golang 实现轻量web框架

经常看到很多同学在打算使用go做开发的时候会问用什么http框架比较好。其实go的 http package 非常强大，对于一般的 http rest api 开发，完全可以不用框架就可以实现想要的功能。

我们开始尝试用不到100行代码定制出基本的功能框架。

首先思考下基本功能需求:

1. 输出访问日子，需要知道:
   • Method
   • status code
   • url
   • 响应消耗时间
   • response content-length
2. 错误捕获，当http请求出现异常时捕获错误，返回异常信息

以上是几个基本需求，未来可能还会有很多，所以应该尝试设计成中间件的形式来应对未来需求的变化，让功能根据需求增减。

我们可以把 http 框架中间件的设计比做洋葱，一层一层的，到最中间就进入业务层，再一层一层的出来。

把流程画出来是这个样子的:

Http:

| LogRequst
|    ErrCatch
|        Cookie
|          Handler
|        cookie
|    ErrCatch
V LogRequst

调用过程类似于每个中间件逐层包裹，这样的过程很符合函数栈层层调用的过程。

注意:因为这个小框架最终是要被 http.Serve 或 http.ListenAndServe 调用的，所以需要实现 http.Handler 接口，接收到的参数为 http.ResponseWriter 和 *http.Request

好啦！目标确定了下面我们开始想办法实现它

首先需要定义一个 struct 结构，其中需要保存中间件，和最终要执行的 http.Handler

// MiddlewareFunc filter type
type MiddlewareFunc func(ResponseWriteReader, *http.Request, func())

// MiddlewareServe server struct
type MiddlewareServe struct {
	middlewares []MiddlewareFunc
	Handler     http.Handler
}

这里有个问题，因为默认接收到的参数 http.ResponseWriter 接口是一个只能写入不能读取的接口，但我们又需要能读取 status code 和 content-length 。这个时候接口设计的神奇之处就体现出来啦，重新定义一个接口且包涵 http.ResponseWriter ，加入读取 status code 和 content-length 的功能

// ResponseWriteReader for middleware
type ResponseWriteReader interface {
	StatusCode() int
	ContentLength() int
	http.ResponseWriter
}

定义一个 warp struct 实现 ResponseWriteReader 接口

// WrapResponseWriter implement ResponseWriteReader interface
type WrapResponseWriter struct {
	status int
	length int
	http.ResponseWriter
}

// NewWrapResponseWriter create wrapResponseWriter
func NewWrapResponseWriter(w http.ResponseWriter) *WrapResponseWriter {
	wr := new(WrapResponseWriter)
	wr.ResponseWriter = w
	wr.status = 200
	return wr
}

// WriteHeader write status code
func (p *WrapResponseWriter) WriteHeader(status int) {
	p.status = status
	p.ResponseWriter.WriteHeader(status)
}

func (p *WrapResponseWriter) Write(b []byte) (int, error) {
	n, err := p.ResponseWriter.Write(b)
	p.length += n
	return n, err
}

// StatusCode return status code
func (p *WrapResponseWriter) StatusCode() int {
	return p.status
}

// ContentLength return content length
func (p *WrapResponseWriter) ContentLength() int {
	return p.length
}

接下来，MiddlewareServe 本身需要符合 http.Handler, 所以我们需要定义 ServeHTTP。

// ServeHTTP for http.Handler interface
func (p *MiddlewareServe) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	i := 0
  // warp http.ResponseWriter 可以让中间件读取到 status code
	wr := NewWrapResponseWriter(w)
	var next func() // next 函数指针
	next = func() {
		if i < len(p.middlewares) {
			i++
			p.middlewares[i-1](wr, r, next)
		} else if p.Handler != nil {
			p.Handler.ServeHTTP(wr, r)
		}
	}
	next()
}

再加入一个插入中间件的方法

// Use push MiddlewareFunc
func (p *MiddlewareServe) Use(funcs ...MiddlewareFunc) { // 可以一次插入一个或多个
	for _, f := range funcs {
		p.middlewares = append(p.middlewares, f)
	}
}

