golang web源码解析
Go的web工作原理
在Go中使用及其简单的代码即可开启一个web服务。如下：
//开启web服务
func test(){
http.HandleFunc("/", sayHello)
err := http.ListenAndServe(":9090",nil)
if err!=nil {
log.Fatal("ListenAndServer:",err)
}
}
func sayHello(w http.ResponseWriter, r *http.Request){
r.ParseForm()
fmt.Println("path",r.URL.Path)
fmt.Println("scheme",r.URL.Scheme)
fmt.Fprintf(w, "Hello Guest!")
}
在使用ListenAndServe这个方法时，系统就会给我们指派一个路由器，DefaultServeMux是系统默认使用的路由器，如果ListenAndServe这个方法的第2个参数传入nil，系统就会默认使用DefaultServeMux。当然，这里也可以传入自定义的路由器。
先来看http.HandleFunc("/", sayHello)，从HandleFunc方法点进去，如下：
func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
DefaultServeMux.HandleFunc(pattern, handler)
}
在这里调用了DefaultServeMux的HandleFunc方法，这个方法有两个参数，pattern是匹配的路由规则，handler表示这个路由规则对应的处理方法，并且这个处理方法有两个参数。
在我们书写的代码示例中，pattern对应/，handler对应sayHello，当我们在浏览器中输入http://localhost:9090时，就会触发sayHello方法。
我们再顺着DefaultServeMux的HandleFunc方法继续点下去，如下：
func (mux *ServeMux) HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
mux.Handle(pattern, HandlerFunc(handler))
}
在这个方法中，路由器又调用了Handle方法，注意这个Handle方法的第2个参数，将之前传入的handler这个响应方法强制转换成了HandlerFunc类型。
这个HandlerFunc类型到底是个什么呢？如下：
type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)
看来和我们定义的SayHello方法的类型都差不多。但是！！！
这个HandlerFunc默认实现了ServeHTTP接口！这样HandlerFunc对象就有了ServeHTTP方法！如下：
// ServeHTTP calls f(w, r).
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
f(w, r)
}
这个细节是十分重要的，因为这一步关乎到当路由规则匹配时，相应的响应方法是否会被调用的问题！这个方法的调用时机会在下一小节中讲到。
接下来，我们返回去继续看mux的Handle方法，也就是这段代码mux.Handle(pattern, HandlerFunc(handler))。这段代码做了哪些事呢？源码如下：
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
}
// Helpful behavior:
// If pattern is /tree/, insert an implicit permanent redirect for /tree.
// It can be overridden by an explicit registration.
n := len(pattern)
if n > 0 && pattern[n-1] == '/' && !mux.m[pattern[0:n-1]].explicit {
// If pattern contains a host name, strip it and use remaining
// path for redirect.
path := pattern
if pattern[0] != '/' {
// In pattern, at least the last character is a '/', so
// strings.Index can't be -1.
path = pattern[strings.Index(pattern, "/"):]
}
url := &url.URL{Path: path}
mux.m[pattern[0:n-1]] = muxEntry{h: RedirectHandler(url.String(), StatusMovedPermanently), pattern: pattern}
}
}
代码挺多，其实主要就做了一件事，向DefaultServeMux的map[string]muxEntry中增加对应的路由规则和handler。
map[string]muxEntry是个什么鬼？
map是一个字典对象，它保存的是key-value。[string]表示这个字典的key是string类型的，这个key值会保存我们的路由规则。muxEntry是一个实例对象，这个对象内保存了路由规则对应的处理方法。
找到相应代码，如下：
//路由器
type ServeMux struct {
mu sync.RWMutex
m map[string]muxEntry //路由规则，一个string对应一个mux实例对象，map的key就是注册的路由表达式(string类型的)
hosts bool // whether any patterns contain hostnames
}
//muxEntry
type muxEntry struct {
explicit bool
h Handler //这个路由表达式对应哪个handler
pattern string
}
//路由响应方法
type Handler interface {
ServeHTTP(ResponseWriter, *Request) //handler的路由实现器
}
ServeMux就是这个系统默认的路由器。
最后，总结一下这个部分：
- 调用
http.HandleFunc("/", sayHello) - 调用
DefaultServeMux的HandleFunc()，把我们定义的sayHello()包装成HandlerFunc类型 - 继续调用
DefaultServeMux的Handle()，向DefaultServeMux的map[string]muxEntry中增加路由规则和对应的handler
OK，这部分代码做的事就这么多，第一部分结束。
第二部分主要就是研究这句代码err := http.ListenAndServe(":9090",nil)，也就是ListenAndServe这个方法。从这个方法点进去，如下：
func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error {
