fix bug #150
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astaxie
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03.2.md
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03.2.md
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# 3.2 GO搭建一个web服务器
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前面小节已经介绍了Web是基于http协议的一个服务，Go语言里面提供了一个完善的net/http包，通过http包可以很方便的就搭建起来一个可以运行的web服务。同时使用这个包能很简单地对web的路由，静态文件，模版，cookie等数据进行设置和操作。
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## http包建立web服务器
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package main
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import (
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"fmt"
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"net/http"
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"strings"
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"log"
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)
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func sayhelloName(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
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r.ParseForm() //解析参数，默认是不会解析的
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fmt.Println(r.Form) //这些信息是输出到服务器端的打印信息
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fmt.Println("path", r.URL.Path)
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fmt.Println("scheme", r.URL.Scheme)
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fmt.Println(r.Form["url_long"])
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for k, v := range r.Form {
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fmt.Println("key:", k)
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fmt.Println("val:", strings.Join(v, ""))
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}
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fmt.Fprintf(w, "Hello astaxie!") //这个写入到w的是输出到客户端的
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}
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func main() {
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http.HandleFunc("/", sayhelloName) //设置访问的路由
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err := http.ListenAndServe(":9090", nil) //设置监听的端口
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if err != nil {
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log.Fatal("ListenAndServe: ", err)
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}
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}
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上面这个代码，我们build之后，然后执行web.exe,这个时候其实已经在9090端口监听tcp链接请求了。
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在浏览器输入`http://localhost:9090`
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可以看到浏览器页面输出了`Hello astaxie!`
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可以换一个地址试试：`http://localhost:9090/?url_long=111&url_long=222`
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看看浏览器输出的是什么，服务器输出的是什么？
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在服务器端输出的信息如下：
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图3.8 用户访问Web之后服务器端打印的信息
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我们看到上面的代码，要编写一个web服务器很简单，只要调用http包的两个函数就可以了。
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>如果你以前是PHP程序员，那你也许就会问，我们的nginx、apache服务器不需要吗？Go就是不需要这些，因为他直接就监听tcp端口了，做了nginx做的事情，然后sayhelloName这个其实就是我们写的逻辑函数了，跟php里面的控制层（controller）函数类似。
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>如果你以前是python程序员，那么你一定听说过tornado，这个代码和他是不是很像，对，没错，go就是拥有类似python这样动态语言的特性，写web应用很方便。
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>如果你以前是ruby程序员，会发现和ROR的/script/server启动有点类似。
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我们看到Go通过简单的几行代码就已经运行起来一个web服务了，而且这个Web服务内部有支持高并发的特性，我将会在接下来的两个小节里面详细的讲解一下go是如何实现Web高并发的。
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## links
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* [目录](<preface.md>)
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* 上一节: [Web工作方式](<03.1.md>)
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* 下一节: [Go如何使得web工作](<03.3.md>)
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# 3.2 GO搭建一个web服务器
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前面小节已经介绍了Web是基于http协议的一个服务，Go语言里面提供了一个完善的net/http包，通过http包可以很方便的就搭建起来一个可以运行的web服务。同时使用这个包能很简单地对web的路由，静态文件，模版，cookie等数据进行设置和操作。
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## http包建立web服务器
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package main
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import (
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"fmt"
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"net/http"
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"strings"
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"log"
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)
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func sayhelloName(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
