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深入理解Go標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)-HTTP-Server的啟動(dòng)

作者：涼涼的知識(shí)庫(kù)
開(kāi)發(fā) 前端
除了Go標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中提供了http.ServeMux?還有一系列開(kāi)源庫(kù)gorilla/mux、go-chi/chi、julienschmidt/httprouter對(duì)Handler進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。每一個(gè)庫(kù)具有的能力、使用方式、性能不同，但萬(wàn)變不離其宗，都繞不開(kāi)組合模式和Handler接口。

如何用最少的代碼創(chuàng)建一個(gè)HTTP server？

package main

import (
 "net"
 "net/http"
)

func main() {
 // 方式1
 err := http.ListenAndServe(":8080", nil)
 if err != nil {
   panic(err)
 }
}

點(diǎn)開(kāi)http.ListenAndServe可以看到函數(shù)只是創(chuàng)建了Server類(lèi)型并調(diào)用server.ListenAndServe()

所以下面的和上面的代碼沒(méi)有區(qū)別

package main

import (
 "net"
 "net/http"
)

func main() {
 // 方式2
 server := &http.Server{Addr: ":8080"}
 err := server.ListenAndServe()
 if err != nil {
  panic(err)
 }
}

ListenAndServe()如其名會(huì)干兩件事

  • 監(jiān)聽(tīng)一個(gè)端口，即Listen的過(guò)程
  • 處理進(jìn)入端口的連接，即Serve的過(guò)程

所以下面的代碼和上面的代碼也沒(méi)區(qū)別

package main

import (
 "net"
 "net/http"
)

func main() {
 // 方式3
 ln, err := net.Listen("tcp", ":8080")
 if err != nil {
  panic(err)
 }

 server := &http.Server{}
 err = server.Serve(ln)
 if err != nil {
  panic(err)
 }
}

一張圖展示三種使用方式

圖片圖片

路由？no！Handler！

按上面的代碼啟動(dòng)HTTP Server沒(méi)有太大意義，因?yàn)槲覀冞€沒(méi)有設(shè)定路由，所以無(wú)法正常響應(yīng)請(qǐng)求

$ curl  127.0.0.1:8080 
404 page not found

暫停思考一下，服務(wù)器返回404是因?yàn)闆](méi)有設(shè)定路由么？no，no，no，你需要轉(zhuǎn)變一下思維。服務(wù)器返回404不是因?yàn)槲覀儧](méi)有設(shè)置路由，而是因?yàn)闆](méi)有設(shè)置請(qǐng)求的處理程序，這個(gè)處理程序在Go中叫作：Handler！

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

?? 怎么定義請(qǐng)求的處理程序？

由上可知，僅需要實(shí)現(xiàn)ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)接口即可

注意，示例代碼沒(méi)有判斷任何路由（PATH）

type handlerImp struct {
}

func (imp handlerImp) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 if r.Method == "GET" {
  w.Write([]byte("Receive GET request"))
  return
 }
 if r.Method == "POST" {
  w.Write([]byte("Receive POST request"))
  return
 }
 return
}

?? 怎么設(shè)置請(qǐng)求的處理程序？

圖片圖片

三種方式本質(zhì)上都是把自定義的Handler賦值到Server的Handler屬性中

func main() {
 // 方式1
 // err := http.ListenAndServe(":8080", handlerImp{})
 // if err != nil {
 //  panic(err)
 // }

 // 方式2
 // server := &http.Server{Addr: ":8080", Handler: handlerImp{}}
 // err := server.ListenAndServe()
 // if err != nil {
 //  panic(err)
 // }

 // 方式3
 ln, err := net.Listen("tcp", ":8080")
 if err != nil {
  panic(err)
 }

 server := &http.Server{Handler:handlerImp{}}
 err = server.Serve(ln)
 if err != nil {
  panic(err)
 }
}

?? 設(shè)置請(qǐng)求的處理程序之后的效果

handlerImp只針對(duì)Method做了不同的響應(yīng)，沒(méi)有對(duì)PATH做任何的判斷，所以無(wú)論請(qǐng)求什么樣的路徑都能拿到一個(gè)預(yù)期的響應(yīng)。

