golang構(gòu)建HTTP服務的實現(xiàn)步驟
???一個go最簡單的Http服務器程序
package main
import (
"fmt"
"net/http"
)
func IndexHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
fmt.Fprintln(w, "hello world")
}
func main() {
http.HandleFunc("/", IndexHandler)
http.ListenAndServe("127.0.0.0:8000", nil)
}
HTTP
? ?除去細節(jié)，理解HTTP構(gòu)建的網(wǎng)絡應用只要關注兩個端--客戶端(client)和服務端(server)，兩個端的交互來自client的request，以及server端的response。所謂的http服務器，主要在于如何接受client的request，并向client返回response。
? ?接收request的過程中，最重要的莫過于路由(router)，即實現(xiàn)一個Multiplexer器。Go中既可以使用內(nèi)置的mutilplexer--DefaultServeMux,也可以自定義。Multiplexer路由的目的就是為了找到處理器函數(shù)(hander),后者將對request進行處理，同時構(gòu)建response。
? 簡單總結(jié)就是這個流程：
? 因此，理解go中的http服務，，最重要的就是要理解Multiplexer和hander，Golang中的Multiplexer基于ServerMux結(jié)構(gòu)，同時也實現(xiàn)了Handler接口。
? ·hander函數(shù)：具有func(w http.ResponseWriter, r *http.Requests)簽名的函數(shù)
? ·handler處理器(函數(shù))：經(jīng)過HanderFunc結(jié)構(gòu)包裝的handler函數(shù)，它實現(xiàn)了ServeHTTP接口方法的函數(shù)。調(diào)用handler處理器的ServeHTTP方法時，即調(diào)用handler函數(shù)本身。
? ·handler對象：實現(xiàn)了Hander接口ServeHTTP方法的結(jié)構(gòu)。
? ?Golang的http處理流程可以用下面一張圖表示，后面內(nèi)容是針對圖進行說明：
Handler
? ?Golang沒有繼承，類多態(tài)的方法可以通過接口實現(xiàn)。所謂接口則是定義聲明了函數(shù)簽名，任何結(jié)構(gòu)只要實現(xiàn)了與接口函數(shù)簽名相同的方法，就等同于實現(xiàn)了接口。go的http服務都是基于handler進行處理的。
type Handler interface {
ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)
}
??? 任何結(jié)構(gòu)體，只要實現(xiàn)了ServeHTTP方法，這個結(jié)構(gòu)就可以稱之為handler對象。ServeMux會使用handler并調(diào)用其ServeHTTP方法處理請求并返回響應。
ServeMux
? ?了解了Handler之后，再看ServeMux。ServeMux源碼很簡單：
type ServeMux struct {
mu sync.RWMutex
m map[string]muxEntry
hosts bool
}
type muxEntry struct {
explicit bool
h Handler
pattern string
}
???ServeMux結(jié)構(gòu)中最重要的字段為m，這是一個map，key是一些url模式，value是一個muxEntry結(jié)構(gòu)，后者里定義存儲了具體的url模式和handler。?
? ?當然，所謂的ServeMux也實現(xiàn)了ServeHTTP接口，也算是一個handler，不過ServeMux的ServeHTTP方法不是用來處理request和respone，而是用來找到路由注冊的handler。
Server
? ?除了ServeMux和Handler，還有一個結(jié)構(gòu)Server需要了解。從http.ListenAndServe的源碼可以看出，它創(chuàng)建了一個server對象，并調(diào)用server對象的ListenAndServe方法：
func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error {
server := &Server{Addr: addr, Handler: handler}
return server.ListenAndServe()
}
???查看server的結(jié)構(gòu)如下：
type Server struct {
Addrstring
HandlerHandler
ReadTimeout time.Duration
WriteTimeout time.Duration
TLSConfig *tls.Config
MaxHeaderBytes int
TLSNextProto map[string]func(*Server, *tls.Conn, Handler)
ConnState func(net.Conn, ConnState)
ErrorLog *log.Logger
disableKeepAlives int32 nextProtoOnce sync.Once
nextProtoErrerror
}
???server結(jié)構(gòu)存儲了服務器處理請求常見的字段。其中Handler字段也保留Hander接口。如果Server接口沒有提供Handler結(jié)構(gòu)對象，那么會使用DefaultServeMux做Multiplexer。
創(chuàng)建HTTP服務
??? 創(chuàng)建一個http服務，大致需要經(jīng)歷兩個過程，首先需要注冊路由，即提供url模式和handler函數(shù)的映射，其次就是實例化一個server對象，并開啟對客戶端的監(jiān)聽。
http.HandleFunc("/", indexHandler)
http.ListenAndServe("127.0.0.1:8000", nil)
或者：
server := &Server{Addr: addr, Handler: handler}
server.ListenAndServe()
http注冊路由
? ? net/http包暴露的注冊路由的api很簡單，http.HandleFunc選取了DefaultServeMux作為multiplexer：
func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
DefaultServeMux.HandleFunc(pattern, handler)
}
???實際上，DefaultServeMux是ServeMux的一個實例。當然http包也提供了NewServeMux方法創(chuàng)建一個ServeMux實例，默認則創(chuàng)建一個DefaultServeMux：
// NewServeMux allocates and returns a new ServeMux.