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r.ParseForm() //解析参数，默认是不会解析的
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fmt.Println(r.Form) //这些信息是输出到服务器端的打印信息
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fmt.Println("path", r.URL.Path)
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fmt.Println("scheme", r.URL.Scheme)
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fmt.Println(r.Form["url_long"])
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for k, v := range r.Form {
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fmt.Println("key:", k)
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fmt.Println("val:", strings.Join(v, ""))
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}
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fmt.Fprintf(w, "Hello astaxie!") //这个写入到w的是输出到客户端的
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}
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func main() {
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http.HandleFunc("/", sayhelloName) //设置访问的路由
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err := http.ListenAndServe(":9090", nil) //设置监听的端口
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if err != nil {
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log.Fatal("ListenAndServe: ", err)
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}
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}
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上面这个代码，我们build之后，然后执行web.exe,这个时候其实已经在9090端口监听http链接请求了。
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在浏览器输入`http://localhost:9090`
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可以看到浏览器页面输出了`Hello astaxie!`
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可以换一个地址试试：`http://localhost:9090/?url_long=111&url_long=222`
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看看浏览器输出的是什么，服务器输出的是什么？
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在服务器端输出的信息如下：
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图3.8 用户访问Web之后服务器端打印的信息
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我们看到上面的代码，要编写一个web服务器很简单，只要调用http包的两个函数就可以了。
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>如果你以前是PHP程序员，那你也许就会问，我们的nginx、apache服务器不需要吗？Go就是不需要这些，因为他直接就监听tcp端口了，做了nginx做的事情，然后sayhelloName这个其实就是我们写的逻辑函数了，跟php里面的控制层（controller）函数类似。
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>如果你以前是python程序员，那么你一定听说过tornado，这个代码和他是不是很像，对，没错，go就是拥有类似python这样动态语言的特性，写web应用很方便。
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>如果你以前是ruby程序员，会发现和ROR的/script/server启动有点类似。
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我们看到Go通过简单的几行代码就已经运行起来一个web服务了，而且这个Web服务内部有支持高并发的特性，我将会在接下来的两个小节里面详细的讲解一下go是如何实现Web高并发的。
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## links
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* [目录](<preface.md>)
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* 上一节: [Web工作方式](<03.1.md>)
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* 下一节: [Go如何使得web工作](<03.3.md>)
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03.3.md
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# 3.3 Go如何使得Web工作
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前面小节介绍了如何通过Go搭建一个Web服务，我们可以看到简单应用一个net/http包就方便的搭建起来了。那么Go在底层到底是怎么做的呢？万变不离其宗，Go的Web服务工作也离不开我们第一小节介绍的Web工作方式。
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## web工作方式的几个概念
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以下均是服务器端的几个概念
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Request：用户请求的信息，用来解析用户的请求信息，包括post、get、cookie、url等信息
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Response：服务器需要反馈给客户端的信息
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Conn：用户的每次请求链接
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Handler：处理请求和生成返回信息的处理逻辑
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## 分析http包运行机制
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如下图所示，是Go实现Web服务的工作模式的流程图
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图3.9 http包执行流程
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1. 创建Listen Socket, 监听指定的端口, 等待客户端请求到来。
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2. Listen Socket接受客户端的请求, 得到Client Socket, 接下来通过Client Socket与客户端通信。
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3. 处理客户端的请求, 首先从Client Socket读取HTTP请求的协议头, 如果是POST方法, 还可能要读取客户端提交的数据, 然后交给相应的handler处理请求, handler处理完毕准备好客户端需要的数据, 通过Client Socket写给客户端。
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这整个的过程里面我们只要了解清楚下面三个问题，也就知道Go是如何让Web运行起来了
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- 如何监听端口？
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- 如何接收客户端请求？
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- 如何分配handler？
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前面小节的代码里面我们可以看到，Go是通过一个函数来操作这个事情的`ListenAndServe`来监听起来的，这个底层其实这样处理的：初始化一个server对象，然后调用了`net.Listen("tcp", addr)`，也就是底层用TCP协议搭建了一个服务，然后监控我们设置的端口。
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||||
