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70dbea1 Sep 11, 2017
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3.4 Go的http包详解

前面小节介绍了Go怎么样实现了Web工作模式的一个流程,这一小节,我们将详细地解剖一下http包,看它到底是怎样实现整个过程的。

Go的http有两个核心功能:Conn、ServeMux

Conn的goroutine

与我们一般编写的http服务器不同, Go为了实现高并发和高性能, 使用了goroutines来处理Conn的读写事件, 这样每个请求都能保持独立,相互不会阻塞,可以高效的响应网络事件。这是Go高效的保证。

Go在等待客户端请求里面是这样写的:

c, err := srv.newConn(rw)
if err != nil {
	continue
}
go c.serve()

这里我们可以看到客户端的每次请求都会创建一个Conn,这个Conn里面保存了该次请求的信息,然后再传递到对应的handler,该handler中便可以读取到相应的header信息,这样保证了每个请求的独立性。

ServeMux的自定义

我们前面小节讲述conn.server的时候,其实内部是调用了http包默认的路由器,通过路由器把本次请求的信息传递到了后端的处理函数。那么这个路由器是怎么实现的呢?

它的结构如下:

type ServeMux struct {
	mu sync.RWMutex   //锁,由于请求涉及到并发处理,因此这里需要一个锁机制
	m  map[string]muxEntry  // 路由规则,一个string对应一个mux实体,这里的string就是注册的路由表达式
	hosts bool // 是否在任意的规则中带有host信息
}

下面看一下muxEntry

type muxEntry struct {
	explicit bool   // 是否精确匹配
	h        Handler // 这个路由表达式对应哪个handler
	pattern  string  //匹配字符串
}

接着看一下Handler的定义

type Handler interface {
	ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)  // 路由实现器
}

Handler是一个接口,但是前一小节中的sayhelloName函数并没有实现ServeHTTP这个接口,为什么能添加呢?原来在http包里面还定义了一个类型HandlerFunc,我们定义的函数sayhelloName就是这个HandlerFunc调用之后的结果,这个类型默认就实现了ServeHTTP这个接口,即我们调用了HandlerFunc(f),强制类型转换f成为HandlerFunc类型,这样f就拥有了ServeHTTP方法。

type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)

// ServeHTTP calls f(w, r).
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
	f(w, r)
}

路由器里面存储好了相应的路由规则之后,那么具体的请求又是怎么分发的呢?请看下面的代码,默认的路由器实现了ServeHTTP

func (mux *ServeMux) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
	if r.RequestURI == "*" {
		w.Header().Set("Connection", "close")
		w.WriteHeader(StatusBadRequest)
		return
	}
	h, _ := mux.Handler(r)
	h.ServeHTTP(w, r)
}

如上所示路由器接收到请求之后,如果是*那么关闭链接,不然调用mux.Handler(r)返回对应设置路由的处理Handler,然后执行h.ServeHTTP(w, r)

也就是调用对应路由的handler的ServerHTTP接口,那么mux.Handler(r)怎么处理的呢?

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)
			return RedirectHandler(p, 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
}

原来他是根据用户请求的URL和路由器里面存储的map去匹配的,当匹配到之后返回存储的handler,调用这个handler的ServeHTTP接口就可以执行到相应的函数了。

通过上面这个介绍,我们了解了整个路由过程,Go其实支持外部实现的路由器 ListenAndServe的第二个参数就是用以配置外部路由器的,它是一个Handler接口,即外部路由器只要实现了Handler接口就可以,我们可以在自己实现的路由器的ServeHTTP里面实现自定义路由功能。

如下代码所示,我们自己实现了一个简易的路由器

package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
)

type MyMux struct {
}

func (p *MyMux) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	if r.URL.Path == "/" {
		sayhelloName(w, r)
		return
	}
	http.NotFound(w, r)
	return
}

func sayhelloName(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "Hello myroute!")
}

func main() {
	mux := &MyMux{}
	http.ListenAndServe(":9090", mux)
}

Go代码的执行流程

通过对http包的分析之后,现在让我们来梳理一下整个的代码执行过程。

  • 首先调用Http.HandleFunc

    按顺序做了几件事:

    1 调用了DefaultServeMux的HandleFunc

    2 调用了DefaultServeMux的Handle

    3 往DefaultServeMux的map[string]muxEntry中增加对应的handler和路由规则

  • 其次调用http.ListenAndServe(":9090", nil)

    按顺序做了几件事情:

    1 实例化Server

    2 调用Server的ListenAndServe()

    3 调用net.Listen("tcp", addr)监听端口

    4 启动一个for循环,在循环体中Accept请求

    5 对每个请求实例化一个Conn,并且开启一个goroutine为这个请求进行服务go c.serve()

    6 读取每个请求的内容w, err := c.readRequest()

    7 判断handler是否为空,如果没有设置handler(这个例子就没有设置handler),handler就设置为DefaultServeMux

    8 调用handler的ServeHttp

    9 在这个例子中,下面就进入到DefaultServeMux.ServeHttp

    10 根据request选择handler,并且进入到这个handler的ServeHTTP

      mux.handler(r).ServeHTTP(w, r)

    11 选择handler:

    A 判断是否有路由能满足这个request(循环遍历ServeMux的muxEntry)

    B 如果有路由满足,调用这个路由handler的ServeHTTP

    C 如果没有路由满足,调用NotFoundHandler的ServeHTTP

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