$ curl  -X POST 127.0.0.1:8080/foo
Receive POST request%  

$ curl  127.0.0.1:8080/foo/bar 
Receive GET request%

此時(shí)再體會(huì)一下這句話：我們?cè)O(shè)置的不是路由，而是設(shè)置請(qǐng)求的處理程序

再聊Handler

type handlerImp struct {
}

func (imp handlerImp) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 if r.Method == "GET" {
  w.Write([]byte("Receive GET request"))
  return
 }
 if r.Method == "POST" {
  w.Write([]byte("Receive POST request"))
  return
 }
 return
}

如上所述，無(wú)論任何PATH，任何Method等，所有的請(qǐng)求都會(huì)被handlerImp.ServeHTTP處理。

我們可以判斷PATH、Method等，根據(jù)不同的請(qǐng)求特征執(zhí)行不同的邏輯，并且全部在這一個(gè)函數(shù)中全部完成

很明顯，這違反了高內(nèi)聚，低耦合的編程范式

停下來(lái)思考下，如何編寫(xiě)一個(gè)高內(nèi)聚，低耦合的handlerImp.ServeHTTP，使之針對(duì)不同HTTP請(qǐng)求執(zhí)行不同的邏輯呢

type handlerImp struct {
}

func (imp handlerImp) handleMethodGet(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 w.Write([]byte("Receive GET request"))
 return
}

func (imp handlerImp) handleMethodPost(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 w.Write([]byte("Receive POST request"))
 return
}

func (imp handlerImp) handlePathFoo(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 w.Write([]byte("Receive path foo"))
 return
}

func (imp handlerImp) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 if r.URL.Path == "/foo" {
  imp.handlePathFoo(w, r)
  return
 }
 if r.Method == "GET" {
  imp.handleMethodGet(w, r)
  return
 }
 if r.Method == "POST" {
  imp.handleMethodPost(w, r)
  return
 }
 return
}

如果你的答案和上面的代碼類(lèi)似，那么我對(duì)于這段代碼的點(diǎn)評(píng)是：不太高明??

?? 如何編寫(xiě)一個(gè)高內(nèi)聚，低耦合的ServeHTTP，針對(duì)不同HTTP請(qǐng)求執(zhí)行不同的邏輯？

不知道你有沒(méi)有聽(tīng)過(guò)設(shè)計(jì)模式中，組合模式。沒(méi)有了解可以去了解下，或者看下圖

圖片圖片

經(jīng)過(guò)組合模式重新設(shè)計(jì)的handlerImp，已經(jīng)不再包含具體的邏輯了，它先搜索有沒(méi)有針對(duì)PATH處理的邏輯，再搜索有沒(méi)有針對(duì)Method處理的邏輯，它專(zhuān)注于邏輯分派，它是組合模式中的容器。

容器（Container）：容器接收到請(qǐng)求后會(huì)將工作分配給自己的子項(xiàng)目， 處理中間結(jié)果， 然后將最終結(jié)果返回給客戶(hù)端。

type handlerImp struct {
 pathHandlers   map[string]http.Handler
 methodHandlers map[string]http.Handler
}

func NewHandlerImp() handlerImp {
 return handlerImp{
  pathHandlers:   make(map[string]http.Handler),
  methodHandlers: make(map[string]http.Handler),
 }
}

func (imp handlerImp) AddPathHandler(path string, h http.Handler) {
 imp.pathHandlers[path] = h
}

func (imp handlerImp) AddMethodHandler(method string, h http.Handler) {
 imp.methodHandlers[method] = h
}

func (imp handlerImp) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 if h, ok := imp.pathHandlers[r.URL.Path]; ok {
  h.ServeHTTP(w, r)
  return
 }

 if h, ok := imp.methodHandlers[r.Method]; ok {
  h.ServeHTTP(w, r)
  return
 }

 return
}

重新設(shè)計(jì)的handlerImp不執(zhí)行邏輯，實(shí)際的邏輯被分離到每一個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)中，而每一個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)也都實(shí)現(xiàn)了ServeHTTP函數(shù)，即Handler接口

type PathFoo struct {
}

func (m PathFoo) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 w.Write([]byte("Receive path foo"))
 return
}

type MethodGet struct {
}

func (m MethodGet) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 w.Write([]byte("Receive GET request"))
 return
}

type MethodPost struct {
}

func (m MethodPost) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 w.Write([]byte("Receive POST request"))
 return
}

