Golang中net/http包的實(shí)現(xiàn)原理是什么

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前言

Go語言自帶的net/http包提供了HTTP客戶端和服務(wù)端的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的http服務(wù)非常容易，其自帶了一些列結(jié)構(gòu)和方法來幫助開發(fā)者簡(jiǎn)化HTTP服務(wù)開發(fā)的相關(guān)流程，因此我們不需要依賴任何第三方組件就能構(gòu)建并啟動(dòng)一個(gè)高并發(fā)的HTTP服務(wù)器，

http包執(zhí)行流程

net/http包的web工作原理大致就是如下四個(gè)部分組成了：端口監(jiān)聽、請(qǐng)求解析、路由分配、響應(yīng)處理。更加代碼化的說就是：創(chuàng)建 ServerSocket， 綁定并listen，accept連接，創(chuàng)建go協(xié)程服務(wù)一個(gè)連接。

具體流程如下：

• 服務(wù)端創(chuàng)建Listen Socket，綁定并監(jiān)聽指定的IP地址和端口，等待客戶端請(qǐng)求到來； ListenAndServer(...)

• 客戶端與Listen Socket連接，確認(rèn)請(qǐng)求后，客戶端得到Client Socket,客戶端通過這個(gè)與Listen Socket 通信；srv.Server(...)

• 服務(wù)端創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程來處理客戶端請(qǐng)求，首先從Client Socket讀取Http請(qǐng)求的協(xié)議頭和數(shù)據(jù)，交給響應(yīng)的Handler處理，

• Handler處理完畢后，結(jié)果通過Client Socket寫給客戶端。c.server(...)

http包源碼分析

在上面的流程中中，起關(guān)鍵作用的函數(shù)為http.ListenAndServe，Go就是利用這個(gè)方法，實(shí)現(xiàn)了web服務(wù)中的端口監(jiān)聽、請(qǐng)求解析、路由分配、響應(yīng)處理四大功能。

端口監(jiān)聽

服務(wù)器中的http.ListenAndServer()方法啟動(dòng)服務(wù)：

func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error {
	server := &Server{Addr: addr, Handler: handler}
	return server.ListenAndServe()
}

生成Server結(jié)構(gòu)體，調(diào)用其方法ListenAndServer

func (srv *Server) ListenAndServe() error {
	if srv.shuttingDown() {
		return ErrServerClosed
	}
	addr := srv.Addr
	if addr == "" {
		addr = ":http"
	}
	ln, err := net.Listen("tcp", addr)
	if err != nil {
		return err
	}
	return srv.Serve(ln)
}

net.Listen來進(jìn)行對(duì)地址的監(jiān)聽，返回一個(gè)listener,傳遞給server.Server()方法。

func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {
	if fn := testHookServerServe; fn != nil {
		fn(srv, l) // call hook with unwrapped listener
	}

	origListener := l
	l = &onceCloseListener{Listener: l}
	defer l.Close()

	if err := srv.setupHTTP2_Serve(); err != nil {
		return err
	}

	if !srv.trackListener(&l, true) {
		return ErrServerClosed
	}
	defer srv.trackListener(&l, false)

	baseCtx := context.Background()
	if srv.BaseContext != nil {
		baseCtx = srv.BaseContext(origListener)
		if baseCtx == nil {
			panic("BaseContext returned a nil context")
		}
	}

	var tempDelay time.Duration // how long to sleep on accept failure

	ctx := context.WithValue(baseCtx, ServerContextKey, srv)
	for { //循環(huán)邏輯，接收請(qǐng)求處理
          //有新的連接
		rw, err := l.Accept()
		if err != nil {
			select {
			case <-srv.getDoneChan():
				return ErrServerClosed
			default:
			}
			if ne, ok := err.(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", err, tempDelay)
				time.Sleep(tempDelay)
				continue
			}
			return err
		}
		connCtx := ctx
		if cc := srv.ConnContext; cc != nil {
			connCtx = cc(connCtx, rw)
			if connCtx == nil {
				panic("ConnContext returned nil")
			}
		}
		tempDelay = 0
        //創(chuàng)建新的連接
		c := srv.newConn(rw)
		c.setState(c.rwc, StateNew) // before Serve can return
        //啟動(dòng)新的goroutine進(jìn)行處理
		go c.serve(connCtx)
	}
}

主要進(jìn)行了兩項(xiàng)工作，一項(xiàng)是在for死循環(huán)里面，通過l.Accept()來接受請(qǐng)求返回連接Conn，并處理相關(guān)的報(bào)錯(cuò)，根據(jù)該連接創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的goroutine來執(zhí)行conn.serve(ctx)，各個(gè)請(qǐng)求之間是相互不影響的，提高并發(fā)性能。 另一項(xiàng)工作是新建context用于管理這些生成的goroutine，context作為參數(shù)被傳入；

請(qǐng)求解析

// Serve a new connection.
func (c *conn) serve(ctx context.Context) {
    // ...
}

函數(shù)代碼比較多，就不貼出來了，具體可以到/net/http/server.go文件中查看，其中使用了defer func() {...}()匿名函數(shù)來實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤輸入和恢復(fù)、連接關(guān)閉；

該方法用于服務(wù)一個(gè)新的連接。首先，通過readRequest來讀取數(shù)據(jù)，解析請(qǐng)求中的Header、Body和一些校驗(yàn)。接著，使用serverHandler方法來處理request和response。 主要功能實(shí)現(xiàn)是serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)，其構(gòu)造serverHandler類型，并調(diào)用ServeHTTP方法；值得注意的是，這里不允許服務(wù)器同時(shí)處理多個(gè)請(qǐng)求；

路由分配

使用者注冊(cè)一個(gè)HandlerFunc，被轉(zhuǎn)為Handler

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

ServeMux的Handle方法，將會(huì)對(duì)pattern和Handler做map映射。

handler會(huì)創(chuàng)建一個(gè)鎖，同時(shí)調(diào)用match方法返回一個(gè)Handler和pattern。

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)
	}
	e := muxEntry{h: handler, pattern: pattern}
	mux.m[pattern] = e
	if pattern[len(pattern)-1] == '/' {
		mux.es = appendSorted(mux.es, e)
	}

	if pattern[0] != '/' {
		mux.hosts = true
	}
}

響應(yīng)處理

其實(shí)就是如何根據(jù)路由，找到對(duì)應(yīng)的handler。

在match方法中，對(duì)于handler，優(yōu)先查找m表，若不能找到結(jié)果，則在es表中進(jìn)行匹配，路徑長(zhǎng)的優(yōu)先匹配。

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
}

服務(wù)端處理完請(qǐng)求后，處理器可以通過ResponseWriter接口創(chuàng)建HTTP響應(yīng)，ResponseWriter接口具有如下三個(gè)方法：

type ResponseWriter interface {
	Header() Header
	Write([]byte) (int, error)
	WriteHeader(statusCode int)
}

到此，關(guān)于“Golang中net/http包的實(shí)現(xiàn)原理是什么”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！