docs: 重写 Skills,从源码解剖改为 Prompt 即能力的设计分析

移除 TypeScript 代码、源码路径和 16 个 frontmatter 字段枚举,
聚焦 Prompt 即能力的核心哲学、inline vs fork 的上下文权衡、
Safe Properties 正向安全设计和条件激活的按需发现。

Co-Authored-By: Claude Opus 4.6 <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
claude-code-best
2026-04-20 11:00:46 +08:00
parent d9174fa230
commit 2b1953ce8a

View File

@@ -1,221 +1,123 @@
---
title: "Skills 技能系统 - Prompt 即能力的架构哲学"
description: "深入剖析 Claude Code Skills 系统的完整实现从磁盘加载、Frontmatter 解析、预算感知描述截断、双模式执行inline/fork、权限白名单、条件激活、动态发现到远程技能加载揭示一条完整的 Skill 生命周期链路。"
keywords: ["Skills", "SkillTool", "技能加载", "Frontmatter", "whenToUse", "allowedTools", "fork执行", "动态发现"]
title: "Skills 技能系统"
description: "Prompt 即能力。Skill 不是代码,而是高质量的 Prompt + 权限配置的声明式封装。理解加载链路、两条执行路径和条件激活机制。"
keywords: ["Skills", "技能加载", "Prompt 即能力", "条件激活"]
---
{/* 本章目标:揭示 Skill 系统从文件到执行的全链路实现 */}
## 核心洞见Prompt 即能力
## Tool vs Skill本质差异
Skill 的核心设计哲学:**复杂任务的关键不在代码逻辑,而在 Prompt 质量**。
一个代码审查 Skill 不需要审查引擎,只需告诉 AI "审查什么、按什么顺序、输出什么格式"。Skill 把这种"经验"封装为可复用的 Markdown 文件。
| | Tool | Skill |
|---|---|---|
| 粒度 | 单个原子操作(读文件、执行命令) | 一套完整工作流(代码审查、创建 PR |
| 触发方式 | AI 自主选择 | 用户 `/skill-name` 或 AI 通过 `SkillTool` 自动匹配 |
| 本质 | TypeScript 执行逻辑 | **Prompt + 权限配置**的声明式封装 |
| 注册位置 | `src/tools.ts` → `getTools()` | `src/commands.ts` → `getCommands()` |
| 执行器 | 各 Tool 的 `call()` 方法 | `SkillTool.call()` → 两条分支inline / fork |
| 粒度 | 单个原子操作(读文件、执行命令) | 完整工作流(代码审查、创建 PR |
| 本质 | TypeScript 执行逻辑 | Prompt + 权限配置的声明式封装 |
| 创建 | 需要写代码 | 写 Markdown 文件即可 |
Skill 的核心洞见:**复杂任务的关键不在代码逻辑,而在 Prompt 质量**。一个代码审查 Skill 不需要审查引擎,只需告诉 AI "审查什么、按什么顺序、输出什么格式"——Skill 把这种"经验"封装为可复用的 Markdown。
## Skill 的来源
## Skill 的五个来源与加载链路
| 来源 | 路径 | 特点 |
|------|------|------|
| **内置命令** | 硬编码 | `/commit`、`/compact` 等 70+ 命令 |
| **Bundled Skills** | 编译时打包 | 延迟解压,享有不可截断特权 |
| **磁盘 Skills** | `.claude/skills/` | 最重要的来源,支持多层级 |
| **MCP Skills** | MCP Server 提供 | 远程内容,禁止内联 shell 命令 |
| **Legacy Commands** | `.claude/commands/` | 向后兼容旧格式 |
### 1. 内置命令Built-in Commands
硬编码在 `src/commands.ts:299` 的 `COMMANDS` memoize 数组中,包含 70+ 条命令(`/commit`、`/review`、`/compact` 等)。这些是 TypeScript 模块而非 Markdown但实现了相同的 `Command` 接口(`src/types/command.ts`)。
### 2. Bundled Skills编译时打包
通过 `registerBundledSkill()``src/skills/bundledSkills.ts:53`)在模块初始化时注册。关键特性:
- **延迟文件提取**:如果 Skill 声明了 `files`(参考文件),首次调用时才解压到临时目录(`getBundledSkillExtractDir()`),使用 `O_NOFOLLOW | O_EXCL` 防止符号链接攻击(`safeWriteFile`,第 186 行)
- **闭包级 memoize**:并发调用共享同一个 extraction promise避免竞态写入
- 来源标记为 `source: 'bundled'`,在 Prompt 预算中享有**不可截断**的特权
