Go的http包详解

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小牛编辑

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2023-12-01

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ServerMux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