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Go语言是如何使得Web工作的

前面已经介绍了如何通过 Go语言搭建一个 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语言在底层到底是怎么做的呢?

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

http 包执行流程
图:http 包执行流程
  • 创建 Listen Socket,监听指定的端口,等待客户端请求到来。
  • 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。
  • 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,这个底层其实这样处理的:初始化一个 server 对象,然后调用了 net.Listen("tcp", addr),也就是底层用 TCP 协议搭建了一个服务,然后监控我们设置的端口。

下面代码来自 Go 的 http 包的源码,通过下面的代码我们可以看到整个的 http 处理过程:
func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {
    defer l.Close()
    var tempDelay time.Duration // how long to sleep on accept failure
    for {
        rw, e := l.Accept()
        if e != nil {
            if ne, ok := e.(net.Error); ok && ne.Temporary() {
                if tempDelay == 0 {
                    tempDelay = 5 * time.Millisecond
                } else {
                    tempDelay *= 2
                }
                if max := 1 * time.Second; tempDelay > max {
                    tempDelay = max
                }
                log.Printf("http: Accept error: %v; retrying in %v", e, tempDelay)
                time.Sleep(tempDelay)
                continue
            }
            return e
        }
        tempDelay = 0
        c, err := srv.newConn(rw)
        if err != nil {
            continue
        }
        go c.serve()
    }
}
监控之后如何接收客户端的请求呢?上面代码执行监控端口之后,调用了 srv.Serve(net.Listener) 函数,这个函数就是处理接收客户端的请求信息。这个函数里面起了一个 for{},首先通过 Listener 接收请求,其次创建一个 Conn,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()。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?conn 首先会解析 request:c.readRequest(),然后获取相应的 handler:handler := c.server.Handler,也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?

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:

一个 http 连接处理流程
图: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,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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