基于net/http框架个部分总结

适用框架:golf、echo、gin、dotweb、iris、beego。

golang大部分框架都是基于标准库net/http包现实,fasthttp框架就是自己解析http协议,从新实现了类似net/http包的功能。

通常框架包含的部分有Application、Context、Request、Response、Router、Middleware、Logger、Binder、Render、View、Session、Cache这些部分,一般都是有部分,不过前五个是一定存在。

以下列出了各框架主要部分定义位置:

golf echo gin dotweb iris beego
Application app.go echo.go gin.go dotweb.go iris.go app.go
Context context.go context.go context.go context.go context.go context.go
Request http.Request http.Request http.Request request.go http.Request input.go
Response http.ResponseWriter response.go response_writer_1.8.go response.go response_writer.go output.go
Router router.go router.go routergroup.go router.go router.go router.go
Middleware middleware.go echo.go gin.go middleware.go handler.go app.go
Logger log.go logger.go logger.go log.go
Binder bind.go binding.go bind.go
Render render.go render.go
View view.go engine.go
Session session.go session.go session.go session.go
Cache cache.go cache.go cache.go
Websocket websocket.go server.go
MVC controller.go controller.go

源码解析:golf

Application

application一般都是框架的主体,通常XXX框架的主体叫做XXX,当然也有叫App、Application、Server的实现,具体情况不你一致,不过一般都是叫XXX,源码就是XXX.go。

这部分一般都会实现两个方法Start() errorServeHTTP(ResponseWriter, *Request)

Start() error一般是框架的启动函数,用来启动服务,名称可能会是Run,创建一个http.Server对象,设置TLS相关等配置,然后启动服务,当然也会出现Shutdown方法。

ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)函数实现http.Handler接口,一般框架都是使用http.Server对象来启动的服务,所以需要实现此方法。

此本方法大概就三步,Init、Handle、Release。

第一步Init,一般就是初始化Context对象,其中包括Request和Response的初始化Reset,使用ResponseWriter*Request对象来初始化,通常会使用Sync.Pool来回收释放减少GC。

第二步Handle,通常就是框架处理请求,其中一定包含路由处理,使用路由匹配出对应的Handler来处理当前请求。

第三步释放Context等对象。

简单实现:

Router简单实现

// 定义Application
type Application struct {
    mux        *Router
    pool    sync.Pool
}

func NewApplication() *Application{
    return &Application{
        mux:    new(Router),
        pool:    sync.Pool{
            New:    func() interface{} {
                return &Context{}
            },
        }
    }
}

// 注册一个GET请求方法,其他类型
func (app *Application) Get(path string, handle HandleFunc) {
    app.RegisterFunc("GET", path, handle)
}

// 调用路由注册一个请求
func (app *Application) RegisterFunc(method string, path string, handle HandleFunc)  {
    app.router.RegisterFunc(method, path, handle)
}

// 启动Application
func (app *Application) Start(addr string) error {
    // 创建一个http.Server并启动
    return http.Server{
        Addr:        addr,
        Handler:    app,
    }.ListenAndServe()
}

// 实现http.Handler接口,并出去net/http请求。
func (app *Application) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    // 创建一个ctx对象
    ctx := app.pool.Get().(*Context)
    // 初始化ctx
    ctx.Reset(w, r)    
    // 路由器匹配请求并处理ctx
    app.router.Match(r.Method, r.URL.Path)(ctx)
    // 回收ctx
    app.pool.Put(ctx)
}

Context

Context包含Request和Response两部分,Request部分是请求,Response是响应。Context的各种方法基本都是围绕Request和Response来实现来,通常就是各种请求信息的获取和写入的封装。

简单实现:

// Context简单实现使用结构体,不使用接口,如有其他需要可继续增加方法。
type Context struct {
    http.ResponseWriter
    req *http.Request
}

// 初始化ctx
func (ctx *Context) Reset(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    ctx.ResponseWriter, ctx.req = w, r
}

// Context实现获取方法
func (ctx *Context) Method() string {
    return ctx.req.Method
}

RequestReader & ResponseWriter

http协议解析文档

实现RequestReader和ResponseWriter接口。

根据http协议请求报文和响应报文RequestReader和ResponseWriter大概定义如下:

type (
    Header map[string][]string
    RequestReader interface {
        Method() string
        RequestURI() string
        Proto() string
        Header() Header
        Read([]byte) (int, error)
    }
    ResponseWriter interface {
        WriteHeader(int)
        Header() Header
        Write([]byte) (int, error)
    }
)

