一文详解Golang中net/http包的实现原理

2022-08-03 16:27:33 作者：1个俗人

这篇文章主要介绍了如何用 net/http 自己编写实现一个 HTTP Server 并探究其实现原理，具体讲解Go语言是如何接收和处理请求的，希望能够对大家的学习或工作具有一定的帮助

前言

Go语言自带的net/http包提供了HTTP客户端和服务端的实现，实现一个简单的http服务非常容易，其自带了一些列结构和方法来帮助开发者简化HTTP服务开发的相关流程，因此我们不需要依赖任何第三方组件就能构建并启动一个高并发的HTTP服务器，net/http包在编写web应用中有很重要的作用，这篇文章会学习如何用 net/http 自己编写实现一个 HTTP Server 并探究其实现原理，具体讲解Go语言是如何接收和处理请求的，希望能够对大家的学习或工作具有一定的帮助,需要的朋友可以参考下。

http包执行流程

net/http包的web工作原理大致就是如下四个部分组成了：端口监听、请求解析、路由分配、响应处理。更加代码化的说就是：创建 ServerSocket，绑定并listen，accept连接，创建go协程服务一个连接。

具体流程如下：

服务端创建Listen Socket，绑定并监听指定的IP地址和端口，等待客户端请求到来； ListenAndServer(...)
客户端与Listen Socket连接，确认请求后，客户端得到Client Socket,客户端通过这个与Listen Socket 通信；srv.Server(...)
服务端创建一个协程来处理客户端请求，首先从Client Socket读取Http请求的协议头和数据，交给响应的Handler处理，
Handler处理完毕后，结果通过Client Socket写给客户端。c.server(...)

http包源码分析

在上面的流程中中，起关键作用的函数为http.ListenAndServe，Go就是利用这个方法，实现了web服务中的端口监听、请求解析、路由分配、响应处理四大功能。

端口监听

服务器中的http.ListenAndServer()方法启动服务：

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

生成Server结构体，调用其方法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来进行对地址的监听，返回一个listener,传递给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 { //循环逻辑，接收请求处理
          //有新的连接
		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
        //创建新的连接
		c := srv.newConn(rw)
		c.setState(c.rwc, StateNew) // before Serve can return
        //启动新的goroutine进行处理
		go c.serve(connCtx)
	}
}

主要进行了两项工作，一项是在for死循环里面，通过l.Accept()来接受请求返回连接Conn，并处理相关的报错，根据该连接创建对应的goroutine来执行conn.serve(ctx)，各个请求之间是相互不影响的，提高并发性能。另一项工作是新建context用于管理这些生成的goroutine，context作为参数被传入；

请求解析

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

函数代码比较多，就不贴出来了，具体可以到/net/http/server.go文件中查看，其中使用了defer func() {...}()匿名函数来实现错误输入和恢复、连接关闭；

该方法用于服务一个新的连接。首先，通过readRequest来读取数据，解析请求中的Header、Body和一些校验。接着，使用serverHandler方法来处理request和response。主要功能实现是serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)，其构造serverHandler类型，并调用ServeHTTP方法；值得注意的是，这里不允许服务器同时处理多个请求；

路由分配

使用者注册一个HandlerFunc，被转为Handler

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

ServeMux的Handle方法，将会对pattern和Handler做map映射。

handler会创建一个锁，同时调用match方法返回一个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
	}
}

响应处理

其实就是如何根据路由，找到对应的handler。

在match方法中，对于handler，优先查找m表，若不能找到结果，则在es表中进行匹配，路径长的优先匹配。

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
}

服务端处理完请求后，处理器可以通过ResponseWriter接口创建HTTP响应，ResponseWriter接口具有如下三个方法：

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

到此这篇关于一文详解Golang中net/http包的实现原理的文章就介绍到这了,更多相关Golang net http包内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！