Go web开发初探

2017年的第一篇博客，也是第一次写博客，写的不好，请各位见谅。

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
	}
	h, _ := mux.Handler(r)
	h.ServeHTTP(w, r)
}

　　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。