RequestReader用于读取http协议请求的请求行(Request Line)、请求头(Request Header)、body。

ResponseWriter用于返回http写法响应的状态行(Statue Line)、响应头(Response Header)、body这些数据。

在实际过程还会加入net.Conn对象的tcp连接信息。

通常net/http库下的RequestReader和ResponseWriter定义为http.Request和http.ResponseWriter,请求是一个结构体,拥有请求信息,不同情况下可能会有不同封装,或者直接使用net/http定义的读写对象。

Router

Router是请求匹配的路由,并不复杂,但是每个框架都是必备的。

通常实现两个方法Match和RegisterFunc,给路由器注册新路由,匹配一个请求的路由,然后处理请求。

type (
    HandleFunc func(*Context)
    Router interface{
        Match(string, string) HandleFunc
        RegisterFunc(string, string, HandleFunc)
    }
)

定义一个非常非常简单的路由器。

type Router struct {
    Routes    map[string]map[string]HandleFunc
}

// 匹配一个Context的请求
func (r *Router) Match(path ,method string) HandleFunc {
    // 查找方法定义的路由
    rs, ok := r.Routes[method]
    if !ok {
        return Handle405
    }
    // 查找路由
    h, ok := rs[path]
    if !ok {
        return Handle404
    }
    return h
}

// 注册路由处理函数
func (r *Router) RegisterFunc(method string, path string, handle HandleFunc) {
    rs, ok := r.Routes[ctx.Method()]
    if !ok {
        rs = make(map[string]HandleFunc)
        r.Routes[ctx.Method()] = rs
    }
    rs[path] = handle
}

// 处理405响应,方法不允许;Allow Header返回允许的方法。
func Handle405(ctx Context) {
    ctx.Response().WriteHeader(405)
    ctx.Response().Header().Add("Allow", "GET, POST, HEAD")
}


// 处理404响应,没有找到对应的资源。
func Handle404(ctx Context) {
    ctx.Response().WriteHeader(404)
}

这个简单路由仅支持了rsetful风格,连通配符匹配都没有实现;但是体现了路由器的作用,输出一个参数,返回一个对应的处理者。

至于如何对应一个处理路由,就是路由器规则的设定了;例如通配符、参数、正则、数据校验等功能。

Middleware

通常是多个Handler函数组合,在handler之前之后增一些处理函数。

echo

type MiddlewareFunc func(HandlerFunc) HandlerFunc

// echo.ServeHTTP
h := NotFoundHandler
for i := len(e.premiddleware) - 1; i >= 0; i-- {
    h = e.premiddleware[i](h)
}
if err := h(c); err != nil {
    e.HTTPErrorHandler(err, c)
}

echo中间件使用装饰器模式。

echo中间件使用HandlerFunc进行一层层装饰,最后返回一个HandlerFunc处理Context

gin

gin在路由注册的会中间件和route合并成一个handlers对象,然后httprouter返回匹配返回handlrs,在context reset时设置ctx的handlers为路由匹配出现的,handlers是一个HanderFunc数组,Next方法执行下一个索引的HandlerFunc,如果在一个HandlerFunc中使用ctx.Next()就先将后续的HandlerFunc执行,后续执行完才会继续那个HandlerFunc,调用ctx.End() 执行索引直接修改为最大值,应该是64以上,毕竟Handlers合并时的数据长度限制是64,执行索引成最大值了,那么后面就没有HandlerFunc,就完整了一次ctx的处理。

type HandlerFunc func(*Context)

// https://github.com/gin-gonic/gin/blob/master/context.go#L105
func (c *Context) Next() {
    c.index++
    for s := int8(len(c.handlers)); c.index < s; c.index++ {
        c.handlers[c.index](c)
    }
}

echo通过路由匹配返回一个[]HandlerFunc对象,并保存到Context里面,执行时按ctx.index一个个执行。

如果HandlerFunc里面调用ctx.Next(),就会提前将后序HandlerFunc执行,返回执行ctx.Next()后的内容,可以简单的指定调用顺序,ctx.Next()之前的在Handler前执行,ctx.Next()之后的在Handler后执行。

Context.handlers存储本次请求所有HandlerFunc,然后使用c.index标记当然处理中HandlerFunc,

iris

// If Handler panics, the server (the caller of Handler) assumes that the effect of the panic was isolated to the active request.
// It recovers the panic, logs a stack trace to the server error log, and hangs up the connection.
type Handler func(Context)

// Handlers is just a type of slice of []Handler.
//
// See `Handler` for more.
type Handlers []Handler

Beego

func (app *App) Run(mws ...MiddleWare)
func (p *ControllerRegister) InsertFilter(pattern string, pos int, filter FilterFunc, params ...bool) error

func NSBefore(filterList ...FilterFunc) LinkNamespace
func NSAfter(filterList ...FilterFunc) LinkNamespace

