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3.3 Go如何使得Web工作

前面小节介绍了如何通过Go搭建一个Web服务，我们可以看到简单应用一个net/http包就方便的搭建起来了。那么Go在底层到底是怎么做的呢？万变不离其宗，Go的Web服务工作也离不开我们第一小节介绍的Web工作方式。

web工作方式的几个概念

以下均是服务器端的几个概念

Request：用户请求的信息，用来解析用户的请求信息，包括post、get、cookie、url等信息

Response：服务器需要反馈给客户端的信息

Conn：用户的每次请求链接

Handler：处理请求和生成返回信息的处理逻辑

分析http包运行机制

下图是Go实现Web服务的工作模式的流程图

图3.9 http包执行流程

  1. 创建Listen Socket, 监听指定的端口, 等待客户端请求到来。

  2. Listen Socket接受客户端的请求, 得到Client Socket, 接下来通过Client Socket与客户端通信。

  3. 处理客户端的请求, 首先从Client Socket读取HTTP请求的协议头, 如果是POST方法, 还可能要读取客户端提交的数据, 然后交给相应的handler处理请求, handler处理完毕准备好客户端需要的数据, 通过Client Socket写给客户端。

这整个的过程里面我们只要了解清楚下面三个问题，也就知道Go是如何让Web运行起来了

  • 如何监听端口？
  • 如何接收客户端请求？
  • 如何分配handler？

前面小节的代码里面我们可以看到，Go是通过一个函数ListenAndServe来处理这些事情的，其实现源码如下：

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

ListenAndServe会初始化一个sever对象，然后调用了Server对象的方法ListenAndServe。其源码如下：

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)
}

ListenAndServe调用了net.Listen("tcp", addr)，也就是底层用TCP协议搭建了一个服务，最后调用src.Serve监控我们设置的端口。监控之后如何接收客户端的请求呢？

Serve的具体实现如下(为突出重点，仅展示关键代码)，通过下面的分析源码我们可以看到客户端请求的具体处理过程：

func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {
	...

	ctx := context.WithValue(baseCtx, ServerContextKey, srv)
	for {
		rw, err := l.Accept()
		...

		connCtx := ctx
		if cc := srv.ConnContext; cc != nil {
			connCtx = cc(connCtx, rw)
			if connCtx == nil {
				panic("ConnContext returned nil")
			}
		}
		tempDelay = 0
		c := srv.newConn(rw)
		c.setState(c.rwc, StateNew, runHooks) // before Serve can return
		go c.serve(connCtx)
	}
}

这个函数里面起了一个for{}，首先通过Listener接收请求：l.Accept()，其次创建一个Conn：c := srv.newConn(rw)，最后单独开了一个goroutine，把这个请求的数据当做参数扔给这个conn去服务：go c.serve(connCtx)。这个就是高并发体现了，用户的每一次请求都是在一个新的goroutine去服务，相互不影响。

那么如何具体分配到相应的函数来处理请求呢？我们继续分析conn的serve方法，其源码如下(为突出重点，仅展示关键代码)：

func (c *conn) serve(ctx context.Context) {
    ...

	ctx, cancelCtx := context.WithCancel(ctx)
	c.cancelCtx = cancelCtx
	defer cancelCtx()

	c.r = &connReader{conn: c}
	c.bufr = newBufioReader(c.r)
	c.bufw = newBufioWriterSize(checkConnErrorWriter{c}, 4<<10)

	for {
		w, err := c.readRequest(ctx)
        ...

		// HTTP cannot have multiple simultaneous active requests.[*]
		// Until the server replies to this request, it can't read another,
		// so we might as well run the handler in this goroutine.
		// [*] Not strictly true: HTTP pipelining. We could let them all process
		// in parallel even if their responses need to be serialized.
		// But we're not going to implement HTTP pipelining because it
		// was never deployed in the wild and the answer is HTTP/2.
		serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)
		w.cancelCtx()
        ...

	}
}

conn首先会解析request:w, err := c.readRequest(ctx), 然后获取相应的handler去处理请求:serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)，ServeHTTP的具体实现如下：

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)
}

sh.srv.Handler就是我们刚才在调用函数ListenAndServe时候的第二个参数，我们前面例子传递的是nil，也就是为空，那么默认获取handler = DefaultServeMux,那么这个变量用来做什么的呢？对，这个变量就是一个路由器，它用来匹配url跳转到其相应的handle函数，那么这个我们有设置过吗?有，我们调用的代码里面第一句不是调用了http.HandleFunc("/", sayhelloName)嘛。这个作用就是注册了请求/的路由规则，当请求uri为"/"，路由就会转到函数sayhelloName，DefaultServeMux会调用ServeHTTP方法，这个方法内部其实就是调用sayhelloName本身，最后通过写入response的信息反馈到客户端。

详细的整个流程如下图所示：

图3.10 一个http连接处理流程

至此我们的三个问题已经全部得到了解答，你现在对于Go如何让Web跑起来的是否已经基本了解了呢？

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