Go For Web：一篇文章帶你用 Go 搭建一個最簡單的 Web 服務、瞭解 Golang 執行 web 的原理

slowlydance2me發表於2023-04-14
WebGolang

前言：

本文作為解決如何透過 Golang 來編寫 Web 應用這個問題的前瞻，對 Golang 中的 Web 基礎部分進行一個簡單的介紹。目前 Go 擁有成熟的 Http 處理包，所以我們去編寫一個做任何事情的動態 Web 程式應該是很輕鬆的，接下來我們就去學習瞭解一些關於 Web 的相關基礎，瞭解一些概念，以及 Golang 是如何執行一個 Web 程式的。
文章預計分為四個部分逐步更新
2023-04-13 星期四 一更 全文共計約 3800 字 閱讀大約花費 5 分鐘
2023-04-14 星期五 二更 全文共計約 2000 字 閱讀大概花費 4 分鐘

文章目錄：

  1. Web 的工作方式
  2. 用 Go 搭建一個最簡單的 Web 服務
  3. 瞭解 Golang 執行 web 的原理
  4. Golang http 包詳解（原始碼剖析）
  5. 總結

正文：

用 Go 搭建一個最簡單的 Web 服務

在前面一節我們介紹了 Web 的工作方式，知道了 Web 是基於 HTTP 協議的一個服務， Go 語言裡面提供了一個完善的 net/http 包，透過 http 包可以很方便的就搭建起來一個可以執行的 Web 服務。使用這個包也能很簡單地對 Web 的路由、靜態檔案、模板、Cookie 等資料進行設定和操作。

  • http 包建立 Web 伺服器

先貼個go程式碼?

點選檢視程式碼 
package main

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

//處理函式
func sayhelloName(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	r.ParseForm() // 解析引數，預設不會解析
	fmt.Println(r.Form)// 以下這些資訊是輸出到服務端的列印資訊：請求表單form、路徑path、格式scheme
	fmt.Println("path", r.URL.Path)
	fmt.Println("scheme", r.URL.Scheme)
	fmt.Println(r.Form["url_long"])
	for k, v := range r.Form {
		fmt.Println("key:", k)
		fmt.Println("val:", strings.Join(v, ""))
	}
	fmt.Fprintln(w, "Hello astaxie!") // 輸出到客戶端
}

func main() {
	http.HandleFunc("/", sayhelloName) // 設定訪問的路由
	err := http.ListenAndServe(":9090", nil) // 設定監聽的埠
	if err != nil {
		log.Fatal("ListenAndServe:", err)
	}
}

go build + go run

程式碼結構像這樣 image

在瀏覽器位址列輸入：

http://localhost:9090

結果如下↓
image
加個字尾看看伺服器輸出了什麼↓
image
image

在編寫這個 Web 伺服器的過程中，我們只呼叫了 http 包中的兩個函式——ListenAndServe、HandleFunc
我們編寫的 sayhelloName 其實是我們寫的一個邏輯（處理）函式 （Handler），類似於 php 裡的控制層（controller）函式
同時，golang還擁有 類似 python 這樣的動態語言的特性，所以寫 Web 應用很方便
而且這個 Web 服務內部有支援高併發的特性，之後我們會仔細講解。

下面讓我們看看 Go 的 Web 服務的工作方式
看看Go 如何使得 Web 工作

瞭解 Golang 執行 web 的原理

首先我們先了解一下 Web 工作方式的幾個概念
以下是幾個伺服器端的概念

  • Request：使用者請求的資訊，用啦解析使用者的請求資訊，包括 post、get、cookie、url 等資訊
  • Response：伺服器需要反饋給客戶端的響應資訊
  • Conn：使用者的每次請求連線（connect）
  • Handler：處理請求和生成返回資訊的處理邏輯

分析 http 包執行機制

Go 實現 Web 服務的工作模式的流程如下圖
image

具體流程大概是這樣：

  1. 建立 Listen Socket，監聽指定埠等待客戶端請求傳送過來
  2. Listen Socket 接受從客戶端傳送來的請求，建立 Connect，得到 Client Socket，接下來透過 Client Socket 與客戶端通訊（中轉站）
  3. 處理客戶端的請求，首先從 Client Socket 讀取 HTTP 請求的協議頭，檢視是哪一種方法，如果是 POST 方法，還可能要讀取客戶端提交的資料，然後交給響應的 Handler 處理請求，handler 處理完之後準備好客戶端需要的資料，透過 Client Socket 寫給客戶端
    至此一次請求-響應過程結束

在整個過程中，我們需要了解下面三個問題：

  • 如何監聽埠？
  • 如何接受客戶端請求？
  • 如何分配 Handler 處理客戶端請求？

對 Go 而言，是透過叫 ListenAndServe 來處理這個事情的
底層細節是先初始化一個 server 物件，然後呼叫 net.Listen("tcp",addr),也就是底層使用了 TCP 協議搭建了一個服務，然後監聽我們設定的埠
原始碼如下：
image
image
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上面的原始碼也實現了 接受客戶端請求 的功能，在上面程式碼執行了監控埠之後呼叫了 srv.Serve(net.Listener)，這個函式就是處理接受客戶端的請求資訊。在這個函式中 有一個 for {}，裡面首先透過 Listener 接受請求I.Accept()，其次建立了一個 Conn c,err := srv.newConn(rw)最後單獨開了一個 goroutine go c.server() 把這個請求的資料當作引數扔給 conn 去服務。這裡就體現了高併發，使用者的每一次請求都是在一個新的 goroutine 去服務，互相不影響。

那麼最後一個問題，如何分配 handler 去處理請求的呢？
conn 首先會解析 request ：c.readRequest(),然後獲取相應的 handler ：handler := c.server.Handler 也就是我們呼叫 ListenAndServe 時候的第二個引數err := http.ListenAndServe(":9090", nil) 這裡是 nil 也就是 空，預設會獲取 handler = DefaultServeMux
那麼這個變數用來做什麼呢？其實他就是一個路由器，用它來匹配 url 跳轉到其相應的 handle 函式，我們之前呼叫程式碼的第一句就呼叫了 http.HandleFunc("/", sayhelloName) ，這個就是註冊了請求 / 的路由規則，當我們 請求的 url 為 “/” 時，路由就會轉到 sayhelloName 這個處理函式，DefaultServeMux 會呼叫 ServeHttp 方法，而這個方法內部其實就是呼叫 sayhelloName 本身，最後透過 response 的資訊返回到客戶端。

流程如圖↓
image

總結

到這裡我們對 Go 的 Web 服務工作原理有了基本的瞭解，下一節我們會繼續去學習 Go 的 http 包，詳細解剖以下里面的內容，瞭解其中的流程

關於 Golang 基礎部分 以及 計算機網路部分讀者可以參閱我的往期 blog?
Goalng：基礎複習一遍過

漫談計算機網路：網路層 ------ 重點：IP協議與網際網路路由選擇協議

以上

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