前言
十多年的宣恩網(wǎng)站建設(shè)經(jīng)驗(yàn),針對(duì)設(shè)計(jì)、前端、開(kāi)發(fā)、售后、文案、推廣等六對(duì)一服務(wù),響應(yīng)快,48小時(shí)及時(shí)工作處理。成都營(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)站建設(shè)的優(yōu)勢(shì)是能夠根據(jù)用戶(hù)設(shè)備顯示端的尺寸不同,自動(dòng)調(diào)整宣恩建站的顯示方式,使網(wǎng)站能夠適用不同顯示終端,在瀏覽器中調(diào)整網(wǎng)站的寬度,無(wú)論在任何一種瀏覽器上瀏覽網(wǎng)站,都能展現(xiàn)優(yōu)雅布局與設(shè)計(jì),從而大程度地提升瀏覽體驗(yàn)。成都創(chuàng)新互聯(lián)從事“宣恩網(wǎng)站設(shè)計(jì)”,“宣恩網(wǎng)站推廣”以來(lái),每個(gè)客戶(hù)項(xiàng)目都認(rèn)真落實(shí)執(zhí)行。
對(duì)于Golang來(lái)說(shuō),實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的 http server 非常容易,只需要短短幾行代碼。同時(shí)有了協(xié)程的加持,Go實(shí)現(xiàn)的 http server 能夠取得非常優(yōu)秀的性能。這篇文章將會(huì)對(duì)go標(biāo)準(zhǔn)庫(kù) net/http 實(shí)現(xiàn)http服務(wù)的原理進(jìn)行較為深入的探究,以此來(lái)學(xué)習(xí)了解網(wǎng)絡(luò)編程的常見(jiàn)范式以及設(shè)計(jì)思路。
HTTP服務(wù)
基于HTTP構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用包括兩個(gè)端,即客戶(hù)端( Client )和服務(wù)端( Server )。兩個(gè)端的交互行為包括從客戶(hù)端發(fā)出 request 、服務(wù)端接受 request 進(jìn)行處理并返回 response 以及客戶(hù)端處理 response 。所以http服務(wù)器的工作就在于如何接受來(lái)自客戶(hù)端的 request ,并向客戶(hù)端返回 response 。
典型的http服務(wù)端的處理流程可以用下圖表示:

服務(wù)器在接收到請(qǐng)求時(shí),首先會(huì)進(jìn)入路由( router ),這是一個(gè) Multiplexer ,路由的工作在于為這個(gè) request 找到對(duì)應(yīng)的處理器( handler ),處理器對(duì) request 進(jìn)行處理,并構(gòu)建 response 。Golang實(shí)現(xiàn)的 http server 同樣遵循這樣的處理流程。
我們先看看Golang如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的 http server :
package main
import (
"fmt"
"net/http"
)
func indexHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
fmt.Fprintf(w, "hello world")
}
func main() {
http.HandleFunc("/", indexHandler)
http.ListenAndServe(":8000", nil)
}運(yùn)行代碼之后,在瀏覽器中打開(kāi) localhost:8000 就可以看到 hello world 。這段代碼先利用 http.HandleFunc 在根路由 / 上注冊(cè)了一個(gè) indexHandler , 然后利用 http.ListenAndServe 開(kāi)啟監(jiān)聽(tīng)。當(dāng)有請(qǐng)求過(guò)來(lái)時(shí),則根據(jù)路由執(zhí)行對(duì)應(yīng)的 handler 函數(shù)。
我們?cè)賮?lái)看一下另外一種常見(jiàn)的 http server 實(shí)現(xiàn)方式:
package main
import (
"fmt"
"net/http"
)
type indexHandler struct {
content string
}
func (ih *indexHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
fmt.Fprintf(w, ih.content)
}
func main() {
http.Handle("/", &indexHandler{content: "hello world!"})
http.ListenAndServe(":8001", nil)
}Go實(shí)現(xiàn)的 http 服務(wù)步驟非常簡(jiǎn)單,首先注冊(cè)路由,然后創(chuàng)建服務(wù)并開(kāi)啟監(jiān)聽(tīng)即可。下文我們將從注冊(cè)路由、開(kāi)啟服務(wù)、處理請(qǐng)求這幾個(gè)步驟了解Golang如何實(shí)現(xiàn) http 服務(wù)。
注冊(cè)路由
http.HandleFunc 和 http.Handle 都是用于注冊(cè)路由,可以發(fā)現(xiàn)兩者的區(qū)別在于第二個(gè)參數(shù),前者是一個(gè)具有 func(w http.ResponseWriter, r *http.Requests) 簽名的函數(shù),而后者是一個(gè)結(jié)構(gòu)體,該結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)了 func(w http.ResponseWriter, r *http.Requests) 簽名的方法。
http.HandleFunc 和 http.Handle 的源碼如下:
func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
DefaultServeMux.HandleFunc(pattern, handler)
}
// HandleFunc registers the handler function for the given pattern.