到这里，一个支持中间件的小框架就定义好了，加上注释一共也不到80行代码

下面开始实现几个中间件测试一下。

// LogRequest print a request status
func LogRequest(w ResponseWriteReader, r *http.Request, next func()) {
	t := time.Now()
	next()
	log.Printf("%v %v %v use time %v content-length %v",
		r.Method,
		w.StatusCode(),
		r.URL.String(),
		time.Now().Sub(t).String(),
		w.ContentLength())
}

这个函数会打印出 http request Method, status code, url, 处理请求消耗时间, response content-length

测试一下

package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
)

func helloHandle(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, " hello ! this's a http request \n method %v \n request url is %v ", r.Method, r.URL.String())
}

func main() {
	// create middleware server
	s := new(MiddlewareServe)
	s.Handler = http.HandlerFunc(helloHandle)
	s.Use(LogRequest)
	// start server
	fmt.Println(http.ListenAndServe(":3000", s))
}

运行

$ go run *.go

$ curl 127.0.0.1:3000
> hello ! this's a http request
> method GET
> request url is

# 输出日志
> 2016/04/24 02:28:12 GET 200 / use time 61.717µs content-length 64

$ curl 127.0.0.1:3000/hello/go
> hello ! this's a http request
> method GET
> request url is /hello/go

# 输出日志
> 2016/04/24 02:31:36 GET 200 /hello/go use time 28.207µs content-length 72

或者用浏览器请求地址查看效果

• http://127.0.0.1:3000
• http://127.0.0.1:3000/hello/go

再加一个错误捕获中间件:

// ErrCatch catch and recover
func ErrCatch(w ResponseWriteReader, r *http.Request, next func()) {
	defer func() {
		if err := recover(); err != nil {
			fmt.Println(err)
			debug.PrintStack()
			w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError) // 500
		}
	}()
	next()
}

测试

package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
)

func helloHandle(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, " hello ! this's a http request \n method %v \n request url is %v \n", r.Method, r.URL.String())
}

func panicHandle(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	panic("help me !")
}

func main() {
	// create middleware server
	s := new(MiddlewareServe)
	route := http.NewServeMux()

	route.Handle("/hello", http.HandlerFunc(helloHandle))
	route.Handle("/panic", http.HandlerFunc(panicHandle))

	s.Handler = route
	s.Use(LogRequest, ErrCatch)
	// start server
	fmt.Println(http.ListenAndServe(":3000", s))
}

运行

$ curl -i 127.0.0.1:3000/panic
> HTTP/1.1 500 Internal Server Error
> Date: Sat, 23 Apr 2016 18:51:12 GMT
> Content-Length: 0
> Content-Type: text/plain; charset=utf-8

# log
> help me !
> ... # debug.Stack
> 2016/04/24 02:51:12 GET 500 /panic use time 142.885µs content-length 0

$ curl -i 127.0.0.1:3000/hello/go
> HTTP/1.1 404 Not Found
> Content-Type: text/plain; charset=utf-8
> X-Content-Type-Options: nosniff
> Date: Sat, 23 Apr 2016 18:55:30 GMT
> Content-Length: 19
>
> 404 page not found

# log
2016/04/24 02:55:30 GET 404 /hello/go use time 41.14µs content-length 19

到这里，一个灵活的核心就实现出来了。我尽量只使用标准包，没有引入第三方包，希望这样可能帮助刚学习go的同学更加了解 net.http package，当然在真实使用中可以根据需要引入其他的符合 http.Handler 接口的 router 替代 ServeMux

有些同学可能已经看出来了，既然 MiddlewareServe 实现了 http.Handler 那就可以挂到 router 中。没错，这样就相当于可以为某个路径下单独定制 MiddlewareServe 了，比如某些接口需要权限校验，我会在下一篇中来尝试写权限校验。

涉及模版的调用我就不写了，因为这个确实是脚本语言更佳适合

全部代码的github地址: https://github.com/ifanfan/golearn/tree/master/websrv

自己写的第一篇博客希望以后可以坚持写下去