Gin 源码阅读之 Gin 与 Net/Http 的关系

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gin 是目前 Go 里面使用最广泛的框架之一了，弄清楚 gin 框架的原理，有助于我们更好的使用 gin。这个系列 gin 源码阅读会逐步讲明白 gin 的原理，欢迎关注后续文章。

gin 概览

想弄清楚 gin, 需要弄明白以下几个问题:

request数据是如何流转的
gin框架到底扮演了什么角色
请求从gin流入net/http, 最后又是如何回到gin中
gin的context为何能承担起来复杂的需求
gin的路由算法
gin的中间件是什么
gin的Engine具体是个什么东西
net/http的requeset, response都提供了哪些有用的东西

从gin的官方第一个demo入手.

 
 
 
   
  
  
  package main   
  
  
     
  
  
  import "github.com/gin-gonic/gin"   
  
  
     
  
  
  func main() {   
  
  
      r := gin.Default()   
  
  
      r.GET("/ping", func(c *gin.Context) {   
  
  
          c.JSON(200, gin.H{   
  
  
            "message": "pong",   
  
  
          })   
  
  
      })   
  
  
      r.Run() // listen and serve on 0.0.0.0:8080   
  
  
  }

r.Run() 的源码:

 
 
 
   
  
  
  func (engine *Engine) Run(addr ...string) (err error) {   
  
  
      defer func() { debugPrintError(err) }()   
  
  
     
  
  
      address := resolveAddress(addr)   
  
  
      debugPrint("Listening and serving HTTP on %s\n", address)   
  
  
      err = http.ListenAndServe(address, engine)   
  
  
      return   
  
  
  }

看到开始调用的是 http.ListenAndServe(address, engine), 这个函数是net/http的函数，然后请求数据就在net/http开始流转.

Request 数据是如何流转的

先不使用gin, 直接使用net/http来处理http请求

 
 
 
   
  
  
  func main() {   
  
  
      http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {   
  
  
          w.Write([]byte("Hello World"))   
  
  
      })   
  
  
     
  
  
      if err := http.ListenAndServe(":8000", nil); err != nil {   
  
  
          fmt.Println("start http server fail:", err)   
  
  
      }   
  
  
  }

在浏览器中输入localhost:8000, 会看到Hello World. 下面利用这个简单demo看下request的流转流程.

HTTP是如何建立起来的

简单的说一下http请求是如何建立起来的(需要有基本的网络基础, 可以找相关的书籍查看, 推荐看UNIX网络编程卷1：套接字联网API)

TCP/IP 五层模型

socket建立过程

在TCP/IP五层模型下, HTTP位于应用层, 需要有传输层来承载HTTP协议. 传输层比较常见的协议是TCP,UDP, SCTP等. 由于UDP不可靠, SCTP有自己特殊的运用场景, 所以一般情况下HTTP是由TCP协议承载的(可以使用wireshark抓包然后查看各层协议)

使用TCP协议的话, 就会涉及到TCP是如何建立起来的. 面试中能够常遇到的名词三次握手, 四次挥手就是在这里产生的. 具体的建立流程就不在陈述了, 大概流程就是图中左半边

所以说, 要想能够对客户端http请求进行回应的话, 就首先需要建立起来TCP连接, 也就是socket. 下面要看下net/http是如何建立起来socket?

net/http 是如何建立 socket 的

从图上可以看出, 不管server代码如何封装, 都离不开bind,listen,accept这些函数. 就从上面这个简单的demo入手查看源码.

 
 
 
   
  
  
  func main() {   
  
  
      http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {   
  
  
          w.Write([]byte("Hello World"))   
  
  
      })   
  
  
     
  
  
      if err := http.ListenAndServe(":8000", nil); err != nil {   
  
  
          fmt.Println("start http server fail:", err)   
  
  
      }   
  
  
  }

注册路由

 
 
 
   
  
  
  http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {   
  
  
      w.Write([]byte("Hello World"))   
  
  
  })

这段代码是在注册一个路由及这个路由的handler到DefaultServeMux中

 
 
 
   
  
  
  // server.go:L2366-2388   
  
  
  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)   
  
  
      }   
  
  
      mux.m[pattern] = muxEntry{h: handler, pattern: pattern}   
  
  
     
  
  
      if pattern[0] != '/' {   
  
  
          mux.hosts = true   
  
  
      }   
  
  
  }

可以看到这个路由注册太过简单了, 也就给gin, iris, echo等框架留下了扩展的空间, 后面详细说这个东西

服务监听及响应

上面路由已经注册到net/http了, 下面就该如何建立socket了, 以及最后又如何取到已经注册到的路由, 将正确的响应信息从handler中取出来返回给客户端

1.创建 socket

 
 