圖片圖片

再次強(qiáng)調(diào)，通過(guò)對(duì)組合模式的運(yùn)用，我們把邏輯分派的功能聚合到handlerImp，把具體的邏輯聚合到PathFoo、MethodGet、MethodPost

func main() {
 // 方式3
 ln, err := net.Listen("tcp", ":8080")
 if err != nil {
  panic(err)
 }

 h := NewHandlerImp()
 h.AddMethodHandler("GET", MethodGet{})
 h.AddMethodHandler("POST", MethodPost{})
 h.AddPathHandler("/foo", PathFoo{})

 server := &http.Server{Handler: h}
 err = server.Serve(ln)
 if err != nil {
  panic(err)
 }
}

一些Handlers

上面實(shí)現(xiàn)的handlerImp利用組合設(shè)計(jì)模式，已經(jīng)能針對(duì)Path和Method設(shè)定和處理不同的邏輯，但整體功能略顯簡(jiǎn)單。有哪些可以供我們使用且功能強(qiáng)大的Handlers呢？

http.ServeMux

Go標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中就提供了一個(gè)Handler實(shí)現(xiàn)叫作http.ServeMux

?? 當(dāng)前（go1.21.*）版本僅支持匹配Path，但目前已經(jīng)在討論支持Method匹配和占位符了：net/http: add methods and path variables to ServeMux patterns #60227[1]

使用的方式如下

http.ServeMux提供兩個(gè)函數(shù)用于注冊(cè)不同Path的處理函數(shù)

  • ServeMux.Handle 接收的是Handler接口實(shí)現(xiàn)
  • ServeMux.HandleFunc 接收的是匿名函數(shù)
type PathBar struct {
}

func (m PathBar) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 w.Write([]byte("Receive path bar"))
 return
}

func main() {
 // 方式3
 ln, err := net.Listen("tcp", ":8080")
 if err != nil {
  panic(err)
 }

 mx := http.NewServeMux()
 mx.Handle("/bar/", PathBar{})
 mx.HandleFunc("/foo", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  w.Write([]byte("Receive path foo"))
 })

 server := &http.Server{Handler: mx}
 err = server.Serve(ln)
 if err != nil {
  panic(err)
 }
}

代碼mx.Handle("/bar/", PathBar{})中/bar/由/結(jié)尾，所以它可以匹配/bar/*所有的Path

關(guān)于http.ServeMux的細(xì)節(jié)不是本篇重點(diǎn)，后續(xù)會(huì)單獨(dú)介紹

?? 默認(rèn)的Handler

因?yàn)槭菢?biāo)準(zhǔn)庫(kù)內(nèi)置的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)沒(méi)有設(shè)置http.Server.Handler屬性時(shí)，http.Server就會(huì)使用一個(gè)全局的變量DefaultServeMux *ServeMux來(lái)作為http.Server.Handler的值

var DefaultServeMux = &defaultServeMux

var defaultServeMux ServeMux

http包同時(shí)提供了兩個(gè)函數(shù)可以在DefaultServeMux注冊(cè)不同Path的處理函數(shù)

func main() {
 http.Handle("/bar/", PathBar{})
 http.HandleFunc("/foo", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  w.Write([]byte("Receive path foo"))
 })

 // 方式1
 err := http.ListenAndServe(":8080", nil)
 if err != nil {
  panic(err)
 }
}

http.Handle 接收的是Handler接口實(shí)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)的是

func Handle(pattern string, handler Handler) { DefaultServeMux.Handle(pattern, handler) }

http.HandleFunc 接收的是匿名函數(shù)，對(duì)應(yīng)的是

func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
 DefaultServeMux.HandleFunc(pattern, handler)
}

gorilla/mux[2]

gorilla/mux是一個(gè)相當(dāng)流行的第三方庫(kù)，用法這里簡(jiǎn)單寫(xiě)下

除了經(jīng)典的Handle、HandleFunc函數(shù)，gorilla/mux還提供了Methods、Schemes、Host等非常復(fù)雜的功能