### 3. 磁盘 Skills`.claude/skills/`
由 `loadSkillsFromSkillsDir()``src/skills/loadSkillsDir.ts:407`)加载,这是最重要的加载路径:
### 多层级磁盘加载
```
管理策略: $MANAGED_DIR/.claude/skills/ (policySettings)
用户全局: ~/.claude/skills/ (userSettings)
项目级: .claude/skills/ (projectSettings, 向上遍历至 home)
附加目录: --add-dir 指定的路径下 .claude/skills/
管理策略: $MANAGED_DIR/.claude/skills/ (企业管理)
用户全局: ~/.claude/skills/ (个人偏好)
项目级: .claude/skills/ (团队共享)
附加目录: --add-dir 指定的路径 (额外来源)
```
**加载协议**:只识别 `skill-name/SKILL.md` 目录格式,不再支持单文件 `.md`。加载流程:
每个 Skill 是一个 `skill-name/SKILL.md` 目录。加载时解析 YAML frontmatter 提取配置。
1. `readdir` 扫描目录 → 仅保留 `isDirectory()` 或 `isSymbolicLink()` 的条目
2. 在每个子目录中查找 `SKILL.md`,未找到则跳过
3. `parseFrontmatter()` 解析 YAML 头部,提取 `whenToUse`、`allowedTools`、`context` 等字段
4. `parseSkillFrontmatterFields()`(第 185 行)统一解析 16 个 frontmatter 字段
5. `createSkillCommand()`(第 270 行)构造 `Command` 对象
### 安全边界
**去重机制**:使用 `realpath()` 解析符号链接获得规范路径(`getFileIdentity`,第 118 行),避免通过符号链接或重叠父目录导致的重复加载
MCP Skills 的 Prompt 内容**禁止执行内联 shell 命令**。因为远程内容不可信——如果允许,恶意 MCP Server 就可以通过 Skill 注入执行任意命令
### 4. MCP Skills动态发现
## Frontmatter 配置
通过 `registerMCPSkillBuilders()` 注册构建器MCP Server 的 prompt 被 `mcpSkillBuilders.ts` 转换为 `Command` 对象。标记为 `loadedFrom: 'mcp'`。
**安全边界**MCP Skills 的 Prompt 内容**禁止执行内联 shell 命令**`loadSkillsDir.ts:374` 的 `loadedFrom !== 'mcp'` 守卫),因为远程内容不可信。
### 5. Legacy Commands`/commands/` 目录)
向后兼容的旧格式,由 `loadSkillsFromCommandsDir()`(第 566 行)加载。同时支持 `SKILL.md` 目录格式和单 `.md` 文件格式。
## Frontmatter 字段全景
一个 `SKILL.md` 的完整 frontmatter`parseSkillFrontmatterFields`,第 185 行):
一个 SKILL.md 的完整配置:
```yaml
---
name: code-review # 显示名称(覆盖目录名)
description: 系统性代码审查 # 描述(或从 Markdown 首段提取)
when_to_use: "用户说审查代码、找 bug" # AI 自动匹配依据
allowed-tools: # 工具白名单
name: code-review
description: 系统性代码审查
when_to_use: "用户说审查代码、找 bug"
allowed-tools:
- Read
- Grep
- Glob
argument-hint: "<file-or-directory>" # 参数提示
arguments: [path] # 声明式参数名(用于 $ARGUMENTS 替换)
model: opus # 模型覆盖
effort: high # 努力级别
context: fork # 执行模式inline默认| fork
agent: code-reviewer # 指定 Agent 定义文件
user-invocable: true # 用户是否可 /调用
disable-model-invocation: false # 禁止 AI 自主调用
version: "1.0" # 版本号
paths: # 条件激活的文件路径模式
context: fork # 执行模式inline | fork
model: opus # 模型覆盖
effort: high # 努力级别
paths: # 条件激活
- "src/**/*.ts"
hooks: # Hook 配置
PreToolUse:
- command: ["echo", "checking"]
shell: ["bash"] # Shell 执行环境
---
```
解析后有 16 个字段被提取,其中 `allowedTools`、`model`、`effort` 在执行时动态修改 `toolPermissionContext`。
- `when_to_use` — AI 根据此描述自动匹配用户意图
- `allowed-tools` — 限制 Skill 可用的工具白名单
- `context` — 控制执行模式(见下文)
