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一文詳解Go?Http?Server原理_Golang

作者:捉蟲大師 ? 更新時間: 2023-03-03 編程語言

從一個 Demo 入手

俗話說萬事開頭難,但用 Go 實現一個 Http Server 真不難,簡單到什么程度?起一個 Server,并且能響應請求,算上包名、導入的依賴,甚至空行,也就只要 15 行代碼:

package main
import (
	"io"
	"net/http"
)
func main() {
	http.HandleFunc("/hello", hello)
	http.ListenAndServe(":81", nil)
}
func hello(response http.ResponseWriter, request *http.Request) {
	io.WriteString(response, "hello world")
}

這么簡單,能與之一戰的恐怕只有 Python 了吧,而且 Go 還能編譯成可執行的二進制文件,你說牛啤不牛啤?

Http Server 如何處理連接?

我們從這一行代碼看起

http.ListenAndServe(":81", nil)

從命名來看,這個方法干了兩件事,監聽并且服務,從方法的單一職責上來說,我覺得不ok,一個方法怎么能干兩件事?但這是大佬寫的代碼,就很合理。

第一個參數Addr是要監聽的地址和端口,第二個參數Handler一般是nil,它是真正的邏輯處理,但我們通常用第一行代碼那樣來注冊處理器,這代碼一看就感覺是把 path 映射到業務邏輯上,我們先大概了解,待會再來看它

http.HandleFunc("/hello", hello)

如果了解過一點網絡編程基礎,就會知道操作系統提供了bindlistenaccept這樣的系統調用,我們只要按順序發起調用,就能組合出一個 Server。

Go 也是利用這些系統調用,把他們都封裝在了ListenAndServe中。

Listen 往下追究就是系統調用,所以我們重點看 Serve

把分支代碼收起來,只看主干,發現是一個 for 循環里面在不停地 Accept,而這個 Accept 在沒有連接時是阻塞的,當有連接時,起一個新的協程來處理。

Http Server 如何處理請求的?

一些前置工作

處理請求的一行代碼是,可以看出是每個連接單開了一個協程處理:

go c.serve(connCtx)

這里的 connCtx 代入了當前的 Server 對象:

ctx := context.WithValue(baseCtx, ServerContextKey, srv)
...
connCtx := ctx

而且還提供了修改它的 hook 方法 srv.ConnContext,可以在每次 Accept 時修改原始的 context

if cc := srv.ConnContext; cc != nil {
	connCtx = cc(connCtx, rw)
	if connCtx == nil {
		panic("ConnContext returned nil")
	}
}

它的定義是:

// ConnContext optionally specifies a function that modifies
// the context used for a new connection c. The provided ctx
// is derived from the base context and has a ServerContextKey
// value.
ConnContext func(ctx context.Context, c net.Conn) context.Context

但是如果按照我開頭給的代碼,你是沒法修改 srv.ConnContext 的,可以改成這樣來自定義:

func main() {
	http.HandleFunc("/hello", hello)
	server := http.Server{
		Addr: ":81",
		ConnContext: func(ctx context.Context, c net.Conn) context.Context {
			return context.WithValue(ctx, "hello", "roshi")
		},
	}
	server.ListenAndServe()
}

同樣的 c.setState 也提供了 hook,可采取如上的方法設置,在每次連接狀態改變時執行 hook 方法:

c.setState(c.rwc, StateNew, runHooks) // before Serve can return
// ConnState specifies an optional callback function that is
// called when a client connection changes state. See the
// ConnState type and associated constants for details.
ConnState func(net.Conn, ConnState)

serve 方法到底干了什么

為了能看清楚 Accept 后,serve 方法到底干了什么,我們再簡化一下:

func (c *conn) serve(ctx context.Context) {
	...
	for {
		w, err := c.readRequest(ctx)
		...
		serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)
		...
	}
}

serve 也是一個大循環,循環里面主要是讀取一個請求,然后將請求交給 Handler 處理。

為什么是一個大循環呢?因為每個 serve 處理的是一個連接,一個連接可以有多次請求。

讀請求就顯得比較枯燥乏味,按照Http協議,讀出URL,header,body等信息。

這里有個細節是在每次讀取了一個請求后,還開了一個協程去讀下一個請求,也算是做了優化吧。

for {
	w, err := c.readRequest(ctx)
	...
	if requestBodyRemains(req.Body) {
		registerOnHitEOF(req.Body, w.conn.r.startBackgroundRead)
	} else {
		w.conn.r.startBackgroundRead()
	}
	...
}

請求如何路由?

當讀取到一個請求后,便進入這一行代碼:

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

ServeHTTP 找到我們注冊的 Handler 去處理,如果請求的URI 是 *或請求 Method 是 OPTIONS,則使用globalOptionsHandler,也就是說這類請求不需要我們手動處理,直接就返回了。

對于我們注冊的 Handler 也需要去尋找路由,這個路由的規則還是比較簡單,主要由如下三條:

  • 如果注冊了帶 host 的路由,則按 host + path 去尋找,如果沒注冊帶 host 的路由,則按 path 尋找
  • 路由規則匹配以完全匹配優先,如果注冊的路由規則最后一個字符是/,則除了完全匹配外,還會以前綴查找

舉幾個例子來理解一下:

  • 帶 host 的匹配規則

注冊路由為

http.HandleFunc("/hello", hello)
http.HandleFunc("127.0.0.1/hello", hello2)

此時如果執行

curl 'http://127.0.0.1:81/hello'

則會匹配到 hello2,但如果執行

curl 'http://localhost:81/hello'

就匹配的是 hello

  • 前綴匹配

如果注冊路由為

http.HandleFunc("/hello", hello)
http.HandleFunc("127.0.0.1/hello/", hello2)

注意第二個最后還有個/,此時如果執行

curl 'http://127.0.0.1:81/hello/roshi'

也能匹配到 hello2,怎么樣,是不是理解了?

找到路由之后就直接調用我們開頭注冊的方法,如果我們往 Response 中寫入數據,就能返回給客戶端,這樣一個請求就處理完成了。

總結

最后我們回憶下 Go Http Server 的要點:

  • 用 Go 起一個 Http Server 非常簡單
  • Go Http Server 本質是一個大循環,每當有一個新連接時,會起一個新的協程來處理
  • 每個連接的處理也是一個大循環,這個循環里做了讀取請求、尋找路由、執行邏輯三件大事

原文鏈接:https://juejin.cn/post/7187718981933858877

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