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本文轉載自微信公眾號「HHFCodeRv」，作者haohongfan。轉載本文請聯(lián)系HHFCodeRv公眾號。

gin 是目前 Go 里面使用最廣泛的框架之一了，弄清楚 gin 框架的原理，有助于我們更好的使用 gin。這個系列 gin 源碼閱讀會逐步講明白 gin 的原理，歡迎關注后續(xù)文章。

gin 概覽

想弄清楚 gin, 需要弄明白以下幾個問題:

• request數據是如何流轉的
• gin框架到底扮演了什么角色
• 請求從gin流入net/http, 最后又是如何回到gin中
• gin的context為何能承擔起來復雜的需求
• gin的路由算法
• gin的中間件是什么
• gin的Engine具體是個什么東西
• net/http的requeset, response都提供了哪些有用的東西

從gin的官方第一個demo入手.

package main 
 
import "github.com/gin-gonic/gin" 
 
func main() { 
    r := gin.Default() 
    r.GET("/ping", func(c *gin.Context) { 
        c.JSON(200, gin.H{ 
          "message": "pong", 
        }) 
    }) 
    r.Run() // listen and serve on 0.0.0.0:8080 
} 

r.Run() 的源碼:

func (engine *Engine) Run(addr ...string) (err error) { 
    defer func() { debugPrintError(err) }() 
 
    address := resolveAddress(addr) 
    debugPrint("Listening and serving HTTP on %s\n", address) 
    err = http.ListenAndServe(address, engine) 
    return 
} 

看到開始調用的是 http.ListenAndServe(address, engine), 這個函數是net/http的函數， 然后請求數據就在net/http開始流轉.

Request 數據是如何流轉的

先不使用gin, 直接使用net/http來處理http請求

func main() { 
    http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { 
        w.Write([]byte("Hello World")) 
    }) 
 
    if err := http.ListenAndServe(":8000", nil); err != nil { 
        fmt.Println("start http server fail:", err) 
    } 
} 

在瀏覽器中輸入localhost:8000, 會看到Hello World. 下面利用這個簡單demo看下request的流轉流程.

HTTP是如何建立起來的

簡單的說一下http請求是如何建立起來的(需要有基本的網絡基礎, 可以找相關的書籍查看, 推薦看UNIX網絡編程卷1：套接字聯(lián)網API)

TCP/IP 五層模型

socket建立過程

在TCP/IP五層模型下, HTTP位于應用層, 需要有傳輸層來承載HTTP協(xié)議. 傳輸層比較常見的協(xié)議是TCP,UDP, SCTP等. 由于UDP不可靠, SCTP有自己特殊的運用場景, 所以一般情況下HTTP是由TCP協(xié)議承載的(可以使用wireshark抓包然后查看各層協(xié)議)

使用TCP協(xié)議的話, 就會涉及到TCP是如何建立起來的. 面試中能夠常遇到的名詞三次握手, 四次揮手就是在這里產生的. 具體的建立流程就不在陳述了, 大概流程就是圖中左半邊

所以說, 要想能夠對客戶端http請求進行回應的話, 就首先需要建立起來TCP連接, 也就是socket. 下面要看下net/http是如何建立起來socket?

net/http 是如何建立 socket 的

從圖上可以看出, 不管server代碼如何封裝, 都離不開bind,listen,accept這些函數. 就從上面這個簡單的demo入手查看源碼.

func main() { 
    http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { 
        w.Write([]byte("Hello World")) 
    }) 
 
    if err := http.ListenAndServe(":8000", nil); err != nil { 
        fmt.Println("start http server fail:", err) 
    } 
} 

注冊路由

http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { 
    w.Write([]byte("Hello World")) 
}) 

這段代碼是在注冊一個路由及這個路由的handler到DefaultServeMux中

// server.go:L2366-2388 
func (mux *ServeMux) Handle(pattern string, handler Handler) { 
    mux.mu.Lock() 
    defer mux.mu.Unlock() 
 
    if pattern == "" { 
        panic("http: invalid pattern") 
    } 
    if handler == nil { 
        panic("http: nil handler") 
    } 
    if _, exist := mux.m[pattern]; exist { 
        panic("http: multiple registrations for " + pattern) 
    } 
 
    if mux.m == nil { 
        mux.m = make(map[string]muxEntry) 
    } 
    mux.m[pattern] = muxEntry{h: handler, pattern: pattern} 
 
    if pattern[0] != '/' { 
        mux.hosts = true 
    } 
} 

可以看到這個路由注冊太過簡單了, 也就給gin, iris, echo等框架留下了擴展的空間, 后面詳細說這個東西

服務監(jiān)聽及響應

上面路由已經注冊到net/http了, 下面就該如何建立socket了, 以及最后又如何取到已經注冊到的路由, 將正確的響應信息從handler中取出來返回給客戶端