func (mux *ServeMux) HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
if handler == nil {
panic("http: nil handler")
}
mux.Handle(pattern, HandlerFunc(handler))
}func Handle(pattern string, handler Handler) {
DefaultServeMux.Handle(pattern, handler)
}可以看到這兩個(gè)函數(shù)最終都由 DefaultServeMux 調(diào)用 Handle 方法來(lái)完成路由的注冊(cè)。
這里我們遇到兩種類(lèi)型的對(duì)象: ServeMux 和 Handler ,我們先說(shuō) Handler 。
Handler
Handler 是一個(gè)接口:
type Handler interface {
ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)
}Handler 接口中聲明了名為 ServeHTTP 的函數(shù)簽名,也就是說(shuō)任何結(jié)構(gòu)只要實(shí)現(xiàn)了這個(gè) ServeHTTP 方法,那么這個(gè)結(jié)構(gòu)體就是一個(gè) Handler 對(duì)象。其實(shí)go的 http 服務(wù)都是基于 Handler 進(jìn)行處理,而 Handler 對(duì)象的 ServeHTTP 方法也正是用以處理 request 并構(gòu)建 response 的核心邏輯所在。
回到上面的 HandleFunc 函數(shù),注意一下這行代碼:
mux.Handle(pattern, HandlerFunc(handler))
可能有人認(rèn)為 HandlerFunc 是一個(gè)函數(shù),包裝了傳入的 handler 函數(shù),返回了一個(gè) Handler 對(duì)象。然而這里 HandlerFunc 實(shí)際上是將 handler 函數(shù)做了一個(gè) 類(lèi)型轉(zhuǎn)換,看一下 HandlerFunc 的定義:
type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)
// ServeHTTP calls f(w, r).
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
f(w, r)
}HandlerFunc 是一個(gè)類(lèi)型,只不過(guò)表示的是一個(gè)具有 func(ResponseWriter, *Request) 簽名的函數(shù)類(lèi)型,并且這種類(lèi)型實(shí)現(xiàn)了 ServeHTTP 方法(在 ServeHTTP 方法中又調(diào)用了自身),也就是說(shuō)這個(gè)類(lèi)型的函數(shù)其實(shí)就是一個(gè) Handler 類(lèi)型的對(duì)象。利用這種類(lèi)型轉(zhuǎn)換,我們可以將一個(gè) handler 函數(shù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)
Handler 對(duì)象,而不需要定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體,再讓這個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn) ServeHTTP 方法。讀者可以體會(huì)一下這種技巧。
ServeMux
Golang中的路由(即 Multiplexer )基于 ServeMux 結(jié)構(gòu),先看一下 ServeMux 的定義:
type ServeMux struct {
mu sync.RWMutex
m map[string]muxEntry
es []muxEntry // slice of entries sorted from longest to shortest.
