Go web开发初探

本人之前一直学习java、java web，最近开始学习Go语言，所以也想了解一下Go语言中web的开发方式以及运行机制。

在《Go web编程》一书第三节中简要的提到了Go语言中http的运行方式，我这里是在这个的基础上更加详细的梳理一下。

这里先提一句，本文中展示的源代码都是在Go安装目录下src/net/http/server.go文件中（除了自己写的实例程序），如果各位还想理解的更详细，可以自己再去研究一下源代码。

《Go web编程》3.4节中提到http有两个核心功能：Conn, ServeMux , 但是我觉得还有一个Handler接口也挺重要的，后边咱们提到了再说。

先从一个简单的实例来看一下Go web开发的简单流程：

package main
 
import (
    "fmt"
    "log"
    "net/http"
)
 
func sayHello(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    fmt.Println("Hello World!")
 
}
func main() {
    http.HandleFunc("/hello", sayHello)　　//注册URI路径与相应的处理函数
    er := http.ListenAndServe(":9090", nil)  // 监听9090端口，就跟javaweb中tomcat用的8080差不多一个意思吧
    if er != nil {
        log.Fatal("ListenAndServe: ", er)
    }
}

　　在浏览器运行localhost:9090/hello 就会在命令行或者所用编辑器的输出窗口 “Hello World!” （这里为了简便，就没往网页里写入信息）

根据这个简单的例子，一步一步的分析它是如何运行。

首先是注册URI与相应的处理函数，这个就跟SpringMVC中的Controller差不多。

http.HandleFunc("/hello", sayHello)

　　来看一下他的源码：

func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
    DefaultServeMux.HandleFunc(pattern, handler)
}

　　里边实际是调用了DefaultServeMux的HandlerFunc方法，那么这个DefaultServeMux是啥，HandleFunc又干了啥呢？

type ServeMux struct {
    mu    sync.RWMutex
    m     map[string]muxEntry
    hosts bool // whether any patterns contain hostnames
}
 
type muxEntry struct {
    explicit bool
    h        Handler
    pattern  string
}
 
 
func NewServeMux() *ServeMux { return &ServeMux{m: make(map[string]muxEntry)} }
 
 
var DefaultServeMux = NewServeMux()

　　事实上这个DefaultServeMux就是ServeMux结构的一个实例（好吧，看名字也看的出来），ServeMux是Go中默认的路由表，里边有个一map类型用于存储URI与处理方法的对应的键值对（String，muxEntry）,muxEntry中的Handler类型就是对应的方法。

再来看HandleFunc方法：

func (mux *ServeMux) HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
    mux.Handle(pattern, HandlerFunc(handler))
}
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)
    }
 
    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}
    }
}

　　HandleFunc中调用了ServeMux的handle方法，这个handle才是真正的注册处理函数，而且注意到调用handle方法是第二个参数进行了强制类型转换(红色加粗标注部分)，将一个func(ResponseWriter, *Request)函数转换成了HanderFunc(ResponseWriter, *Request)函数（注意这里HandlerFunc比一开始调用的HandleFunc多了个r，别弄混了），下面看一下这个函数：

type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)

　　这个HandlerFunc和我们之前写的sayHello函数有相同的参数，所以能强制转换。而Handle方法的第二个参数是Handler类型，这就说明HandlerFunc函数也是一个Handler，下边看一个Handler的定义：

type Handler interface {
    ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)
}
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
f(w, r)
}

　　Handler是定义的是一个接口，里边只有一个ServeHTTP函数，根据Go里边的实现接口的规则，只要实现了ServeHTTP函数，都算是实现了Handler方法。HandlerFunc函数实现了ServeHTTP函数，只不过内部还是调用的HandlerFunc函数。通过这个流程我们可以知道，我们一个开始写的一个普通方法sayHello方法最后被转换成了一个Handler，当Handler调用ServeHTTP函数时就是调用了我们的sayHello函数。

到这差不多，这个注册的过程就差不多了，如果想了解的更详细，需要各位自己去细细的研究代码了~~

下边看一下查找相应的Handler是怎样一个过程：

er := http.ListenAndServe(":9090", nil)

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)})
}

　　ListenAndServe中生成了一个Server的实例，并最终调用了它的Serve方法。把Serve方法单独放出来，以免贴的代码太长，大家看不下去。

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(); err != nil {
        return err
    }
    for {
        rw, e := l.Accept()
        if e != nil {
            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()
    }
}