但無(wú)論多復(fù)雜，其一定包含了ServeHTTP函數(shù)，即實(shí)現(xiàn)了Handler接口

func main() {
 r := mux.NewRouter()
    r.Handle("/foo/{bar}", PathBar{})
 r.Handle("/bar/", PathBar{})
 r.HandleFunc("/foo", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  w.Write([]byte("Receive path foo"))
 })
 r.Methods("GET").HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  w.Write([]byte("Receive GET request"))
 })

 // 方式1
 err := http.ListenAndServe(":8080", r)
 if err != nil {
  panic(err)
 }
}

其他

還有很多其他優(yōu)秀的mux實(shí)現(xiàn)，具體可以參考各自的官方文檔。

https://github.com/go-chi/chi star 15.9k

https://github.com/julienschmidt/httprouter star 15.6k

關(guān)于Go標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)、第三方庫(kù)中這些結(jié)構(gòu)的關(guān)系通過(guò)下圖展示

圖片圖片

再聊組合模式

無(wú)論是官方的http.ServeMux，還是一些第三方庫(kù)，實(shí)現(xiàn)上大多使用了組合設(shè)計(jì)模式

組合模式的魔力還不止于此。思考一下這個(gè)場(chǎng)景：目前已經(jīng)存在路由servemux/*，并且使用了ServeMux

mx := http.NewServeMux()
mx.Handle("/servemux/bar/", PathBar{})
mx.HandleFunc("/servemux/foo", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 w.Write([]byte("Receive servemux path foo"))
})

但此時(shí)還有另外一組路由/gorilla/*，使用了開(kāi)源庫(kù)gorilla/mux

r := mux.NewRouter()
r.Handle("/gorilla/bar/", PathBar{})
r.HandleFunc("/gorilla/foo", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    w.Write([]byte("Receive gorilla path foo"))
})

如何啟動(dòng)這樣的服務(wù)器呢？

func main() {
 mx := http.NewServeMux()
 mx.Handle("/servemux/bar/", PathBar{})
 mx.HandleFunc("/servemux/foo", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  w.Write([]byte("Receive servemux path foo"))
 })

 r := mux.NewRouter()
 r.Handle("/gorilla/bar/", PathBar{})
 r.HandleFunc("/gorilla/foo", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  w.Write([]byte("Receive gorilla path foo"))
 })

 h := http.NewServeMux()
 h.Handle("/servemux/", mx)
 h.Handle("/gorilla/", r)

 // 方式1
 err := http.ListenAndServe(":8080", h)
 if err != nil {
  panic(err)
 }
}

利用組合設(shè)計(jì)模式，h := http.NewServeMux()作為新的容器，將不同的路由分配給另外兩個(gè)容器

  • mx := http.NewServeMux()
  • r := mux.NewRouter()

圖片圖片

總結(jié)

本文主要介紹了Go http server的啟動(dòng)方式，重點(diǎn)介紹了http server的請(qǐng)求處理器

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

別看它僅包含一個(gè)方法，但在組合模式的加成下，可以實(shí)現(xiàn)千變?nèi)f化的形態(tài)。

除了Go標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中提供了http.ServeMux還有一系列開(kāi)源庫(kù)gorilla/mux、go-chi/chi、julienschmidt/httprouter對(duì)Handler進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。

每一個(gè)庫(kù)具有的能力、使用方式、性能不同，但萬(wàn)變不離其宗，都繞不開(kāi)組合模式和Handler接口

參考資料

[1]net/http: add methods and path variables to ServeMux patterns #60227: https://github.com/golang/go/discussions/60227

[2]gorilla/mux: https://github.com/gorilla/mux#gorillamux

[3]設(shè)計(jì)模式/結(jié)構(gòu)型模式/組合模式: https://refactoringguru.cn/design-patterns/composite

責(zé)任編輯：武曉燕 來(lái)源： 涼涼的知識(shí)庫(kù)
Go標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)http
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