hosts bool // whether any patterns contain hostnames
}
type muxEntry struct {
h Handler
pattern string
}這里重點(diǎn)關(guān)注 ServeMux 中的字段 m ,這是一個(gè) map , key 是路由表達(dá)式, value 是一個(gè) muxEntry 結(jié)構(gòu), muxEntry 結(jié)構(gòu)體存儲(chǔ)了對(duì)應(yīng)的路由表達(dá)式和 handler 。
值得注意的是, ServeMux 也實(shí)現(xiàn)了 ServeHTTP 方法:
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)
}也就是說(shuō) ServeMux 結(jié)構(gòu)體也是 Handler 對(duì)象,只不過(guò) ServeMux 的 ServeHTTP 方法不是用來(lái)處理具體的 request 和構(gòu)建 response ,而是用來(lái)確定路由注冊(cè)的 handler 。
注冊(cè)路由
搞明白 Handler 和 ServeMux 之后,我們?cè)倩氐街暗拇a:
DefaultServeMux.Handle(pattern, handler)
這里的 DefaultServeMux 表示一個(gè)默認(rèn)的 Multiplexer ,當(dāng)我們沒(méi)有創(chuàng)建自定義的 Multiplexer ,則會(huì)自動(dòng)使用一個(gè)默認(rèn)的 Multiplexer 。
然后再看一下 ServeMux 的 Handle 方法具體做了什么:
func (mux *ServeMux) Handle(pattern string, handler Handler) {
mux.mu.Lock()
defer mux.mu.Unlock()
if pattern == "" {
panic("http: invalid pattern")
}
if handler == nil {
panic("http: nil handler")
}
if _, exist := mux.m[pattern]; exist {
panic("http: multiple registrations for " + pattern)
}
if mux.m == nil {
mux.m = make(map[string]muxEntry)
}
// 利用當(dāng)前的路由和handler創(chuàng)建muxEntry對(duì)象
e := muxEntry{h: handler, pattern: pattern}
// 向ServeMux的map[string]muxEntry增加新的路由匹配規(guī)則
mux.m[pattern] = e
// 如果路由表達(dá)式以'/'結(jié)尾,則將對(duì)應(yīng)的muxEntry對(duì)象加入到[]muxEntry中,按照路由表達(dá)式長(zhǎng)度排序
if pattern[len(pattern)-1] == '/' {
mux.es = appendSorted(mux.es, e)
}
if pattern[0] != '/' {
mux.hosts = true
}
}Handle 方法主要做了兩件事情:一個(gè)就是向 ServeMux 的 map[string]muxEntry 增加給定的路由匹配規(guī)則;然后如果路由表達(dá)式以 '/' 結(jié)尾,則將對(duì)應(yīng)的 muxEntry 對(duì)象加入到 []muxEntry 中,按照路由表達(dá)式長(zhǎng)度排序。前者很好理解,但后者可能不太容易看出來(lái)有什么作用,這個(gè)問(wèn)題后面再作分析。
自定義ServeMux
我們也可以創(chuàng)建自定義的 ServeMux 取代默認(rèn)的 DefaultServeMux :
package main
import (
"fmt"
"net/http"
)
func indexHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
fmt.Fprintf(w, "hello world")
}
func htmlHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
w.Header().Set("Content-Type", "text/html")
html := `<!doctype html>
<META http-equiv="Content-Type" content="text/html" charset="utf-8">
<html lang="zh-CN">
<head>
<title>Golang</title>
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=0;" />
</head>
<body>
<div id="app">Welcome!</div>
</body>
</html>`
fmt.Fprintf(w, html)
}
func main() {
mux := http.NewServeMux()
mux.Handle("/", http.HandlerFunc(indexHandler))
mux.HandleFunc("/welcome", htmlHandler)
http.ListenAndServe(":8001", mux)
}NewServeMux() 可以創(chuàng)建一個(gè) ServeMux 實(shí)例,之前提到 ServeMux 也實(shí)現(xiàn)了 ServeHTTP 方法,因此 mux 也是一個(gè) Handler 對(duì)象。對(duì)于 ListenAndServe() 方法,如果傳入的 handler 參數(shù)是自定義 ServeMux 實(shí)例 mux ,那么 Server 實(shí)例接收到的路由對(duì)象將不再是 DefaultServeMux 而是 mux 。
開(kāi)啟服務(wù)
首先從 http.ListenAndServe 這個(gè)方法開(kāi)始:
func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error {
server := &Server{Addr: addr, Handler: handler}
return server.ListenAndServe()
}
func (srv *Server) ListenAndServe() error {
if srv.shuttingDown() {
return ErrServerClosed
}
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)})
}這里先創(chuàng)建了一個(gè) Server 對(duì)象,傳入了地址和 handler 參數(shù),然后調(diào)用 Server 對(duì)象 ListenAndServe() 方法。
看一下 Server 這個(gè)結(jié)構(gòu)體, Server 結(jié)構(gòu)體中字段比較多,可以先大致了解一下:
type Server struct {
Addr string // TCP address to listen on, ":http" if empty
Handler Handler // handler to invoke, http.DefaultServeMux if nil
TLSConfig *tls.Config
ReadTimeout time.Duration
ReadHeaderTimeout time.Duration
WriteTimeout time.Duration
IdleTimeout time.Duration
MaxHeaderBytes int
TLSNextProto map[string]func(*Server, *tls.Conn, Handler)
ConnState func(net.Conn, ConnState)
ErrorLog *log.Logger
disableKeepAlives int32 // accessed atomically.
