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Golang HTTP编程的源码解析详解

2023-02-21 12:00

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1、网络基础

基本TCP客户-服务器程序Socket编程流程如如下图所示。

TCP服务器绑定到特定端口并阻塞监听客户端端连接，

TCP客户端则通过IP+端口向服务器发起请求，客户-服务器建立连接之后就能开始进行数据传输。

Golang的TCP编程也是基于上述流程的。

2、Golang HTTP编程

2.1 代码示例

func timeHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    fmt.Fprintf(w, "%v", time.Now().Format(time.RFC3339))
}
 
func helloHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    fmt.Fprintf(w, "%v", "hello world.")
}
 
func main() {
    // 1. 新建路由解码器
    h := http.NewServeMux()
    // 2. 路由注册
    h.HandleFunc("/hello", helloHandler)
    h.HandleFunc("/time", timeHandler)
    // 3. 服务启动 阻塞监听
    http.ListenAndServe(":8000", h)
}

运行上述程序，在浏览器地址栏分别输入 http://localhost:8000/hello http://localhost:8000/time 结果分别如下图所示。

2.2 源码分析

分析从路由注册到响应用户请求的流程。

2.2.1 新建解码器 h := http.NewServeMux()

type ServeMux struct {
    mu    sync.RWMutex
    m     map[string]muxEntry
    es    []muxEntry // slice of entries sorted from longest to shortest.
    hosts bool       // whether any patterns contain hostnames
}
type muxEntry struct {
    h       Handler
    pattern string
}
// NewServeMux allocates and returns a new ServeMux.
func NewServeMux() *ServeMux { return new(ServeMux) }

Handler是interface，定义如下

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

ServeMux实现了Handler接口。

2.2.2 路由注册 h.HandleFunc("/hello", helloHandler)

// HandleFunc registers the handler function for the given pattern.
func (mux *ServeMux) HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
    ...
    mux.Handle(pattern, HandlerFunc(handler))
}
 
func (mux *ServeMux) Handle(pattern string, handler Handler) {
    ...
    e := muxEntry{h: handler, pattern: pattern}
    mux.m[pattern] = e
    if pattern[len(pattern)-1] == '/' {
        mux.es = appendSorted(mux.es, e)
    }
    ...
}

timeHandler和helloHandler函数被强制转换为type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)类型，且实现了Handler接口。

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

mux.m建立了路由到处理函数timeHandler和helloHandler的映射。

2.2.3 服务启动阻塞监听 http.ListenAndServe(":8000", h)

包装Server结构体，HTTP使用TCP协议。

func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error {
    server := &Server{Addr: addr, Handler: handler}
    return server.ListenAndServe()
}
func (srv *Server) ListenAndServe() error {
    ...
    ln, err := net.Listen("tcp", addr)
    if err != nil {
        return err
    }
    return srv.Serve(ln)
}

net.Listen封装了Socket编程的socket，bind，listen的调用，极大的方便了使用者。

阻塞监听请求，新建goroutine处理每个新请求。

func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {
    ...
    for {
        rw, err := l.Accept()
        ...
        c := srv.newConn(rw)
        c.setState(c.rwc, StateNew, runHooks) // before Serve can return
        go c.serve(connCtx)
    }
}
// Serve a new connection.
func (c *conn) serve(ctx context.Context) {
    ...
    serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)
    ...
}
func (sh serverHandler) ServeHTTP(rw ResponseWriter, req *Request) {
    handler := sh.srv.Handler
    ...
    handler.ServeHTTP(rw, req)
}

通过前面的流程推导可知，handler是http.ListenAndServe的第二个参数ServeMux

// ServeHTTP dispatches the request to the handler whose
// pattern most closely matches the request URL.
func (mux *ServeMux) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
    ...
    h, _ := mux.Handler(r) // 通过路由获取处理函数
    h.ServeHTTP(w, r)
}

mux.Handler使用mux.m这个map通过请求URL找到对应处理函数的。

h的实际类型为HandlerFunc，根据2.2.2会调用到具体函数timeHandler或者helloHandler。