Logger

框架基础日志接口

type Logger interface {
    Debug(...interface{})
    Info(...interface{})
    Warning(...interface{})
    Error(...interface{})
    Fatal(...interface{})
    WithField(string, interface{}) Logger
    WithFields(Fields) Logger
}

Binder & Render & View

Binder的作用以各种格式方法解析Request请求数据,然后赋值给一个interface{}。

Render的作用和Binder相反,会把数据安装选择的格式序列化,然后写回给Response部分。

View和Render的区别是Render输入的数据,View是使用对应的模板渲染引擎渲染html页面。

Session & Cache

seesion是一种服务端数据存储方案

持久化

Cache持久化就需要把数据存到其他地方,避免程序关闭时缓存丢失。

存储介质一般各种DB、file等都可以,实现一般都是下面几步操作。

1、getid:从请求读取sessionid。

2、initSession:用sessionid再存储中取得对应的数据,一般底层就是[]byte

3、newSession:反序列化成一个map[string]interface{}这样类似结构Session对象。

4、Set and Get:用户对Session对象各种读写操作。

5、Release:将Session对象序列化成[]byte,然后写会到存储。

存储介质

  • 内存:使用简单,供测试使用,无法持久化。

  • 文件:存储简单。

  • sqlite:和文件差不多,使用sql方式操作。

  • mysql等:数据共享、数据库持久化。

  • redis:数据共享、协议对缓存支持好。

  • memcache:协议简单、方法少、效率好。

  • etcd:少量数据缓存,可用性高。

golang session

一组核心的session接口定义。

type (
    Session interface {
        ID() string                            // back current sessionID
        Set(key, value interface{}) error    // set session value
        Get(key interface{}) interface{}    // get session value
        Del(key interface{}) error            // delete session value
        Release(w http.ResponseWriter)        // release value, save seesion to store
    }
    type Provider interface {
        SessionRead(sid string) (Session, error)
    }
)

Provider.SessionRead(sid string) (Session, error)用sid来从Provider读取一个Session返回,sid就是sessionid一般存储与cookie中,也可以使用url参数值,Session对象会更具sid从对应存储中读取数据,然后将数据反序列化来初始化Session对象。

Session.Release(w http.ResponseWriter)从名称上是释放这个Seesion,但是一般实际作用是将对应Session对象序列化,然后存储到对应的存储实现中,如果只是读取Session可以不Release。

简单的Seession实现可以使用一个map,那么你的操作就是操作这个map。

在初始化Session对象的时候,使用sessionId去存储里面取数据,数据不在内存中,你们通常不是map,比较常用的是[]byte,例如memcache就是[]byte,[]byte可以map之间就需要序列化和反序列化了。

在初始化时,从存储读取[]map,反序列化成一个map,然后返回给用户操作;最后释放Session对象时,就要将map序列化成[]byte,然后再回写到存储之中,保存新修改的数据。

Beego.Seesion

源码github

使用例子:

func login(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    sess, _ := globalSessions.SessionStart(w, r)
    defer sess.SessionRelease(w)
    username := sess.Get("username")
    if r.Method == "GET" {
        t, _ := template.ParseFiles("login.gtpl")
        t.Execute(w, nil)
    } else {
        sess.Set("username", r.Form["username"])
    }
}

在beego.session中Store就是一个Session。

1、SessionStart定义在session.go#L193,用户获取Store对象,在194line获取sessionid,在200line用sid从存储读取sessio.Store对象。

2、memcache存储在[124line][4]定义SessionRead函数来初始化对象。

3、其中在[sess_memcache.go#L139][5]使用memcache获取的数据,使用gob编码反序列化生成了map[interface{}]interface{}类型的值kv,然后144line把kv赋值给了store。

4、在57、65 [set&get][6]操作的rs.values,就是第三部序列化生成的对象。

5、最后释放store对象,定义在[94line][7],先把rs.values使用gob编码序列化成[]byte,然后使用memcache的set方法存储到memcache里面了,完成了持久化存储。

源码分析总结:

  • session在多线程读写是不安全的,数据可能冲突,init和release中间不要有耗时操作,参考其他思路一样,暂无解决方案,实现读写对存储压力大。

  • 对session只读就不用释放session,只读释放是无效操作,因为set值和原值一样。

  • beego.session可以适配一个beego.cache的后端,实现模块复用,不过也多封装了一层。

golang cache

实现Get and Set接口的一种实现。

简单实现

type Cache interface {
    Delete(key interface{})
    Load(key interface{}) (value interface{}, ok bool)
    Store(key, value interface{})
}

这组接口[sync.Map][]简化出来的,这种简单的实现了get&set操作,数据存储于内存中,map类型也可以直接实现存储。

复杂实现

封装各种DB存储实现接口即可,这样就可以实现共享缓存和持久化存储。

Websocket

协议见文档

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