监控之后如何接收客户端的请求呢？上面代码执行监控端口之后，调用了`srv.Serve(net.Listener)`函数，这个函数就是处理接收客户端的请求信息。这个函数里面起了一个`for{}`，首先通过Listener接收请求，其次创建一个Conn，最后单独开了一个goroutine，把这个请求的数据当做参数扔给这个conn去服务：`go c.serve()`。这个就是高并发体现了，用户的每一次请求都是在一个新的goroutine去服务，相互不影响。
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||||
那么如何具体分配到相应的函数来处理请求呢？conn首先会解析request:`c.readRequest()`,然后获取相应的handler:`handler := c.server.Handler`，也就是我们刚才在调用函数`ListenAndServe`时候的第二个参数，我们前面例子传递的是nil，也就是为空，那么默认获取`handler = DefaultServeMux`,那么这个变量用来做什么的呢？对，这个变量就是一个路由器，它用来匹配url跳转到其相应的handle函数，那么这个我们有设置过吗?有，我们调用的代码里面第一句不是调用了`http.HandleFunc("/", sayhelloName)`嘛。这个作用就是注册了请求`/`的路由规则，当请求uri为"/"，路由就会转到函数sayhelloName，DefaultServeMux会调用ServeHTTP方法，这个方法内部其实就是调用sayhelloName本身，最后通过写入response的信息反馈到客户端。
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详细的整个流程如下图所示：
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图3.10 一个http连接处理流程
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至此我们的三个问题已经全部得到了解答，你现在对于Go如何让Web跑起来的是否已经基本了解呢？
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## links
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* [目录](<preface.md>)
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* 上一节: [GO搭建一个简单的web服务](<03.2.md>)
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||||
* 下一节: [Go的http包详解](<03.4.md>)
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# 3.3 Go如何使得Web工作
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前面小节介绍了如何通过Go搭建一个Web服务，我们可以看到简单应用一个net/http包就方便的搭建起来了。那么Go在底层到底是怎么做的呢？万变不离其宗，Go的Web服务工作也离不开我们第一小节介绍的Web工作方式。
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## web工作方式的几个概念
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以下均是服务器端的几个概念
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Request：用户请求的信息，用来解析用户的请求信息，包括post、get、cookie、url等信息
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Response：服务器需要反馈给客户端的信息
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Conn：用户的每次请求链接
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Handler：处理请求和生成返回信息的处理逻辑
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## 分析http包运行机制
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如下图所示，是Go实现Web服务的工作模式的流程图
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图3.9 http包执行流程
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1. 创建Listen Socket, 监听指定的端口, 等待客户端请求到来。
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2. Listen Socket接受客户端的请求, 得到Client Socket, 接下来通过Client Socket与客户端通信。
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3. 处理客户端的请求, 首先从Client Socket读取HTTP请求的协议头, 如果是POST方法, 还可能要读取客户端提交的数据, 然后交给相应的handler处理请求, handler处理完毕准备好客户端需要的数据, 通过Client Socket写给客户端。
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这整个的过程里面我们只要了解清楚下面三个问题，也就知道Go是如何让Web运行起来了
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- 如何监听端口？
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- 如何接收客户端请求？
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- 如何分配handler？
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前面小节的代码里面我们可以看到，Go是通过一个函数`ListenAndServe`来处理这些事情的，这个底层其实这样处理的：初始化一个server对象，然后调用了`net.Listen("tcp", addr)`，也就是底层用TCP协议搭建了一个服务，然后监控我们设置的端口。
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下面代码来自Go的http包的源码，通过下面的代码我们可以看到整个的http处理过程：
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func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {
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defer l.Close()
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var tempDelay time.Duration // how long to sleep on accept failure
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for {
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rw, e := l.Accept()
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if e != nil {
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if ne, ok := e.(net.Error); ok && ne.Temporary() {
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if tempDelay == 0 {
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tempDelay = 5 * time.Millisecond
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} else {
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tempDelay *= 2
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}
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if max := 1 * time.Second; tempDelay > max {
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||||
tempDelay = max
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}
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log.Printf("http: Accept error: %v; retrying in %v", e, tempDelay)
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||||
time.Sleep(tempDelay)
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continue
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}
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return e
|
||||
}
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tempDelay = 0
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if srv.ReadTimeout != 0 {
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rw.SetReadDeadline(time.Now().Add(srv.ReadTimeout))