 
   
  
  
  if err := http.ListenAndServe(":8000", nil); err != nil {   
  
  
      fmt.Println("start http server fail:", err)   
  
  
  }

 
 
 
   
  
  
  // net/http/server.go:L3002-3005   
  
  
  func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error {   
  
  
      server := &Server{Addr: addr, Handler: handler}   
  
  
      return server.ListenAndServe()   
  
  
  }

 
 
 
   
  
  
  // net/http/server.go:L2752-2765   
  
  
  func (srv *Server) ListenAndServe() error {   
  
  
      // ... 省略代码   
  
  
      ln, err := net.Listen("tcp", addr) // <-----看这里listen   
  
  
      if err != nil {   
  
  
        return err   
  
  
      }   
  
  
      return srv.Serve(tcpKeepAliveListener{ln.(*net.TCPListener)})   
  
  
  }

2.Aaccept 等待客户端链接

 
 
 
   
  
  
  // net/http/server.go:L2805-2853   
  
  
  func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {   
  
  
      // ... 省略代码   
  
  
      for {   
  
  
        rw, e := l.Accept() // <----- 看这里accept   
  
  
        if e != nil {   
  
  
          select {   
  
  
          case <-srv.getDoneChan():   
  
  
            return ErrServerClosed   
  
  
          default:   
  
  
          }   
  
  
          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   
  
  
            }   
  
  
            srv.logf("http: Accept error: %v; retrying in %v", e, tempDelay)   
  
  
            time.Sleep(tempDelay)   
  
  
            continue   
  
  
          }   
  
  
          return e   
  
  
        }   
  
  
        tempDelay = 0   
  
  
        c := srv.newConn(rw)   
  
  
        c.setState(c.rwc, StateNew) // before Serve can return   
  
  
        go c.serve(ctx) // <--- 看这里   
  
  
      }   
  
  
  }

3. 提供回调接口 ServeHTTP

 
 
 
   
  
  
  // net/http/server.go:L1739-1878   
  
  
  func (c *conn) serve(ctx context.Context) {   
  
  
      // ... 省略代码   
  
  
      serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)   
  
  
      w.cancelCtx()   
  
  
      if c.hijacked() {   
  
  
        return   
  
  
      }   
  
  
      w.finishRequest()   
  
  
      // ... 省略代码   
  
  
  }

 
 
 
   
  
  
  // net/http/server.go:L2733-2742   
  
  
  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)   
  
  
  }

 
 
 
   
  
  
  // net/http/server.go:L2352-2362   
  
  
  func (mux *ServeMux) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {   
  
  
      if r.RequestURI == "*" {   
  
  
        if r.ProtoAtLeast(1, 1) {   
  
  
          w.Header().Set("Connection", "close")   
  
  
        }   
  
  
        w.WriteHeader(StatusBadRequest)   
  
  
        return   
  
  
      }   
  
  
      h, _ := mux.Handler(r) // <--- 看这里   
  
  
      h.ServeHTTP(w, r)   
  
  
  }

4. 回调到实际要执行的 ServeHTTP

 
 
 
   
  
  
  // net/http/server.go:L1963-1965   
  
  
  func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {   
  
  
     f(w, r)   
  
  
  }

这基本是整个过程的代码了.

ln, err := net.Listen("tcp", addr)做了初试化了socket, bind, listen的操作.
rw, e := l.Accept()进行accept, 等待客户端进行连接
go c.serve(ctx) 启动新的goroutine来处理本次请求. 同时主goroutine继续等待客户端连接, 进行高并发操作
h, _ := mux.Handler(r) 获取注册的路由, 然后拿到这个路由的handler, 然后将处理结果返回给客户端

从这里也能够看出来, net/http基本上提供了全套的服务.

为什么会出现很多go框架

 
 
 
   
  
  
  // net/http/server.go:L2218-2238   
  
  
  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   
  
  
  }

从这段函数可以看出来, 匹配规则过于简单, 当能匹配到路由的时候就返回其对应的handler, 当不能匹配到时就返回/. net/http的路由匹配根本就不符合 RESTful 的规则，遇到稍微复杂一点的需求时，这个简单的路由匹配规则简直就是噩梦。

所以基本所有的go框架干的最主要的一件事情就是重写net/http的route。我们直接说 gin就是一个 httprouter 也不过分, 当然gin也提供了其他比较主要的功能, 后面会一一介绍。

综述, net/http基本已经提供http服务的70%的功能, 那些号称贼快的go框架, 基本上都是提供一些功能, 让我们能够更好的处理客户端发来的请求. 如果你有兴趣的话，也可以基于 net/http 做一个 Go 框架出来。

新闻名称：Gin 源码阅读之 Gin 与 Net/Http 的关系
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