func NewServeMux() *ServeMux {
return new(ServeMux)
}
// DefaultServeMux is the default ServeMux used by Serve.
var DefaultServeMux = &defaultServeMux
var defaultServeMux ServeMux
???注意，go創(chuàng)建實例的過程中，也可以使用指針方式，即
type Server struct{}
server := Server{}
? ?和下面的一樣都可以創(chuàng)建Server的實例
var DefaultServer Server var server = &DefalutServer
???因此DefaultServeMux的HandleFunc(pattern,handler)方法實際是定義在ServeMux下的：
func (mux *ServeMux) HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
mux.Handle(pattern, HandlerFunc(handler))
}
???上述代碼中，HandlerFunc是一個函數(shù)類型。同時實現(xiàn)了Handler接口的ServeHTTP方法。使用HandlerFunc類型包裝一下路由定義的indexHandler函數(shù)，其目的就是為了讓這個函數(shù)也實現(xiàn)ServeHTTP方法，即轉(zhuǎn)變成一個handler處理器(函數(shù))。
type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
f(w, r)
}
???一旦這樣做了，就意味著我們的indexHandler函數(shù)也有了ServeHTTP方法。
? ?此外，ServeMux的Handle方法，將會對pattern和handler函數(shù)做一個map映射：
func (mux *ServeMux) Handle(pattern string, handler Handler) {
mux.mu.Lock()
defer mux.mu.Unlock()
if pattern == "" {
panic("http: invalid pattern " + pattern)
}
if handler == nil {
panic("http: nil handler")
}
if mux.m[pattern].explicit {
panic("http: multiple registrations for " + pattern)
}
if mux.m == nil {
mux.m = make(map[string]muxEntry)
}
mux.m[pattern] = muxEntry{explicit: true, h: handler, pattern: pattern}
if pattern[0] != '/' {
mux.hosts = true
}
n := len(pattern)
if n > 0 && pattern[n-1] == '/' && !mux.m[pattern[0:n-1]].explicit {
path := pattern
if pattern[0] != '/' {
path = pattern[strings.Index(pattern, "/"):]
}
url := &url.URL{Path: path}
mux.m[pattern[0:n-1]] = muxEntry{h: RedirectHandler(url.String(), StatusMovedPermanently), pattern: pattern}
}
}
???由此可見，Handle函數(shù)的主要目的在于把handler和pattern模式綁定到map[string]muxEntry的map上，其中muxEntry保存了更多pattern和handler的信息。Server的m字段就是map[string]muxEntry這樣一個map。
? ?此時，pattern和handler的路由注冊完成。
開啟監(jiān)聽
? ? 注冊好路由之后，啟動web服務還需要開啟服務器監(jiān)聽。http的ListenAndServer方法中可以看到創(chuàng)建了一個Server對象，并調(diào)用了Server對象的同名方法：
func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error {
server := &Server{Addr: addr, Handler: handler}
return server.ListenAndServe()
}
func (srv Server) ListenAndServe() error {
addr := srv.Addr
if addr == "" {
addr = ":http"
}
ln, err := net.Listen("tcp", addr)
if err != nil {
return err
}
return srv.Serve(tcpKeepAliveListener{ln.(net.TCPListener)})
}
???Server的ListenAndServer方法中，會初始化監(jiān)聽地址Addr，同時調(diào)用Listen方法設置監(jiān)聽。最后將監(jiān)聽的TCP對象傳入Serve方法：
func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {
defer l.Close()
...
baseCtx := context.Background()
ctx := context.WithValue(baseCtx, ServerContextKey, srv)
ctx = context.WithValue(ctx, LocalAddrContextKey, l.Addr())
for {
rw, e := l.Accept()
...
c := srv.newConn(rw)
c.setState(c.rwc, StateNew) // before Serve can return
go c.serve(ctx)
}
}
處理請求
???監(jiān)聽開啟之后，一旦客戶端請求到底，go就開啟一個協(xié)程處理請求，主要邏輯都在server方法之中。
? ?serve方法比較長，其主要職能就是，創(chuàng)建一個上下文對象，然后調(diào)用Listener的Accept方法用來獲取連接數(shù)據(jù)并使用newConn方法創(chuàng)建連接對象。最后使用goroutein協(xié)程的方式處理連接請求。因此每一個連接都開啟了一個協(xié)程，請求的上下文都不同，同時又保證了go的高并發(fā)。serve也是一個長長的方法：
func (c *conn) serve(ctx context.Context) {
c.remoteAddr = c.rwc.RemoteAddr().String()
defer func() {
if err := recover(); err != nil {
const size = 64 << 10
buf := make([]byte, size)
buf = buf[:runtime.Stack(buf, false)]
c.server.logf("http: panic serving %v: %v\n%s", c.remoteAddr, err, buf)
}
if !c.hijacked() {
c.close()
c.setState(c.rwc, StateClosed)
}
}()
...
for {
w, err := c.readRequest(ctx)
if c.r.remain != c.server.initialReadLimitSize() {
// If we read any bytes off the wire, we're active.
c.setState(c.rwc, StateActive)
}
...
