Go 的 http 套件詳解

前面小節介紹了 Go 怎麼樣實現了 Web 工作模式的一個流程，這一小節，我們將詳細地解剖一下 http 套件，看它到底是怎樣實現整個過程的。

Go 的 http 有兩個核心功能：Conn、ServeMux

Conn 的 goroutine

與我們一般編寫的 http 伺服器不同, Go 為了實現高併發和高效能, 使用了 goroutines 來處理 Conn 的讀寫事件, 這樣每個請求都能保持獨立，相互不會阻塞，可以高效的回應網路事件。這是 Go 高效的保證。

Go 在等待客戶端請求裡面是這樣寫的：

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

這裡我們可以看到客戶端的每次請求都會建立一個 Conn，這個 Conn 裡面儲存了該次請求的資訊，然後再傳遞到對應的 handler，該 handler 中便可以讀取到相應的 header 資訊，這樣保證了每個請求的獨立性。

ServeMux 的自訂

我們前面小節講述 conn.server 的時候，其實內部是呼叫了 http 套件預設的路由器，透過路由器把本次請求的資訊傳遞到了後端的處理函式。那麼這個路由器是怎麼實現的呢？

它的結構如下：

type ServeMux struct {
    mu sync.RWMutex   //鎖，由於請求涉及到併發處理，因此這裡需要一個鎖機制
    m  map[string]muxEntry  // 路由規則，一個 string 對應一個 mux 實體，這裡的 string 就是註冊的路由表示式
    hosts bool // 是否在任意的規則中帶有 host 資訊
}

下面看一下 muxEntry

type muxEntry struct {
    explicit bool   // 是否精確匹配
    h        Handler // 這個路由表示式對應哪個 handler

    pattern  string  //匹配字串
}

接著看一下 Handler 的定義

type Handler interface {
    ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)  // 路由實現器
}

Handler 是一個介面，但是前一小節中的 sayhelloName 函式並沒有實現 ServeHTTP 這個介面，為什麼能新增呢？原來在 http 套件裡面還定義了一個型別HandlerFunc，我們定義的函式 sayhelloName 就是這個 HandlerFunc 呼叫之後的結果，這個型別預設就實現了 ServeHTTP 這個介面，即我們呼叫了 HandlerFunc(f)，強制型別轉換 f 成為 HandlerFunc 型別，這樣 f 就擁有了 ServeHTTP 方法。

type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)

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

路由器裡面儲存好了相應的路由規則之後，那麼具體的請求又是怎麼分發的呢？請看下面的程式碼，預設的路由器實現了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請求之後，如果是*那麼關閉連結，不然呼叫mux.Handler(r)回傳對應設定路由的處理 Handler，然後執行h.ServeHTTP(w, r)

也就是呼叫對應路由的 handler 的 ServerHTTP 介面，那麼 mux.Handler(r)怎麼處理的呢？

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
}

原來他是根據使用者請求的 URL 和路由器裡面儲存的 map 去匹配的，當匹配到之後回傳儲存的 handler，呼叫這個 handler 的 ServeHTTP 介面就可以執行到相應的函數了。

透過上面這個介紹，我們了解了整個路由過程，Go 其實支援外部實現的路由器 ListenAndServe的第二個參數就是用以配置外部路由器的，它是一個 Handler 介面，即外部路由器只要實現了 Handler 介面就可以，我們可以在自己實現的路由器的 ServeHTTP 裡面實現自訂路由功能。

如下程式碼所示，我們自己實現了一個簡易的路由器

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 程式碼的執行流程

透過對 http 套件的分析之後，現在讓我們來梳理一下整個的程式碼執行過程。

• 首先呼叫 Http.HandleFunc

  按順序做了幾件事：

  1 呼叫了 DefaultServeMux 的 HandleFunc

2 呼叫了 DefaultServeMux 的 Handle


3 往 DefaultServeMux 的 map[string]muxEntry 中增加對應的 handler 和路由規則

• 其次呼叫 http.ListenAndServe(":9090", nil)

  按順序做了幾件事情：

  1 實體化 Server

  2 呼叫 Server 的 ListenAndServe()

  3 呼叫 net.Listen("tcp", addr)監聽埠

  4 啟動一個 for 迴圈，在迴圈體中 Accept 請求

  5 對每個請求實體化一個 Conn，並且開啟一個 goroutine 為這個請求進行服務 go c.serve()

  6 讀取每個請求的內容 w, err := c.readRequest()

  7 判斷 handler 是否為空，如果沒有設定 handler（這個例子就沒有設定 handler），handler 就設定為 DefaultServeMux

8 呼叫 handler 的 ServeHttp


9 在這個例子中，下面就進入到 DefaultServeMux.ServeHttp

10 根據 request 選擇 handler，並且進入到這個 handler 的 ServeHTTP


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

11 選擇 handler：

A 判斷是否有路由能滿足這個 request（迴圈遍歷 ServeMux 的 muxEntry）

B 如果有路由滿足，呼叫這個路由 handler 的 ServeHTTP


C 如果沒有路由滿足，呼叫 NotFoundHandler 的 ServeHTTP

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