1.創(chuàng)建 socket

if err := http.ListenAndServe(":8000", nil); err != nil { 
    fmt.Println("start http server fail:", err) 
} 

// net/http/server.go:L3002-3005 
func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error { 
    server := &Server{Addr: addr, Handler: handler} 
    return server.ListenAndServe() 
} 

// net/http/server.go:L2752-2765 
func (srv *Server) ListenAndServe() error { 
    // ... 省略代碼 
    ln, err := net.Listen("tcp", addr) // <-----看這里listen 
    if err != nil { 
      return err 
    } 
    return srv.Serve(tcpKeepAliveListener{ln.(*net.TCPListener)}) 
} 

2.Aaccept 等待客戶端鏈接

// net/http/server.go:L2805-2853 
func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error { 
    // ... 省略代碼 
    for { 
      rw, e := l.Accept() // <----- 看這里accept 
      if e != nil { 
        select { 
        case <-srv.getDoneChan(): 
          return ErrServerClosed 
        default: 
        } 
        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) 
      c.setState(c.rwc, StateNew) // before Serve can return 
      go c.serve(ctx) // <--- 看這里 
    } 
} 

3. 提供回調接口 ServeHTTP

// net/http/server.go:L1739-1878 
func (c *conn) serve(ctx context.Context) { 
    // ... 省略代碼 
    serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req) 
    w.cancelCtx() 
    if c.hijacked() { 
      return 
    } 
    w.finishRequest() 
    // ... 省略代碼 
} 

// net/http/server.go:L2733-2742 
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) 
} 

// net/http/server.go:L2352-2362 
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) // <--- 看這里 
    h.ServeHTTP(w, r) 
} 

4. 回調到實際要執(zhí)行的 ServeHTTP

// net/http/server.go:L1963-1965 
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) { 
   f(w, r) 
} 

這基本是整個過程的代碼了.

1. ln, err := net.Listen("tcp", addr)做了初試化了socket, bind, listen的操作.
2. rw, e := l.Accept()進行accept, 等待客戶端進行連接
3. go c.serve(ctx) 啟動新的goroutine來處理本次請求. 同時主goroutine繼續(xù)等待客戶端連接, 進行高并發(fā)操作
4. h, _ := mux.Handler(r) 獲取注冊的路由, 然后拿到這個路由的handler, 然后將處理結果返回給客戶端

從這里也能夠看出來, net/http基本上提供了全套的服務.

為什么會出現很多go框架

// net/http/server.go:L2218-2238 
func (mux *ServeMux) match(path string) (h Handler, pattern string) { 
    // Check for exact match first. 
    v, ok := mux.m[path] 
    if ok { 
        return v.h, v.pattern 
    } 
 
    // Check for longest valid match. 
    var n = 0 
    for k, v := range mux.m { 
      if !pathMatch(k, path) { 
          continue 
      } 
      if h == nil || len(k) > n { 
          n = len(k) 
          h = v.h 
          pattern = v.pattern 
      } 
    } 
    return 
} 

從這段函數可以看出來, 匹配規(guī)則過于簡單, 當能匹配到路由的時候就返回其對應的handler, 當不能匹配到時就返回/. net/http的路由匹配根本就不符合 RESTful 的規(guī)則，遇到稍微復雜一點的需求時，這個簡單的路由匹配規(guī)則簡直就是噩夢。

所以基本所有的go框架干的最主要的一件事情就是重寫net/http的route。我們直接說 gin就是一個 httprouter 也不過分, 當然gin也提供了其他比較主要的功能, 后面會一一介紹。

綜述, net/http基本已經提供http服務的70%的功能, 那些號稱賊快的go框架, 基本上都是提供一些功能, 讓我們能夠更好的處理客戶端發(fā)來的請求. 如果你有興趣的話，也可以基于 net/http 做一個 Go 框架出來。