net/http包的使用模式和原始碼解析

後開啟撒打發了發表於2017-10-20
HTTP模式原始碼

目錄：

 
一、http包的3個關鍵型別：
Handler介面：所有請求的處理器、路由ServeMux都滿足該介面；
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type Handler interface {
   ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)
}
ServeMux結構體：HTTP請求的多路轉接器（路由），它負責將每一個接收到的請求的URL與一個註冊模式的列表進行匹配，並呼叫和URL最匹配的模式的處理器。它內部用一個map來儲存所有處理器Handler
  • http包有一個包級別變數DefaultServeMux，表示預設路由：var DefaultServeMux = NewServeMux()，使用包級別的http.Handle()、http.HandleFunc()方法註冊處理器時都是註冊到該路由中；
  • ServeMux結構體有ServeHTTP()方法（滿足Handler介面），主要用於間接呼叫它所儲存的處理器的ServeHTTP()方法
http.HandlerFunc函式型別：它滿足Handler介面
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type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)
//實現Handler介面的ServeHTTP方法
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
    f(w, r) //呼叫自身
}

二、HTTP伺服器的使用模式：
處理函式：只要函式的簽名為 func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) ，均可作為處理函式，即它可以被轉換為http.HandlerFunc函式型別；

模式一：使用預設的路由來註冊處理函式：
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var addr = flag.String("addr", ":8080", "http server address")
//1.不帶引數處理函式
func serveHome(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
   if r.URL.Path != "/" {
       http.NotFound(w, r)
       return
   }
   http.ServeFile(w, r, "home.html")
}
//2.帶引數處理函式，閉包函式隱式轉換為http.HandlerFunc函式型別
func myHandler(s string) http.HandlerFunc {
    return func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        if r.URL.Path != "/" {
            http.NotFound(w, r)
            return
        }
        http.ServeFile(w, r, s) //使用引數s
    }
}
func main() {
   flag.Parse()
     
   //向預設路由註冊處理器函式
   http.HandleFunc("/", serveHome) //或http.Handle("/", http.HandlerFunc(serveHome))
   http.Handle("/file",myHandler("somefile"))
     
   err := http.ListenAndServe(*addr, nil) //啟動監聽，第二個引數nil表示使用預設路由DefaultServeMux中註冊的處理器
   if err != nil {
      log.Fatalln("ListenAndServe: ", err)
   }
}
 
模式二：使用自定義的路由來註冊處理函式：
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func main() {
  mux := http.NewServeMux() //新建一個自定義的路由
  mux.Handle("/file",myHandler("somefile"))
  mux.HandleFunc("/", serveHome)
     
  err := http.ListenAndServe(*addr,mux) //啟動監聽
   if err != nil {
      log.Fatalln("ListenAndServe: ", err)
   }
}
 
模式三：直接自定義一個Server例項：該模式可以很方便的管理服務端的行為
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mux := http.NewServeMux()
mux.Handle("/file",myHandler("somefile"))
mux.HandleFunc("/", serveHome)
 
s := &http.Server{
   Addr: ":8080",
   Handler: mux, //指定路由或處理器，不指定時為nil，表示使用預設的路由DefaultServeMux
   ReadTimeout: 10 * time.Second,
   WriteTimeout: 10 * time.Second,
   MaxHeaderBytes: 1 << 20,
   ConnState: //指定連線conn的狀態改變時的處理函式
       //....
}
log.Fatal(s.ListenAndServe())

 

接下來，我們就跟蹤原始碼來仔細的分析下整個執行過程。


三、HTTP伺服器的執行過程：
1.使用http.ListenAndServe()方法啟動服務，它根據給定引數構造Server型別，然後呼叫server.ListenAndServe()
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func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error {
    server := &Server{Addr: addr, Handler: handler}
    return server.ListenAndServe()
}

　　
2.而server.ListenAndServe()方法內部呼叫net.Listen("tcp", addr)，該方法內部又呼叫net.ListenTCP()建立並返回一個監聽器net.Listener，如下的ln；

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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)})
}
 
3.然後把監聽器 ln 斷言轉換為 TCPListener 型別，並根據它構造一個 tcpKeepAliveListener 物件並傳遞給server.Serve()方法；
  • 因為TCPListener實現了Listener介面，所以tcpKeepAliveListener也實現了Listener介面，並且它重寫了Accept()方法，目的是為了呼叫SetKeepAlive(true)，讓作業系統為收到的每一個連線啟動傳送keepalive訊息(心跳，為了保持連線不斷開)。
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type tcpKeepAliveListener struct {
    *net.TCPListener
}
func (ln tcpKeepAliveListener) Accept() (c net.Conn, err error) {
    tc, err := ln.AcceptTCP()
    if err != nil {
        return
    }
    tc.SetKeepAlive(true) //傳送心跳
    tc.SetKeepAlivePeriod(3 * time.Minute) //傳送週期
    return tc, nil
}
 