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}
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||||
if srv.WriteTimeout != 0 {
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||||
rw.SetWriteDeadline(time.Now().Add(srv.WriteTimeout))
|
||||
}
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||||
c, err := srv.newConn(rw)
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||||
if err != nil {
|
||||
continue
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||||
}
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go c.serve()
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}
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panic("not reached")
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}
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监控之后如何接收客户端的请求呢？上面代码执行监控端口之后，调用了`srv.Serve(net.Listener)`函数，这个函数就是处理接收客户端的请求信息。这个函数里面起了一个`for{}`，首先通过Listener接收请求，其次创建一个Conn，最后单独开了一个goroutine，把这个请求的数据当做参数扔给这个conn去服务：`go c.serve()`。这个就是高并发体现了，用户的每一次请求都是在一个新的goroutine去服务，相互不影响。
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那么如何具体分配到相应的函数来处理请求呢？conn首先会解析request:`c.readRequest()`,然后获取相应的handler:`handler := c.server.Handler`，也就是我们刚才在调用函数`ListenAndServe`时候的第二个参数，我们前面例子传递的是nil，也就是为空，那么默认获取`handler = DefaultServeMux`,那么这个变量用来做什么的呢？对，这个变量就是一个路由器，它用来匹配url跳转到其相应的handle函数，那么这个我们有设置过吗?有，我们调用的代码里面第一句不是调用了`http.HandleFunc("/", sayhelloName)`嘛。这个作用就是注册了请求`/`的路由规则，当请求uri为"/"，路由就会转到函数sayhelloName，DefaultServeMux会调用ServeHTTP方法，这个方法内部其实就是调用sayhelloName本身，最后通过写入response的信息反馈到客户端。
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详细的整个流程如下图所示：
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图3.10 一个http连接处理流程
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至此我们的三个问题已经全部得到了解答，你现在对于Go如何让Web跑起来的是否已经基本了解呢？
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## links
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* [目录](<preface.md>)
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* 上一节: [GO搭建一个简单的web服务](<03.2.md>)
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* 下一节: [Go的http包详解](<03.4.md>)
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# 3.4 Go的http包详解
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前面小节介绍了Go怎么样实现了Web工作模式的一个流程，这一小节，我们将详细地解剖一下http包，看它到底是怎样实现整个过程的。
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Go的http有两个核心功能：Conn、ServeMux
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## Conn的goroutine
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与我们一般编写的http服务器不同, Go为了实现高并发和高性能, 使用了goroutines来处理Conn的读写事件, 这样每个请求都能保持独立，相互不会阻塞，可以高效的响应网络事件。这是Go高效的保证。
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Go在等待客户端请求里面是这样写的：
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c, err := srv.newConn(rw)
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if err != nil {
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continue
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}
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go c.serve()
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这里我们可以看到客户端的每次请求都会创建一个Conn，这个Conn里面保存了该次请求的信息，然后再传递到对应的handler，该handler中便可以读取到相应的header信息，这样保证了每个请求的独立性。
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## ServeMux的自定义
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我们前面小节讲述conn.server的时候，其实内部是调用了http包默认的路由器，通过路由器把本次请求的信息传递到了后端的处理函数。那么这个路由器是怎么实现的呢？
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它的结构如下：
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type ServeMux struct {
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mu sync.RWMutex //锁，由于请求涉及到并发处理，因此这里需要一个锁机制
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m map[string]muxEntry // 路由规则，一个string对应一个mux实体，这里的string就是注册的路由表达式
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}
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下面看一下muxEntry
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type muxEntry struct {
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explicit bool // 是否精确匹配
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||||
h Handler // 这个路由表达式对应哪个handler
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}
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接着看一下Handler的定义
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type Handler interface {
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ServeHTTP(ResponseWriter, *Request) // 路由实现器
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}
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Handler是一个接口，但是前一小节中的`sayhelloName`函数并没有实现ServeHTTP这个接口，为什么能添加呢？原来在http包里面还定义了一个类型`HandlerFunc`,我们定义的函数`sayhelloName`就是这个HandlerFunc调用之后的结果，这个类型默认就实现了ServeHTTP这个接口，即我们调用了HandlerFunc(f),类似强制类型转换f成为HandlerFunc类型，这样f就拥有了ServHTTP方法。
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||||
type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)
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||||
// ServeHTTP calls f(w, r).
