Go的web工作原理

//开启web服务
func test(){
 http.HandleFunc("/", sayHello)
 err := http.ListenAndServe(":9090",nil)
 if err!=nil {
 log.Fatal("ListenAndServer:",err)
 }
}
func sayHello(w http.ResponseWriter, r *http.Request){
 r.ParseForm()
 fmt.Println("path",r.URL.Path)
 fmt.Println("scheme",r.URL.Scheme)
 fmt.Fprintf(w, "Hello Guest!")
}

在使用ListenAndServe这个方法时,系统就会给我们指派一个路由器,DefaultServeMux是系统默认使用的路由器,如果ListenAndServe这个方法的第2个参数传入nil,系统就会默认使用DefaultServeMux。当然,这里也可以传入自定义的路由器。

先来看http.HandleFunc("/", sayHello),从HandleFunc方法点进去,如下:

func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
 DefaultServeMux.HandleFunc(pattern, handler)
}

在这里调用了DefaultServeMux的HandleFunc方法,这个方法有两个参数,pattern是匹配的路由规则,handler表示这个路由规则对应的处理方法,并且这个处理方法有两个参数。

在我们书写的代码示例中,pattern对应/,handler对应sayHello,当我们在浏览器中输入http://localhost:9090时,就会触发sayHello方法。

我们再顺着DefaultServeMux的HandleFunc方法继续点下去,如下:

func (mux *ServeMux) HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
 mux.Handle(pattern, HandlerFunc(handler))
}

在这个方法中,路由器又调用了Handle方法,注意这个Handle方法的第2个参数,将之前传入的handler这个响应方法强制转换成了HandlerFunc类型。

这个HandlerFunc类型到底是个什么呢?如下:

type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)

看来和我们定义的SayHello方法的类型都差不多。但是!!!
这个HandlerFunc默认实现了ServeHTTP接口!这样HandlerFunc对象就有了ServeHTTP方法!如下:

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

这个细节是十分重要的,因为这一步关乎到当路由规则匹配时,相应的响应方法是否会被调用的问题!这个方法的调用时机会在下一小节中讲到。

接下来,我们返回去继续看mux的Handle方法,也就是这段代码mux.Handle(pattern, HandlerFunc(handler))。这段代码做了哪些事呢?源码如下:

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)
 }
 if mux.m == nil {
 mux.m = make(map[string]muxEntry)
 }
 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}
 }
}

代码挺多,其实主要就做了一件事,向DefaultServeMux的map[string]muxEntry中增加对应的路由规则和handler。

map[string]muxEntry是个什么鬼?

map是一个字典对象,它保存的是key-value。
[string]表示这个字典的key是string类型的,这个key值会保存我们的路由规则。
muxEntry是一个实例对象,这个对象内保存了路由规则对应的处理方法。

找到相应代码,如下:

//路由器
type ServeMux struct {
 mu sync.RWMutex
 m map[string]muxEntry //路由规则,一个string对应一个mux实例对象,map的key就是注册的路由表达式(string类型的)
 hosts bool // whether any patterns contain hostnames
}
//muxEntry
type muxEntry struct {
 explicit bool
 h Handler //这个路由表达式对应哪个handler
 pattern string
}
//路由响应方法
type Handler interface {
 ServeHTTP(ResponseWriter, *Request) //handler的路由实现器
}

ServeMux就是这个系统默认的路由器。

最后,总结一下这个部分:
1.调用http.HandleFunc("/", sayHello)
2.调用DefaultServeMux的HandleFunc(),把我们定义的sayHello()包装成HandlerFunc类型
3.继续调用DefaultServeMux的Handle(),向DefaultServeMux的map[string]muxEntry中增加路由规则和对应的handler

OK,这部分代码做的事就这么多,第一部分结束。

第二部分主要就是研究这句代码err := http.ListenAndServe(":9090",nil),也就是ListenAndServe这个方法。从这个方法点进去,如下:

func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error {
 server := &Server{Addr: addr, Handler: handler}
 return server.ListenAndServe()
}