}
...
serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)
w.cancelCtx()
if c.hijacked() {
return
}
w.finishRequest()
if !w.shouldReuseConnection() {
if w.requestBodyLimitHit || w.closedRequestBodyEarly() {
c.closeWriteAndWait()
}
return
}
c.setState(c.rwc, StateIdle)
}
}
???盡管serve很長，里面的結(jié)構(gòu)和邏輯還是很清晰的，使用defer定義了函數(shù)退出時，連接關閉相關的處理。然后就是讀取連接的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，并處理讀取完畢時候的狀態(tài)。接下來就是調(diào)用serverHandler{c.server}.ServeHTTP（w,w.req)方法處理請求了。最后就是請求處理完畢的邏輯。serverHandler是一個重要的結(jié)構(gòu)，它僅有一個字段，即Server結(jié)構(gòu)，同時它也實現(xiàn)了Hander接口方法ServeHTTP，同時它也實現(xiàn)了Handler接口方法ServeHTTP，并在該接口方法中做了一個重要的事情，初始化multiplexer路由多路復用器。如果server對象沒有制定Handler，則使用默認的DefaultServeMux作為路由Multiplexer。并調(diào)用初始化Handler的ServeHTTP方法。
type serverHandler struct {
srv *Server
}
func (sh serverHandler) ServeHTTP(rw ResponseWriter, req Request) {
handler := sh.srv.Handler
if handler == nil {
handler = DefaultServeMux
}
if req.RequestURI == "" && req.Method == "OPTIONS" {
handler = globalOptionsHandler{}
}
handler.ServeHTTP(rw, req)
}
???這里DefaultServeMux的ServeHTTP方法其實也是定義在ServeMux結(jié)構(gòu)中的，相關代碼如下：
func (mux *ServeMux) (w ResponseWriter, r Request) {
if r.RequestURI == "" {
if r.ProtoAtLeast(1, 1) {
w.Header().Set("Connection", "close")
}
w.WriteHeader(StatusBadRequest)
return
}
h, _ := mux.Handler(r)
h.ServeHTTP(w, r)
}
func (mux *ServeMux) Handler(r *Request) (h Handler, pattern string) {
if r.Method != "CONNECT" {
if p := cleanPath(r.URL.Path); p != r.URL.Path {
_, pattern = mux.handler(r.Host, p)
url := *r.URL
url.Path = p
return RedirectHandler(url.String(), StatusMovedPermanently), pattern
}
}
return mux.handler(r.Host, r.URL.Path)
}
func (mux *ServeMux) handler(host, path string) (h Handler, pattern string) {
mux.mu.RLock()
defer mux.mu.RUnlock()
// Host-specific pattern takes precedence over generic ones
if mux.hosts {
h, pattern = mux.match(host + path)
}
if h == nil {
h, pattern = mux.match(path)
}
if h == nil {
h, pattern = NotFoundHandler(), ""
}
return
}
func (mux *ServeMux) match(path string) (h Handler, pattern string) {
var n = 0
for k, v := range mux.m {
if !pathMatch(k, path) {
continue
}
if h == nil || len(k) > n {
n = len(k)
h = v.h
pattern = v.pattern
}
}
return
}
???mux的ServeHTTP方法通過調(diào)用其Handler方法尋找注冊到路由上的handler函數(shù)，并調(diào)用該函數(shù)的ServeHTTP方法。?
? ?mux的Handler方法對URL簡單的處理，然后調(diào)用handler方法，后者會創(chuàng)建一個鎖，同時調(diào)用match方法返回一個handler和pattern。
? ?在match方法中，mux的m字段是map[string]muxEntry，后者存儲了pattern和handler處理器函數(shù)，因此通過迭代m尋找出注冊路由的pattern模式與實際url匹配的handler函數(shù)并返回。
? ?返回的結(jié)構(gòu)一直傳遞到mux的ServeHTTP方法，接下來調(diào)用handler函數(shù)的ServeHTTP方法，即IndexHandler函數(shù)，然后把reponse寫到http.RequestWirter對象返回給客戶端。
? ?上述函數(shù)運行結(jié)束即serverHandler{c.server}.ServeHTTP（w, w.req)運行結(jié)束。接下來就是對請求處理完畢之后上希望和連接斷開的相關邏輯。
? ?至此，Golang中一個完整的http服務介紹完畢，包括注冊路由，開啟監(jiān)聽，處理連接，路由處理函數(shù)。
參考：
https://www.yuque.com/docs/share/24a1bd1c-e32d-4268-9115-bf03f53677d3
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