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浅谈Golang中创建一个简单的服务器的方法

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浅谈Golang中创建一个简单的服务器的方法

我们知道,golang中的net/http包对网络的支持非常好,这样会让我们比较容易的建立起一个相对简单的服务器,我们来看一段代码

参考


Golang 构建 HTTP 服务
server.go 源码

func sayHi(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  fmt.Fprint(w,"Hi")
}

func main() {
  http.HandleFunc("/sayHi", sayHi)
  log.Fatal(http.ListenAndServe("localhost:8080", nil))
}

HTTP


网络发展,很多网络应用都是构建在 HTTP 服务基础之上。HTTP 协议从诞生到现在,发展从1.0,1.1到2.0也不断在进步。除去细节,理解 HTTP 构建的网络应用只要关注两个端---客户端(clinet)和服务端(server),两个端的交互来自 clinet 的 request,以及 server 端的 response。所谓的 http 服务器,主要在于如何接受 clinet 的 request,并向 client 返回 response。

接收request的过程中,最重要的莫过于路由(router),即实现一个Multiplexer(多路复用器)。Go中既可以使用内置的mutilplexer --- DefautServeMux,也可以自定义。Multiplexer 路由的目的就是为了找到处理器函数(handler),后者将对request进行处理,同时构建response。

Clinet -> Requests ->  [Multiplexer(router) -> handler  -> Response -> Clinet

首先看一个最简单的 http 服务器的实现:

// mini web server
package main

import (
  "fmt"
  "log"
  "net/http"
)

func IndexHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  fmt.Fprintln(w, "<h1>hello world</h1>")
}

func main()  {
  http.HandleFunc("/", IndexHandler)
  log.Fatal(http.ListenAndServe(":9090", nil))
}

这段程序的作用是在本机的 9090 端口开启一个 web 服务,当访问 http://localhost:9090/ 时,网页会显示 hello world。

我们根据这段程序进行分析,从 main() 函数入手。

这里就建立起了一个比较简单的服务器,这个是什么意思呢?现在先大概的说一下,这里监听了一个我们本机的端口,然后接受客户端的请求,再响应给客户端相应的数据。

HandleFunc 与 Handler

下面是 Handler 接口的定义。可以看出它要求实现 ServeHTTP 方法。

type Handler interface {
        ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)
}
type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)

handler 用来响应 HTTP 请求,ServeHTTP 方法会将回复的 header 以及 data 都写到 ResponseWriter 中然后返回。如同我们上面的 IndexHandler 做的一样。
但是,一旦完成了 ServeHTTP 调用,我们就不能再读取 Request.Body,也不能再使用 ResponseWrite
由于 HTTP 客户端,HTTP 协议版本,以及客户端与服务器之间的过程,我们可能在写入 ResponseWrite 之后就立刻无法读取 Request.Body了。因此我们应该首先读取 Request.Body,再回复。
注意,Request 是只读的,不能修改。

// http.HandleFunc
func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request))

HandleFunc 将 handle function 注册给一个 pattern,就像我们在上面的程序中将 IndexHandler 注册给了根目录 "/"。以后访问根目录就会使用对应 handler 进行处理。具体的如何匹配 pattern 就需要了解 ServeMux 了。

我们再来看一段代码

ServeMux

ServeMux 是一个 HTTP 请求的多路复用器。它会将请求的 URL 与已注册的所有 pattern 进行匹配,然后调用最相似的一个。

假设我们要访问以 "thumbnails/" 开始的路径,而现在已经注册了 "" 以及 "thumbnails/" ,那么显然 "thumbnails/" 对应的 handle function 会进行处理。
因此,根目录 "/" 不仅仅能匹配以 "/" 为路径的 URL,当没有其他能匹配的 pattern 时,也会匹配到根目录。

ServeMux 的实现很简单,主要是基于一个字典进行查询。

type ServeMux struct {
    mu    sync.RWMutex
    m     map[string]muxEntry
    hosts bool 
}

type muxEntry struct {
    explicit bool
    h        Handler
    pattern  string
}
func sayHi(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  fmt.Fprint(w,"Hi")
}

func main() {
  serveMux := http.DefaultServeMux
  serveMux.HandleFunc("/sayHi", sayHi)
  log.Fatal(http.ListenAndServe("localhost:8080", serveMux))
}

Server

现在就只有一行代码还需要分析了。

  log.Fatal(http.ListenAndServe(":9090", nil))

第一个参数是监听的端口。第二个参数是支持一个自定义的 multiplexer,如果为 nil 则用默认的。
在源码中可以找到相关的函数:

  1. 建立新的 Server 实例,并设置了地址以及 multiplexer,开始监听和服务。
func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error {
    server := &Server{Addr: addr, Handler: handler}
    return server.ListenAndServe()
  }
  1. 监听端口
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)})
  }

核心代码是ln, err := net.Listen("tcp", addr)

  1. 处理新的连接
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)
    }
  }

这里主要开启了一个 for 循环,对于每个新的连接都建立一个 goroutine 处理,体现了高并发思想。

  1. 每个连接的处理逻辑
    美洲杯在线投注,这个函数就比较长了,暂时不贴代码了。
    做的事主要是:
  • 解析客户端请求
  • 选择 multiplexer,如果是 nil 则使用 DefaultServeMux
  • 使用 multiplexer 找到请求 uri 所对应的 handler
  • 写入 ResponseWriter 并回复给客户端

至此,就理解了 http 服务的工作原理了。

这两段代码作用是一样的,只是在写法上面有点区别,我们来分析一下这些Handler,HandlerFunc,DefaultServeMux都是干什么用的。

第一段代码中,HandleFunc这个函数的作用我们看看源码。

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

在源码中,调用这个函数,又会在其中调用一个方法。

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

这个方法是定义在ServeMux结构体上的,那么这个ServeMux具体又是干什么的?现在先不用管,我们跟着源码往下看,这里调用了一个定义在ServeMux结构体上的Handle方法,我们来看看这个方法具体又有什么作用。

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)
  }
  mux.m[pattern] = muxEntry{h: handler, pattern: pattern}

  if pattern[0] != '/' {
    mux.hosts = true
  }
}

这里我们看到好像在向ServeMux里面添加了一些东西,好像有pattern,还有handler,添加这些东西有什么用,我们再回去看看最上面的第二段代码。

serveMux := http.DefaultServeMux
serveMux.HandleFunc("/sayHi", sayHi)

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