server := &Server{Addr: addr, Handler: handler}
return server.ListenAndServe()
}
在这个方法中，初始化了一个server对象，然后调用这个server对象的ListenAndServe方法，在这个方法中，如下：
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)})
}
在这个方法中，调用了net.Listen("tcp", addr)，也就是底层用TCP协议搭建了一个服务，然后监控我们设置的端口。
代码的最后，调用了srv的Serve方法，如下：
func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {
defer l.Close()
if fn := testHookServerServe; fn != nil {
fn(srv, l)
}
var tempDelay time.Duration // how long to sleep on accept failure
if err := srv.setupHTTP2_Serve(); err != nil {
return err
}
srv.trackListener(l, true)
defer srv.trackListener(l, false)
baseCtx := context.Background() // base is always background, per Issue 16220
ctx := context.WithValue(baseCtx, ServerContextKey, srv)
ctx = context.WithValue(ctx, LocalAddrContextKey, l.Addr())
for {
rw, e := l.Accept()
if e != nil {
select {
case <-srv.getDoneChan():
return ErrServerClosed
default:
}
if ne, ok := e.(net.Error); ok && ne.Temporary() {
if tempDelay == 0 {
tempDelay = 5 * time.Millisecond
} else {
tempDelay *= 2
}
if max := 1 * time.Second; tempDelay > max {
tempDelay = max
}
srv.logf("http: Accept error: %v; retrying in %v", e, tempDelay)
time.Sleep(tempDelay)
continue
}
return e
}
tempDelay = 0
c := srv.newConn(rw)
c.setState(c.rwc, StateNew) // before Serve can return
go c.serve(ctx)
}
}
最后3段代码比较重要，也是Go语言支持高并发的体现，如下：
c := srv.newConn(rw)
c.setState(c.rwc, StateNew) // before Serve can return
go c.serve(ctx)
上面那一大坨代码，总体意思是进入方法后，首先开了一个for循环，在for循环内时刻Accept请求，请求来了之后，会为每个请求创建一个Conn，然后单独开启一个goroutine，把这个请求的数据当做参数扔给这个Conn去服务：go c.serve()。用户的每一次请求都是在一个新的goroutine去服务，每个请求间相互不影响。
在conn的serve方法中，有一句代码很重要，如下：
serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)
表示serverHandler也实现了ServeHTTP接口，ServeHTTP方法实现如下：
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)
}
在这里如果handler为空（这个handler就可以理解为是我们自定义的路由器），就会使用系统默认的DefaultServeMux，代码的最后调用了DefaultServeMux的ServeHTTP()
func (mux *ServeMux) ServeHTTP(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) //这里返回的h是Handler接口对象
h.ServeHTTP(w, r) //调用Handler接口对象的ServeHTTP方法实际上就调用了我们定义的sayHello方法
}
路由器接收到请求之后，如果是*那么关闭链接，如果不是*就调用mux.Handler(r)返回该路由对应的处理Handler，然后执行该handler的ServeHTTP方法，也就是这句代码h.ServeHTTP(w, r)，mux.Handler(r)做了什么呢？如下：
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 { //mux.m就是系统默认路由的map
if !pathMatch(k, path) {
continue
}
if h == nil || len(k) > n {
n = len(k)
h = v.h
pattern = v.pattern
}
}
return
}
它会根据用户请求的URL到路由器里面存储的map中匹配，匹配成功就会返回存储的handler，调用这个handler的ServeHTTP()就可以执行到相应的处理方法了，这个处理方法实际上就是我们刚开始定义的sayHello()，只不过这个sayHello()被HandlerFunc又包了一层，因为HandlerFunc实现了ServeHTTP接口，所以在调用HandlerFunc对象的ServeHTTP()时，实际上在ServeHTTP ()的内部调用了我们的sayHello()。
总结一下：
- 调用
http.ListenAndServe(":9090",nil) - 实例化
server - 调用
server的ListenAndServe() - 调用
server的Serve方法，开启for循环，在循环中Accept请求 - 对每一个请求实例化一个
Conn，并且开启一个goroutine为这个请求进行服务go c.serve() - 读取每个请求的内容
c.readRequest() - 调用
serverHandler的ServeHTTP()，如果handler为空，就把handler设置为系统默认的路由器DefaultServeMux - 调用
handler的ServeHTTP()=>实际上是调用了DefaultServeMux的ServeHTTP() - 在
ServeHTTP()中会调用路由对应处理handler - 在路由对应处理
handler中会执行sayHello()
有一个需要注意的点：
DefaultServeMux和路由对应的处理方法handler都实现了ServeHTTP接口，他们俩都有ServeHTTP方法，但是方法要达到的目的不同，在DefaultServeMux的ServeHttp()里会执行路由对应的处理handler的ServeHttp()。