- `paths` — 条件激活,只在操作匹配文件时出现
## 两条执行路径Inline vs Fork
SkillTool`packages/builtin-tools/src/tools/SkillTool/SkillTool.ts:332`)在 `call()` 中根据 `command.context` 分流:
## 两条执行路径
### Inline 模式(默认)
Skill 的 Prompt 内容被注入为 **UserMessage**,在主对话流中继续执行:
Skill 的 Prompt 内容被注入为用户消息在主对话流中继续执行。AI "穿上"了 Skill 的经验,但仍在同一个对话中。
1. `processPromptSlashCommand()` 处理参数替换(`$ARGUMENTS`)和 shell 命令展开(`` !`...` ``
2. `${CLAUDE_SKILL_DIR}` 被替换为 Skill 所在目录的绝对路径
3. `${CLAUDE_SESSION_ID}` 被替换为当前会话 ID
4. 返回 `newMessages`(注入到对话流)+ `contextModifier`(修改权限上下文)
`contextModifier`(第 776 行)做了三件事:
- **工具白名单注入**:将 `allowedTools` 合并到 `alwaysAllowRules.command`
- **模型切换**`resolveSkillModelOverride()` 处理模型覆盖,保留 `[1m]` 后缀以避免 200K 窗口截断
- **努力级别覆盖**:修改 `effortValue`
**优点**:共享主对话的完整上下文,可以引用之前的讨论。
**缺点**Skill 的中间过程会污染主对话的上下文。
### Fork 模式(`context: fork`
Skill 在**独立子 Agent** 中执行`executeForkedSkill`,第 122 行):
Skill 在独立子 Agent 中执行,拥有独立的 token 预算和工具权限。执行完成后只返回最终结果,中间过程不保留。
1. `prepareForkedCommandContext()` 构建隔离的 Agent 定义和 Prompt
2. `runAgent()` 启动子 Agent 循环,拥有独立的 token 预算
3. 通过 `onProgress` 回调报告工具使用进度
4. 结果通过 `extractResultText()` 提取,子 Agent 的全部消息在提取后被释放(`agentMessages.length = 0`
5. 最终通过 `clearInvokedSkillsForAgent()` 清理状态
**优点**:不污染主对话,适合长时间运行的任务。
**缺点**:子 Agent 看不到主对话的完整上下文。
Fork 模式适用于需要强隔离的场景(如长时间运行的审查任务),避免污染主对话的上下文
**设计考量**:大多数 Skill 使用 inline 模式就够了——它们需要主对话的上下文。Fork 模式适合"重型"任务(如完整的代码审查),这些任务的中间步骤很多,留在主对话中会浪费大量 token
## 权限模型Safe Properties 白名单
## 权限模型
`checkPermissions()`(第 433 行)实现了一个五层权限检查:
Skill 有五层权限检查:
```
1. Deny 规则匹配(支持精确匹配和 prefix:* 通配符)
↓ 未命中
2. 远程 canonical Skill 自动放行EXPERIMENTAL_SKILL_SEARCH + USER_TYPE === 'ant'
↓ 未命中
3. Allow 规则匹配
↓ 未命中
4. Safe Properties 白名单检查skillHasOnlySafeProperties第 911 行)
↓ 有非安全属性
5. Ask 用户确认(附带精确匹配和前缀匹配两条建议规则)
Deny 规则 → 远程 Skill 自动放行 → Allow 规则 → Safe Properties 白名单 → Ask 用户确认
```
**Safe Properties**`SAFE_SKILL_PROPERTIES`,第 876 行)是一个包含 30 个属性名的白名单(覆盖 `PromptCommand` 和 `CommandBase` 两个类型的所有安全属性)。任何不在白名单中的**有意义的属性值**(排除 `undefined`、`null`、空数组、空对象)都会触发权限请求。这是**正向安全**设计——未来新增的属性默认需要权限。
**Safe Properties 白名单**是一个包含 30 个安全属性名的列表。任何不在白名单中的属性都会触发权限请求。这是**正向安全**设计——未来新增的属性默认需要权限,而非默认允许
## Prompt 预算1% 上下文窗口的截断策略
## Prompt 预算
Skill 列表注入 System Prompt 时有严格的字符预算(`prompt.ts`
Skill 列表注入 System Prompt 时有严格预算(约上下文窗口的 1%
1. 优先保留 bundled Skills 的完整描述
2. 非 bundled Skills 按剩余预算均分
3. 预算不足时只保留名称
- **预算计算**`contextWindowTokens × 4 chars/token × 1%`(约 8000 字符)
- **单条上限**`MAX_LISTING_DESC_CHARS = 250` 字符(超出截断为 `…`
- **Bundled Skills 不可截断**:它们始终保留完整描述,预算不足时只截断非 bundled 的
- **降级策略**
1. 尝试完整描述 → 超预算?