inShutdown int32 // accessed atomically (non-zero means we're in Shutdown)
nextProtoOnce sync.Once // guards setupHTTP2_* init
nextProtoErr error // result of http2.ConfigureServer if used
mu sync.Mutex
listeners map[*net.Listener]struct{}
activeConn map[*conn]struct{}
doneChan chan struct{}
onShutdown []func()
}在 Server 的 ListenAndServe 方法中,會(huì)初始化監(jiān)聽(tīng)地址 Addr ,同時(shí)調(diào)用 Listen 方法設(shè)置監(jiān)聽(tīng)。最后將監(jiān)聽(tīng)的TCP對(duì)象傳入 Serve 方法:
func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {
...
baseCtx := context.Background() // base is always background, per Issue 16220
ctx := context.WithValue(baseCtx, ServerContextKey, srv)
for {
rw, e := l.Accept() // 等待新的連接建立
...
c := srv.newConn(rw)
c.setState(c.rwc, StateNew) // before Serve can return
go c.serve(ctx) // 創(chuàng)建新的協(xié)程處理請(qǐng)求
}
}這里隱去了一些細(xì)節(jié),以便了解 Serve 方法的主要邏輯。首先創(chuàng)建一個(gè)上下文對(duì)象,然后調(diào)用 Listener 的 Accept() 等待新的連接建立;一旦有新的連接建立,則調(diào)用 Server 的 newConn() 創(chuàng)建新的連接對(duì)象,并將連接的狀態(tài)標(biāo)志為 StateNew ,然后開(kāi)啟一個(gè)新的 goroutine 處理連接請(qǐng)求。
處理連接
我們繼續(xù)探索 conn 的 serve() 方法,這個(gè)方法同樣很長(zhǎng),我們同樣只看關(guān)鍵邏輯。堅(jiān)持一下,馬上就要看見(jiàn)大海了。
func (c *conn) serve(ctx context.Context) {
...
for {
w, err := c.readRequest(ctx)
if c.r.remain != c.server.initialReadLimitSize() {
// If we read any bytes off the wire, we're active.
c.setState(c.rwc, StateActive)
}
...
// 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.
// But we're not going to implement HTTP pipelining because it
// was never deployed in the wild and the answer is HTTP/2.
serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)
w.cancelCtx()
if c.hijacked() {
return
}
w.finishRequest()
if !w.shouldReuseConnection() {
if w.requestBodyLimitHit || w.closedRequestBodyEarly() {
c.closeWriteAndWait()
}
return
}
c.setState(c.rwc, StateIdle) // 請(qǐng)求處理結(jié)束后,將連接狀態(tài)置為空閑
c.curReq.Store((*response)(nil))// 將當(dāng)前請(qǐng)求置為空
...
}
}當(dāng)一個(gè)連接建立之后,該連接中所有的請(qǐng)求都將在這個(gè)協(xié)程中進(jìn)行處理,直到連接被關(guān)閉。在 serve() 方法中會(huì)循環(huán)調(diào)用 readRequest() 方法讀取下一個(gè)請(qǐng)求進(jìn)行處理,其中最關(guān)鍵的邏輯就是一行代碼:
serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)進(jìn)一步解釋 serverHandler :
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)
}在 serverHandler 的 ServeHTTP() 方法里的 sh.srv.Handler 其實(shí)就是我們最初在 http.ListenAndServe() 中傳入的 Handler 對(duì)象,也就是我們自定義的 ServeMux 對(duì)象。如果該 Handler 對(duì)象為 nil ,則會(huì)使用默認(rèn)的 DefaultServeMux 。最后調(diào)用 ServeMux 的 ServeHTTP() 方法匹配當(dāng)前路由對(duì)應(yīng)的 handler 方法。
后面的邏輯就相對(duì)簡(jiǎn)單清晰了,主要在于調(diào)用 ServeMux 的 match 方法匹配到對(duì)應(yīng)的已注冊(cè)的路由表達(dá)式和 handler 。
// ServeHTTP dispatches the request to the handler whose
// pattern most closely matches the request URL.