　　这个方法就比较重要了，里边的有一个for循环，不停的监听端口来的请求，go c.serve()为每一个来的请求创建一个线程去出去该请求（这里我们也看到了Go处理多线程的方便性），这里的c就是一个conn类型。

func (c *conn) serve() {
    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)
        }
    }()
 
    if tlsConn, ok := c.rwc.(*tls.Conn); ok {
        if d := c.server.ReadTimeout; d != 0 {
            c.rwc.SetReadDeadline(time.Now().Add(d))
        }
        if d := c.server.WriteTimeout; d != 0 {
            c.rwc.SetWriteDeadline(time.Now().Add(d))
        }
        if err := tlsConn.Handshake(); err != nil {
            c.server.logf("http: TLS handshake error from %s: %v", c.rwc.RemoteAddr(), err)
            return
        }
        c.tlsState = new(tls.ConnectionState)
        *c.tlsState = tlsConn.ConnectionState()
        if proto := c.tlsState.NegotiatedProtocol; validNPN(proto) {
            if fn := c.server.TLSNextProto[proto]; fn != nil {
                h := initNPNRequest{tlsConn, serverHandler{c.server}}
                fn(c.server, tlsConn, h)
            }
            return
        }
    }
 
    c.r = &connReader{r: c.rwc}
    c.bufr = newBufioReader(c.r)
    c.bufw = newBufioWriterSize(checkConnErrorWriter{c}, 4<<10)
 
    for {
        w, err := c.readRequest()
        if c.r.remain != c.server.initialReadLimitSize() {
            // If we read any bytes off the wire, we're active.
            c.setState(c.rwc, StateActive)
        }
        if err != nil {
            if err == errTooLarge {
                // Their HTTP client may or may not be
                // able to read this if we're
                // responding to them and hanging up
                // while they're still writing their
                // request.  Undefined behavior.
                io.WriteString(c.rwc, "HTTP/1.1 431 Request Header Fields Too Large\r\nContent-Type: text/plain\r\nConnection: close\r\n\r\n431 Request Header Fields Too Large")
                c.closeWriteAndWait()
                return
            }
            if err == io.EOF {
                return // don't reply
            }
            if neterr, ok := err.(net.Error); ok && neterr.Timeout() {
                return // don't reply
            }
            var publicErr string
            if v, ok := err.(badRequestError); ok {
                publicErr = ": " + string(v)
            }
            io.WriteString(c.rwc, "HTTP/1.1 400 Bad Request\r\nContent-Type: text/plain\r\nConnection: close\r\n\r\n400 Bad Request"+publicErr)
            return
        }
 
        // Expect 100 Continue support
        req := w.req
        if req.expectsContinue() {
            if req.ProtoAtLeast(1, 1) && req.ContentLength != 0 {
                // Wrap the Body reader with one that replies on the connection
                req.Body = &expectContinueReader{readCloser: req.Body, resp: w}
            }
        } else if req.Header.get("Expect") != "" {
            w.sendExpectationFailed()
            return
        }
 
        // HTTP cannot have multiple simultaneous active requests.[*]
        // Until the server replies to this request, it can't read another,
        // so we might as well run the handler in this goroutine.
        // [*] Not strictly true: HTTP pipelining.  We could let them all process
        // in parallel even if their responses need to be serialized.
        serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)
        if c.hijacked() {
            return
        }
        w.finishRequest()
        if !w.shouldReuseConnection() {
            if w.requestBodyLimitHit || w.closedRequestBodyEarly() {
                c.closeWriteAndWait()
            }
            return
        }
        c.setState(c.rwc, StateIdle)
    }
}

　　这个方法稍微有点长，其他的先不管，上边红色加粗标注的代码就是查找相应Handler的部分，这里用的是一个serverHandler，并调用了它的ServeHTTP函数。

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)
}

　从上边的代码可以看出，当handler为空时，handler被设置为DefaultServeMux，就是一开始注册时使用的路由表。如果一层一层的往上翻，就会看到sh.srv.Handler在ListenAndServe函数中的第二个参数，而这个参数我们传入的就是一个nil空值，所以我们使用的路由表就是这个DefaultServeMux。当然我们也可以自己传入一个自定义的ServMux，但是后续的查找过程都是一样的，具体的例子可以参考Go-HTTP。到这里又出现了跟上边一样的情况，虽然实际用的时候是按照Handler使用的，但实际上是一个ServeMux，所以最后调用的ServeHTTP函数，我们还是得看ServeMux的具体实现。

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
    }
    <strong>h, _ := mux.Handler(r)
    h.ServeHTTP(w, r)</strong>
}

　　具体的实现就是根据传入的Request，解析出URI来，然后从其内部的map中找到相应的Handler并返回，最后调用ServeHTTP，也就是上边提到的我们注册时传入的sayHello方法（上边也提过，ServeHTTP的具体实现，就是调用了sayHello）。

到这里，整个的大体流程就差不多了，从注册到请求来时的处理方法查找。

本文所述的过程还是一个比较表面的过程，很浅显，但是凡事都是由浅入深的，慢慢来吧，Go语言需要我们一步一步的去学习。有什么讲解的不对的地方，请各位指出来，方便大家相处进步。

posted @ 2017-03-07 11:34 程序员小王啊阅读(13330) 评论(0) 编辑收藏举报

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