在这个方法中,初始化了一个server对象,然后调用这个server对象的ListenAndServe方法,在这个方法中,如下:

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)})
}

在这个方法中,调用了net.Listen("tcp", addr),也就是底层用TCP协议搭建了一个服务,然后监控我们设置的端口。

代码的最后,调用了srv的Serve方法,如下:

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_Serve(); err != nil {
 return err
 }
 srv.trackListener(l, true)
 defer srv.trackListener(l, false)
 baseCtx := context.Background() // base is always background, per Issue 16220
 ctx := context.WithValue(baseCtx, ServerContextKey, srv)
 ctx = context.WithValue(ctx, LocalAddrContextKey, l.Addr())
 for {
 rw, e := l.Accept()
 if e != nil {
 select {
 case <-srv.getDoneChan():
 return ErrServerClosed
 default:
 }
 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(ctx)
 }
}

最后3段代码比较重要,也是Go语言支持高并发的体现,如下:

c := srv.newConn(rw)
c.setState(c.rwc, StateNew) // before Serve can return
go c.serve(ctx)

上面那一大坨代码,总体意思是进入方法后,首先开了一个for循环,在for循环内时刻Accept请求,请求来了之后,会为每个请求创建一个Conn,然后单独开启一个goroutine,把这个请求的数据当做参数扔给这个Conn去服务:go c.serve()。用户的每一次请求都是在一个新的goroutine去服务,每个请求间相互不影响。

在conn的serve方法中,有一句代码很重要,如下:

serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)

表示serverHandler

实现了ServeHTTP接口,ServeHTTP方法实现如下:

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)
}

在这里如果handler为空(这个handler就可以理解为是我们自定义的路由器),就会使用系统默认的DefaultServeMux,代码的最后调用了DefaultServeMux的ServeHTTP()

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) //这里返回的h是Handler接口对象
 h.ServeHTTP(w, r) //调用Handler接口对象的ServeHTTP方法实际上就调用了我们定义的sayHello方法
}

路由器接收到请求之后,如果是*那么关闭链接,如果不是*就调用mux.Handler(r)返回该路由对应的处理Handler,然后执行该handler的ServeHTTP方法,也就是这句代码h.ServeHTTP(w, r),mux.Handler(r)做了什么呢?如下:

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)
 url := *r.URL
 url.Path = p
 return RedirectHandler(url.String(), 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
}
func (mux *ServeMux) match(path string) (h Handler, pattern string) {
 var n = 0
 for k, v := range mux.m { //mux.m就是系统默认路由的map
 if !pathMatch(k, path) {
 continue
 }
 if h == nil || len(k) > n {
 n = len(k)
 h = v.h
 pattern = v.pattern
 }
 }
 return
}

它会根据用户请求的URL到路由器里面存储的map中匹配,匹配成功就会返回存储的handler,调用这个handler的ServeHTTP()就可以执行到相应的处理方法了,这个处理方法实际上就是我们刚开始定义的sayHello(),只不过这个sayHello()被HandlerFunc又包了一层,因为HandlerFunc实现了ServeHTTP接口,所以在调用HandlerFunc对象的ServeHTTP()时,实际上在ServeHTTP ()的内部调用了我们的sayHello()。

总结一下:
1.调用http.ListenAndServe(":9090",nil)
2.实例化server
3.调用server的ListenAndServe()
4.调用server的Serve方法,开启for循环,在循环中Accept请求
5.对每一个请求实例化一个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c.readRequest()
7.调用serverHandler的ServeHTTP(),如果handler为空,就把handler设置为系统默认的路由器DefaultServeMux
8.调用handler的ServeHTTP() =>实际上是调用了DefaultServeMux的ServeHTTP()
9.在ServeHTTP()中会调用路由对应处理handler
10.在路由对应处理handler中会执行sayHello()

有一个需要注意的点:
DefaultServeMux和路由对应的处理方法handler都实现了ServeHTTP接口,他们俩都有ServeHTTP方法,但是方法要达到的目的不同,在DefaultServeMux的ServeHttp()里会执行路由对应的处理handler的ServeHttp()。

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