4.server.Serve()方法呼叫tcpKeepAliveListener 物件的 Accept() 方法返回一個連線conn（該連線啟動了心跳），併為每一個conn建立一個新的go程執行conn.server()方法：具體見程式碼中我加的註釋說明
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func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {
    defer l.Close()
    if fn := testHookServerServe; fn != nil {
        fn(srv, l)
    }
    var tempDelay time.Duration //重試間隔
 
    if err := srv.setupHTTP2_Serve(); err != nil {
        return err
    }
 
    srv.trackListener(l, true) //快取該監聽器
    defer srv.trackListener(l, false) //從快取中刪除當前監聽器
 
    baseCtx := context.Background()
    ctx := context.WithValue(baseCtx, ServerContextKey, srv) //新建一個context用來管理每個連線conn的Go程
    for {
        rw, e := l.Accept() //呼叫tcpKeepAliveListener物件的 Accept() 方法
        if e != nil {
            select {
            case <-srv.getDoneChan():
                return ErrServerClosed //退出Serve方法，並執行延遲呼叫（從快取中刪除當前監聽器）
            default:
            }
            //如果發生了net.Error錯誤，則隔一段時間就重試一次，間隔時間每次翻倍，最大為1秒
            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) //該方法根據net.Conn、srv構造了一個新的http.conn型別
        c.setState(c.rwc, StateNew) //快取該連線的狀態，如果方法：Server.ConnState(net.Conn, ConnState)不為nil，就根據當前連線的狀態執行它
        go c.serve(ctx)
    }
}

　　

5.而conn.server()方法會讀取請求，然後根據conn內儲存的server來構造一個serverHandler型別，並呼叫它的ServeHTTP()方法：serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)，該方法的原始碼如下：
 
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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)
}


6.如上原始碼可以看到，當 handler == nil 時使用預設的DefaultServeMux路由，否則使用在第1步中為Serve指定了的Handler；然後呼叫該Handler的ServeHTTP方法（該Handler一般被設定為路由ServeMux型別）；

 
7.而路由ServeMux的ServeHTTP方法則會根據當前請求提供的資訊來查詢最匹配的Handler（這裡為）：
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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) //規範化請求的路徑格式，查詢最匹配的Handler
    h.ServeHTTP(w, r)
}

　　

8.以上查詢到的Handler介面值h就是我們事先註冊到路由中與請求匹配的Handler；而h的動態型別是HandlerFunc型別（它也滿足Handler介面）；
所以，以上 h.ServeHTTP(w, r) 實際上呼叫的是介面值h中持有的動態值（也就是我們定義的處理函式）
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type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)
//實現Handler介面的ServeHTTP方法
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
    f(w, r) //呼叫自身
}
 
至此，整個呼叫過程講解完畢，至於業務層的處理邏輯，則由各個處理函式實現

四、重定向：
http包自帶了幾個建立常用處理器的函式：FileServer，NotFoundHandler、RedirectHandler、StripPrefix、TimeoutHandler。
而RedirectHandler函式就是用來重定向的：它返回一個請求處理器，該處理器會對每個請求都使用狀態碼code重定向到網址url
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func main() {
  mux := http.NewServeMux()
  mux.Handle("/to",http.RedirectHandler("http://example.org", 307))
  err := http.ListenAndServe(*addr,mux) //啟動監聽
   if err != nil {
      log.Fatalln("ListenAndServe: ", err)
   }
}
 
好了，本文就暫時講關於http包關於HTTP服務端方面的東西，至於客戶端方面的就簡單引用一下官方文件說明吧，畢竟客戶端很少用Go實現。
 
五、客戶端的實現：

Get、Head、Post和PostForm函式發出HTTP/ HTTPS請求。

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resp, err := http.Get("http://example.com/")
...
resp, err := http.Post("http://example.com/upload", "image/jpeg", &buf)
...
resp, err := http.PostForm("http://example.com/form",
    url.Values{"key": {"Value"}, "id": {"123"}})

　　

程式在使用完回覆後必須關閉回覆的主體。

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resp, err := http.Get("http://example.com/")
if err != nil {
    // handle error
}
defer resp.Body.Close()
body, err := ioutil.ReadAll(resp.Body)
// ...

　　

要管理HTTP客戶端的頭域、重定向策略和其他設定，建立一個Client：














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client
 := &http.Client{



    CheckRedirect:
 redirectPolicyFunc,



}



resp,
 err := client.Get("http://example.com")



//
 ...



req,
 err := http.NewRequest("GET", "http://example.com",
 nil)



//
 ...



req.Header.Add("If-None-Match",
 `W/"wyzzy"`)



resp,
 err := client.Do(req)



//
 ...
















要管理代理、TLS配置、keep-alive、壓縮和其他設定，建立一個Transport：















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tr
 := &http.Transport{



    TLSClientConfig:   
 &tls.Config{RootCAs: pool},



    DisableCompression:
 true,



}



client
 := &http.Client{Transport: tr}



resp,
 err := client.Get("https://example.com")
















Client和Transport型別都可以安全的被多個go程同時使用。出於效率考慮，應該一次建立、儘量重用。









            




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