03.4. 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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