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func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
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||||
f(w, r)
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}
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||||
路由器里面存储好了相应的路由规则之后，那么具体的请求又是怎么分发的呢？
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||||
路由器接收到请求之后调用`mux.handler(r).ServeHTTP(w, r)`
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||||
也就是调用对应路由的handler的ServerHTTP接口，那么mux.handler(r)怎么处理的呢？
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func (mux *ServeMux) handler(r *Request) Handler {
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||||
mux.mu.RLock()
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||||
defer mux.mu.RUnlock()
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// Host-specific pattern takes precedence over generic ones
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||||
h := mux.match(r.Host + r.URL.Path)
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||||
if h == nil {
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||||
h = mux.match(r.URL.Path)
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}
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||||
if h == nil {
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||||
h = NotFoundHandler()
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||||
}
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||||
return h
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}
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||||
原来他是根据用户请求的URL和路由器里面存储的map去匹配的，当匹配到之后返回存储的handler，调用这个handler的ServHTTP接口就可以执行到相应的函数了。
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||||
通过上面这个介绍，我们了解了整个路由过程，Go其实支持外部实现的路由器 `ListenAndServe`的第二个参数就是用以配置外部路由器的，它是一个Handler接口，即外部路由器只要实现了Handler接口就可以,我们可以在自己实现的路由器的ServHTTP里面实现自定义路由功能。
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如下代码所示，我们自己实现了一个简易的路由器
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package main
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import (
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||||
"fmt"
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"net/http"
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||||
)
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type MyMux struct {
|
||||
}
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||||
func (p *MyMux) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
|
||||
if r.URL.Path == "/" {
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||||
sayhelloName(w, r)
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
http.NotFound(w, r)
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
|
||||
func sayhelloName(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
|
||||
fmt.Fprintf(w, "Hello myroute!")
|
||||
}
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||||
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||||
func main() {
|
||||
mux := &MyMux{}
|
||||
http.ListenAndServe(":9090", mux)
|
||||
}
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||||
## Go代码的执行流程
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通过对http包的分析之后，现在让我们来梳理一下整个的代码执行过程。
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- 首先调用Http.HandleFunc
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按顺序做了几件事：
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1 调用了DefaultServerMux的HandleFunc
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2 调用了DefaultServerMux的Handle
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||||
3 往DefaultServeMux的map[string]muxEntry中增加对应的handler和路由规则
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||||
- 其次调用http.ListenAndServe(":9090", nil)
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||||
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||||
按顺序做了几件事情：
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||||
1 实例化Server
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||||
2 调用Server的ListenAndServe()
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||||
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||||
3 调用net.Listen("tcp", addr)监听端口
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||||
4 启动一个for循环，在循环体中Accept请求
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||||
5 对每个请求实例化一个Conn，并且开启一个goroutine为这个请求进行服务go c.serve()
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||||
6 读取每个请求的内容w, err := c.readRequest()
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||||
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||||
7 判断handler是否为空，如果没有设置handler（这个例子就没有设置handler），handler就设置为DefaultServeMux
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||||
8 调用handler的ServeHttp
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||||
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||||
9 在这个例子中，下面就进入到DefaultServerMux.ServeHttp
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||||
10 根据request选择handler，并且进入到这个handler的ServeHTTP
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||||
mux.handler(r).ServeHTTP(w, r)
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||||
11 选择handler：
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||||
A 判断是否有路由能满足这个request（循环遍历ServerMux的muxEntry）
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||||
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||||
B 如果有路由满足，调用这个路由handler的ServeHttp
|
||||
|
||||
C 如果没有路由满足，调用NotFoundHandler的ServeHttp
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## links
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* [目录](<preface.md>)
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* 上一节: [Go如何使得web工作](<03.3.md>)
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||||
* 下一节: [小结](<03.5.md>)
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# 3.4 Go的http包详解
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前面小节介绍了Go怎么样实现了Web工作模式的一个流程，这一小节，我们将详细地解剖一下http包，看它到底是怎样实现整个过程的。
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Go的http有两个核心功能：Conn、ServeMux
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## Conn的goroutine
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与我们一般编写的http服务器不同, Go为了实现高并发和高性能, 使用了goroutines来处理Conn的读写事件, 这样每个请求都能保持独立，相互不会阻塞，可以高效的响应网络事件。这是Go高效的保证。
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Go在等待客户端请求里面是这样写的：
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c, err := srv.newConn(rw)
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if err != nil {
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continue
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}
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go c.serve()
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这里我们可以看到客户端的每次请求都会创建一个Conn，这个Conn里面保存了该次请求的信息，然后再传递到对应的handler，该handler中便可以读取到相应的header信息，这样保证了每个请求的独立性。
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## ServeMux的自定义
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我们前面小节讲述conn.server的时候，其实内部是调用了http包默认的路由器，通过路由器把本次请求的信息传递到了后端的处理函数。那么这个路由器是怎么实现的呢？
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它的结构如下：
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type ServeMux struct {
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mu sync.RWMutex //锁，由于请求涉及到并发处理，因此这里需要一个锁机制
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m map[string]muxEntry // 路由规则，一个string对应一个mux实体，这里的string就是注册的路由表达式
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}
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下面看一下muxEntry
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type muxEntry struct {
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explicit bool // 是否精确匹配
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h Handler // 这个路由表达式对应哪个handler
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}
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接着看一下Handler的定义
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type Handler interface {
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ServeHTTP(ResponseWriter, *Request) // 路由实现器
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}
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Handler是一个接口，但是前一小节中的`sayhelloName`函数并没有实现ServeHTTP这个接口，为什么能添加呢？原来在http包里面还定义了一个类型`HandlerFunc`,我们定义的函数`sayhelloName`就是这个HandlerFunc调用之后的结果，这个类型默认就实现了ServeHTTP这个接口，即我们调用了HandlerFunc(f),强制类型转换f成为HandlerFunc类型，这样f就拥有了ServHTTP方法。
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type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)
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// ServeHTTP calls f(w, r).