2. Bundled 保留完整,非 bundled 均分剩余预算 → 每条描述低于 20 字符?
3. 非 bundled 仅保留名称
**设计考量**Skill 列表只是让 AI "知道有什么可用"。完整的 Skill Prompt 在 AI 选择后才加载,不需要全部塞进 System Prompt。
`formatCommandsWithinBudget()``prompt.ts:70`)实现了这个三级降级。
## 条件激活
## 动态发现与条件激活
带有 `paths` 模式的 Skill 在加载时不会立即可用。只有当被操作的文件路径匹配模式时,该 Skill 才被激活
### 基于文件路径的动态发现
一个只在 `*.test.ts` 上激活的测试 Skill平时完全不可见只有当 AI 读取或编辑测试文件时才会出现。
`discoverSkillDirsForPaths()``loadSkillsDir.ts:861`)在文件操作时触发:
1. 从被操作的文件路径开始,**向上遍历**至 CWD不包含 CWD 本身)
2. 在每层查找 `.claude/skills/` 目录
3. 使用 `realpath` 去重,`git check-ignore` 过滤 gitignored 目录
4. 按路径深度排序(**深层优先**),更接近文件的 Skill 优先级更高
### 条件激活paths frontmatter
带有 `paths` 模式的 Skill 在加载时不会立即可用,而是存入 `conditionalSkills` Map。当被操作的文件路径匹配某个 Skill 的 paths 模式时(使用 `ignore` 库做 gitignore 风格匹配),该 Skill 才被**激活**——从 `conditionalSkills` 移入 `dynamicSkills`。
这意味着一个只在 `*.test.ts` 上激活的测试 Skill平时完全不可见只有当 AI 读取或编辑测试文件时才会出现。
**设计洞察**:这解决了"Skill 泛滥"问题——项目可能定义了几十个 Skill但一次对话通常只需要其中几个。条件激活让 Skill 按需出现,而不是全部堆在 AI 面前让它选择。
## 使用频率排名
`recordSkillUsage()``skillUsageTracking.ts`)使用指数衰减算法计算 Skill 排名分数:
Skill 的排序使用指数衰减算法:一周前的使用权重减半。这确保常用的 Skill 排在前面,但偶尔用的老 Skill 也不会完全沉底。
```
score = usageCount × max(0.5^(daysSinceUse / 7), 0.1)
```
## 接下来
- **7 天半衰期**:一周前的使用权重减半
- **最低 0.1 保底**:避免老但高频使用的 Skill 完全沉底
- **60 秒去抖**:同一 Skill 在 1 分钟内的多次调用只计一次,减少文件 I/O
排名数据持久化在全局配置的 `skillUsage` 字段中。
## 远程技能加载Experimental
通过 `EXPERIMENTAL_SKILL_SEARCH` feature flag 控制支持从远程AKI/GCS/S3加载 `_canonical_<slug>` 格式的 Skill
1. `validateInput()` 中 `stripCanonicalPrefix()` 拦截 canonical 名称
2. `executeRemoteSkill()`(第 970 行)从远程 URL 加载 SKILL.md
3. 支持 `gs://`、`https://`、`s3://` 等 URL 协议
4. 内容经过 frontmatter 剥离、`${CLAUDE_SKILL_DIR}` 替换后直接注入
5. 通过 `addInvokedSkill()` 注册到 compaction 保留状态,确保压缩后仍可恢复
6. 远程 Skill 不经过 `processPromptSlashCommand`——无 `!command` 替换、无 `$ARGUMENTS` 展开
## 完整生命周期总结
```
磁盘 SKILL.md
↓ parseFrontmatter()
↓ parseSkillFrontmatterFields() → 16 个字段
↓ createSkillCommand() → Command 对象
↓ 去重realpath + seenFileIds
↓ 条件 Skill → conditionalSkills Map等待路径匹配激活
↓ getSkillDirCommands() memoize 缓存
↓ getAllCommands() 合并 local + MCP
↓ formatCommandsWithinBudget() → 截断后的 Skill 列表注入 System Prompt
↓ AI 选择匹配的 Skill
↓ SkillTool.validateInput() → 名称校验 + 存在性检查
↓ SkillTool.checkPermissions() → 五层权限检查
↓ SkillTool.call() → inline 或 fork 执行
↓ contextModifier() → 注入 allowedTools + model + effort
↓ recordSkillUsage() → 更新使用频率排名
```
- **Hooks** — 理解 Skill 中可以使用的 Hook 机制
- **MCP 配置** — 理解 MCP Skills 的来源
- **自定义 Agent** — 理解 Skill 中指定的 Agent 定义