turns` 轮次限制，超限自动停止 - **会话持久化**：自动保存对话，`--resume` 恢复上次会话 - **跨平台**：Windows / macOS / Linux，自动检测 shell（PowerShell / bash / zsh） - **错误恢复**：API 限流/过载时指数退避 + 随机抖动重试（最多 3 次），Ctrl+C 优雅中断 ## 📁 项目结构 ``` src/ # TypeScript 版 ├── agent.ts # Agent 循环：流式、并行执行、4 层压缩、预算 (2169 行) ├── tools.ts # 工具：13 工具 + mtime 防护 + 延迟加载 (884 行) ├── autonomy.ts # 自治：/goal 评估器 + /loop + Auto Mode 分类器 (464 行) ├── cli.ts # CLI 入口：参数解析、REPL、预算 flags (416 行) ├── memory.ts # 记忆系统：4 类型 + 语义召回 + 异步预取 (392 行) ├── mcp.ts # MCP 客户端：JSON-RPC over stdio (277 行) ├── prompt.ts # System Prompt：@include + 模板 + 注入 (253 行) ├── ui.ts # 终端输出：彩色显示、格式化、子 Agent 显示 (215 行) ├── subagent.ts # 子 Agent：3 内置 + 自定义 Agent 发现 (199 行) ├── skills.ts # 技能系统：目录发现 + inline/fork 双模式 (175 行) ├── session.ts # 会话持久化：保存/恢复/列表 (63 行) ├── frontmatter.ts # 共享 YAML frontmatter 解析器 (41 行) 总计: ~5500 行 python/ # Python 版（功能一致） ├── mini_claude/ │ ├── agent.py, tools.py, autonomy.py, __main__.py, ui.py, │ ├── prompt.py, session.py, memory.py, skills.py, subagent.py, │ ├── mcp_client.py, frontmatter.py │ └── system_prompt.md └── pyproject.toml 总计: ~5000 行 steps/ # 每章可运行的最小实现（单一真源 → 生成快照） ├── canonical/{ts,py} # 教学代码真源，#step 标记按章切片 ├── run.mjs # node steps/run.mjs <N> [--diff|--py|--live|--list] └── build.mjs, test.mjs # 生成快照 + 零 key 验证每一步 ``` ## 🏗️ 架构图 ``` 用户输入 │ ▼ ┌─────────────────────────────────────┐ │ Agent Loop │ │ │ │ 消息历史 → API (流式) → 实时输出 │ │ ▲ │ │ │ │ ┌────┴───┐ │ │ │ │文本输出│ │ │ │ │工具调用│ │ │ │ └────┬───┘ │ │ │ │ │ │ │ ┌───────┐ ┌────▼───┐ │ │ │ │截断保护│←│工具执行│ │ │ │ └───────┘ └────┬───┘ │ │ │ │ │ │ │ ┌───────────────▼───┐ │ │ └───│Token 追踪 + 压缩 │ │ │ └───────────────────┘ │ └─────────────────────────────────────┘ │ ▼ 任务完成 → 自动保存会话 ``` ## 🔗 相关项目 - **[how-claude-code-works](https://github.com/Windy3f3f3f3f/how-claude-code-works)** — Claude Code 源码架构深度解析（12 篇专题，33 万字） ## 🤝 贡献者 | <img src="https://github.com/Windy3f3f3f3f.png" width="60" /> | <img src="https://github.com/davidweidawang.png" width="60" /> | <img src="./assets/kaibo.jpg" width="60" /> | |:---:|:---:|:---:| | [@Windy3f3f3f3f](https://github.com/Windy3f3f3f3f) | [@davidweidawang](https://github.com/davidweidawang) | [Kaibo Huang](https://scholar.google.com/citations?user=C7B5X5IAAAAJ&hl=zh-CN) | ## 🙏 致谢感谢 [LINUX DO](https://linux.do/) 社区的支持与讨论。 ## 💬 更多交流 <div align="center"> **加入 AI Agent 工坊交流群** <img src="./assets/qq.jpg" width="280" alt="QQ 群二维码" /> QQ 群号：**1090526244** </div> ## 📈 Star History <div align="center"> <picture> <source media="(prefers-color-scheme: dark)" srcset="https://api.star-history.com/svg?repos=Windy3f3f3f3f/claude-code-from-scratch&type=Date&theme=dark" /> <source media="(prefers-color-scheme: light)" srcset="https://api.star-history.com/svg?repos=Windy3f3f3f3f/claude-code-from-scratch&type=Date" /> <img alt="Star History Chart" src="https://api.star-history.com/svg?repos=Windy3f3f3f3f/claude-code-from-scratch&type=Date" width="600" /> </picture> </div> ## 📄 License MIT

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