一文讀懂 Go Http Server 原理

hello 大家好呀，我是小樓，這是系列文《Go 底層原理剖析》的第二篇，依舊是分析 Http 模塊，話不多說，開始。

從一個 Demo 入手

俗話說萬事開頭難，但用 Go 實現一個 Http Server 真不難，簡單到什麼程度？起一個 Server，並且能響應請求，算上包名、導入的依賴，甚至空行，也就只要 15 行代碼：

package main

import (
 "io"
 "net/http"
)

func main() {
 http.HandleFunc("/hello", hello)
 http.ListenAndServe(":81", nil)
}

func hello(response http.ResponseWriter, request *http.Request) {
 io.WriteString(response, "hello world")
}

這麼簡單，能與之一戰的恐怕只有 Python 了吧，而且 Go 還能編譯成可執行的二進制文件，你說牛啤不牛啤？

Http Server 如何處理連接？

我們從這一行代碼看起

http.ListenAndServe(":81", nil)

從命名來看，這個方法幹了兩件事，監聽並且服務，從方法的單一職責上來說，我覺得不 ok，一個方法怎麼能幹兩件事？但這是大佬寫的代碼，就很合理。

第一個參數Addr是要監聽的地址和端口，第二個參數Handler一般是nil，它是真正的邏輯處理，但我們通常用第一行代碼那樣來註冊處理器，這代碼一看就感覺是把 path 映射到業務邏輯上，我們先大概瞭解，待會再來看它

http.HandleFunc("/hello", hello)

如果瞭解過一點網絡編程基礎，就會知道操作系統提供了bind、listen、accept這樣的系統調用，我們只要按順序發起調用，就能組合出一個 Server。

Go 也是利用這些系統調用，把他們都封裝在了ListenAndServe中。

Listen 往下追究就是系統調用，所以我們重點看 Serve：

把分支代碼收起來，只看主幹，發現是一個 for 循環裏面在不停地 Accept，而這個 Accept 在沒有連接時是阻塞的，當有連接時，起一個新的協程來處理。

Http Server 如何處理請求？

一些前置工作

處理請求的一行代碼是，可以看出是每個連接單開了一個協程處理：

go c.serve(connCtx)

這裏的 connCtx 代入了當前的 Server 對象：

ctx := context.WithValue(baseCtx, ServerContextKey, srv)
...
connCtx := ctx

而且還提供了修改它的 hook 方法 srv.ConnContext，可以在每次 Accept 時修改原始的 context

if cc := srv.ConnContext; cc != nil {
 connCtx = cc(connCtx, rw)
 if connCtx == nil {
  panic("ConnContext returned nil")
 }
}

它的定義是：

// ConnContext optionally specifies a function that modifies
// the context used for a new connection c. The provided ctx
// is derived from the base context and has a ServerContextKey
// value.
ConnContext func(ctx context.Context, c net.Conn) context.Context

但是如果按照我開頭給的代碼，你是沒法修改 srv.ConnContext 的，可以改成這樣來自定義：

func main() {
 http.HandleFunc("/hello", hello)
 server := http.Server{
  Addr: ":81",
  ConnContext: func(ctx context.Context, c net.Conn) context.Context {
   return context.WithValue(ctx, "hello", "roshi")
  },
 }
 server.ListenAndServe()
}

同樣的 c.setState 也提供了 hook，可採取如上的方法設置，在每次連接狀態改變時執行 hook 方法：

c.setState(c.rwc, StateNew, runHooks) // before Serve can return
// ConnState specifies an optional callback function that is
// called when a client connection changes state. See the
// ConnState type and associated constants for details.
ConnState func(net.Conn, ConnState)

開始真正幹活

爲了能看清楚 Accept 後，serve 方法到底幹了什麼，我們再簡化一下：

func (c *conn) serve(ctx context.Context) {
 ...
 for {
  w, err := c.readRequest(ctx)
  ...
  serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)
  ...
 }
}

serve 也是一個大循環，循環裏面主要是讀取一個請求，然後將請求交給 Handler 處理。

爲什麼是一個大循環呢？因爲每個 serve 處理的是一個連接，一個連接可以有多次請求。

讀請求就顯得比較枯燥乏味，按照 Http 協議，讀出 URL，header，body 等信息。

這裏有個細節是在每次讀取了一個請求後，還開了一個協程去讀下一個請求，也算是做了優化吧。

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

 if requestBodyRemains(req.Body) {
  registerOnHitEOF(req.Body, w.conn.r.startBackgroundRead)
 } else {
  w.conn.r.startBackgroundRead()
 }
 ...
}

請求如何路由？

當讀取到一個請求後，便進入這一行代碼：

serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)

ServeHTTP 找到我們註冊的 Handler 去處理，如果請求的 URI 是 *或請求 Method 是 OPTIONS，則使用 globalOptionsHandler，也就是說這類請求不需要我們手動處理，直接就返回了。

對於我們註冊的 Handler 也需要去尋找路由，這個路由的規則還是比較簡單，主要由如下三條：

舉幾個例子來理解一下：

註冊路由爲

http.HandleFunc("/hello", hello)
http.HandleFunc("127.0.0.1/hello", hello2)

此時如果執行

curl 'http://127.0.0.1:81/hello'

則會匹配到 hello2，但如果執行

curl 'http://localhost:81/hello'

就匹配的是 hello

如果註冊路由爲

http.HandleFunc("/hello", hello)
http.HandleFunc("127.0.0.1/hello/", hello2)

注意第二個最後還有個/，此時如果執行

curl 'http://127.0.0.1:81/hello/roshi'

也能匹配到 hello2，怎麼樣，是不是理解了？

找到路由之後就直接調用我們開頭註冊的方法，如果我們往 Response 中寫入數據，就能返回給客戶端，這樣一個請求就處理完成了。

總結

最後我們回憶下 Go Http Server 的要點：

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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/aLiqEuD9T8sERVrfGDSxvw

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