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func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
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f(w, r)
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}
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路由器里面存储好了相应的路由规则之后，那么具体的请求又是怎么分发的呢？
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路由器接收到请求之后调用`mux.handler(r).ServeHTTP(w, r)`
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也就是调用对应路由的handler的ServerHTTP接口，那么mux.handler(r)怎么处理的呢？
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func (mux *ServeMux) handler(r *Request) Handler {
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mux.mu.RLock()
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defer mux.mu.RUnlock()
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// Host-specific pattern takes precedence over generic ones
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h := mux.match(r.Host + r.URL.Path)
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if h == nil {
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h = mux.match(r.URL.Path)
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}
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if h == nil {
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h = NotFoundHandler()
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}
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return h
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}
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原来他是根据用户请求的URL和路由器里面存储的map去匹配的，当匹配到之后返回存储的handler，调用这个handler的ServHTTP接口就可以执行到相应的函数了。
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通过上面这个介绍，我们了解了整个路由过程，Go其实支持外部实现的路由器 `ListenAndServe`的第二个参数就是用以配置外部路由器的，它是一个Handler接口，即外部路由器只要实现了Handler接口就可以,我们可以在自己实现的路由器的ServHTTP里面实现自定义路由功能。
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如下代码所示，我们自己实现了一个简易的路由器
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package main
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import (
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"fmt"
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"net/http"
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)
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type MyMux struct {
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}
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func (p *MyMux) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
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if r.URL.Path == "/" {
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sayhelloName(w, r)
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return
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}
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http.NotFound(w, r)
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return
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}
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func sayhelloName(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
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fmt.Fprintf(w, "Hello myroute!")
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}
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func main() {
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mux := &MyMux{}
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http.ListenAndServe(":9090", mux)
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}
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## Go代码的执行流程
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通过对http包的分析之后，现在让我们来梳理一下整个的代码执行过程。
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- 首先调用Http.HandleFunc
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按顺序做了几件事：
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1 调用了DefaultServerMux的HandleFunc
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2 调用了DefaultServerMux的Handle
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3 往DefaultServeMux的map[string]muxEntry中增加对应的handler和路由规则
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- 其次调用http.ListenAndServe(":9090", nil)
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按顺序做了几件事情：
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1 实例化Server
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2 调用Server的ListenAndServe()
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3 调用net.Listen("tcp", addr)监听端口
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4 启动一个for循环，在循环体中Accept请求
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5 对每个请求实例化一个Conn，并且开启一个goroutine为这个请求进行服务go c.serve()
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6 读取每个请求的内容w, err := c.readRequest()
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7 判断handler是否为空，如果没有设置handler（这个例子就没有设置handler），handler就设置为DefaultServeMux
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8 调用handler的ServeHttp
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9 在这个例子中，下面就进入到DefaultServerMux.ServeHttp
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10 根据request选择handler，并且进入到这个handler的ServeHTTP
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mux.handler(r).ServeHTTP(w, r)
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11 选择handler：
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A 判断是否有路由能满足这个request（循环遍历ServerMux的muxEntry）
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B 如果有路由满足，调用这个路由handler的ServeHttp
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C 如果没有路由满足，调用NotFoundHandler的ServeHttp
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## links
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* [目录](<preface.md>)
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* 上一节: [Go如何使得web工作](<03.3.md>)
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* 下一节: [小结](<03.5.md>)
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