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)
}
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
}
// Find a handler on a handler map given a path string.
// Most-specific (longest) pattern wins.
func (mux *ServeMux) match(path string) (h Handler, pattern string) {
// Check for exact match first.
v, ok := mux.m[path]
if ok {
return v.h, v.pattern
}
// Check for longest valid match. mux.es contains all patterns
// that end in / sorted from longest to shortest.
for _, e := range mux.es {
if strings.HasPrefix(path, e.pattern) {
return e.h, e.pattern
}
}
return nil, ""
}在 match 方法里我們看到之前提到的 map[string]muxEntry 和 []muxEntry 。這個(gè)方法里首先會(huì)利用進(jìn)行精確匹配,在 map[string]muxEntry 中查找是否有對(duì)應(yīng)的路由規(guī)則存在;如果沒(méi)有匹配的路由規(guī)則,則會(huì)進(jìn)行近似匹配。
對(duì)于類(lèi)似 /path2/path3/path4 這樣的路由,如果不能找到精確匹配的路由規(guī)則,那么則會(huì)去匹配和當(dāng)前路由最接近的已注冊(cè)的父路由,所以如果路由 /path2/path3/ 已注冊(cè),那么該路由會(huì)被匹配,否則繼續(xù)匹配父路由,知道根路由 / 。
由于 []muxEntry 中的 muxEntry 按照路由表達(dá)是從長(zhǎng)到短排序,所以進(jìn)行近似匹配時(shí)匹配到的路由一定是已注冊(cè)父路由中最接近的。
至此,Go實(shí)現(xiàn)的 http server 的大致原理介紹完畢!
總結(jié)
Golang通過(guò) ServeMux 定義了一個(gè)多路器來(lái)管理路由,并通過(guò) Handler 接口定義了路由處理函數(shù)的統(tǒng)一規(guī)范,即 Handler 都須實(shí)現(xiàn) ServeHTTP 方法;同時(shí) Handler 接口提供了強(qiáng)大的擴(kuò)展性,方便開(kāi)發(fā)者通過(guò) Handler 接口實(shí)現(xiàn)各種中間件。相信大家閱讀下來(lái)也能感受到 Handler 對(duì)象在 server 服務(wù)的實(shí)現(xiàn)中真的無(wú)處不在。理解了 server 實(shí)現(xiàn)的基本原理,大家就可以在此基礎(chǔ)上閱讀一些第三方的 http server 框架,以及編寫(xiě)特定功能的中間件。
以上。
參考資料
【Golang標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)文檔--net/http】
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持創(chuàng)新互聯(lián)。
網(wǎng)頁(yè)名稱(chēng):深入理解Golang之httpserver的實(shí)現(xiàn)
URL網(wǎng)址:http://chinadenli.net/article22/ppdgcc.html
成都網(wǎng)站建設(shè)公司_創(chuàng)新互聯(lián),為您提供微信小程序、移動(dòng)網(wǎng)站建設(shè)、標(biāo)簽優(yōu)化、、網(wǎng)站收錄、Google
聲明:本網(wǎng)站發(fā)布的內(nèi)容(圖片、視頻和文字)以用戶(hù)投稿、用戶(hù)轉(zhuǎn)載內(nèi)容為主,如果涉及侵權(quán)請(qǐng)盡快告知,我們將會(huì)在第一時(shí)間刪除。文章觀點(diǎn)不代表本網(wǎng)站立場(chǎng),如需處理請(qǐng)聯(lián)系客服。電話(huà):028-86922220;郵箱:631063699@qq.com。內(nèi)容未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載,或轉(zhuǎn)載時(shí)需注明來(lái)源: 創(chuàng)新互聯(lián)