http服务源码分析

多读go的源码，可以加深对go语言的理解和认知，今天分享一下http相关的源码部分
在不使用第三方库的情况下，我们可以很容易的的用go实现一个http服务，

package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
)

func IndexHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintln(w, "hello world ! ")
}

func main() {
	http.HandleFunc("/", IndexHandler)
	if err := http.ListenAndServe(":9100", nil); err != nil {
		panic(err)
	}
}

直接在浏览器里访问9100端口就可以返回 hello world !
go已经把所有的细节封装好了，我们只需要自己去写Handler实现就够了。源码简单来说做了以下几件事：

• 把我们自定义的Handler方法添加到默认路由DefaultServeMux的Map里比如：http.HandleFunc("/", IndexHandler) (btw: go语言的map是非线程安全的，可以在http源码里看到官方的处理方式)；
• 启动一个tcp服务监听9100端口，等待http调用；
• 当监听到有http调用时，启动一个协程来处理这个请求，这个是go的http服务快的一个重要原因，把请求内容转换成http.Request, 把当前连接封装http.RespnseWriter；
• 默认路由DefaultServeMux根据request的path找到相应的Handler，把 request和 responseWriter传给Handler 进行业务逻辑处理，response响应信息write给客户端；

ServeMux & Handler

http 包的默认路由 DefaultServeMux 是 ServeMux 结构休的实例
http.HandleFunc("/", IndexHandler) 的调用，会把path信息和自定义的方法信息保存到 DefaultServeMux 的 m map[string]muxEntry变量里
我们看一下ServeMux 的定义：

type ServeMux struct {
	mu    sync.RWMutex
	m     map[string]muxEntry
	es    []muxEntry // slice of entries sorted from longest to shortest.
	hosts bool       // whether any patterns contain hostnames
}

type muxEntry struct {
	h       Handler
	pattern string
}

ServeMux 中保存了path和Handler 的对应关系，也是路由关系。

Handler

muxEntry 中的 h Handler 对就的就是我们自定义的Handler方法比如，我们自己例子中的方法 func IndexHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) 细心的同学可能会问 Handler是一个接口，但是我们只是定义了一个方法，这是怎么转换的呢？
接口Halder设置了签名规则，也就是我们自定义的处理方法

type Handler interface {
	ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)
}

go语言中所有的自定义类型都可以实现自己的方法，http包是用一个自定义的func来去实现了Handler接口，

type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)

// ServeHTTP calls f(w, r).
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
	f(w, r)
}

然后在ServerMux的方法HandleFunc处理的时候会把 handler func(ResponseWriter, *Request) 转换成 HandlerFunc， 如下所示：

// HandleFunc registers the handler function for the given pattern.
func (mux *ServeMux) HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
	if handler == nil {
		panic("http: nil handler")
	}
	mux.Handle(pattern, HandlerFunc(handler))
}

ServerMux 结构中还有一个读写锁 mu sync.RWMutex mu就是用来处理多线程下map的安全访问的。

查找&调用 Handler

得到自定义的handler方法，就是去map中根据path匹配得到Handler

func (mux *ServeMux) handler(host, path string) (h Handler, pattern string) {
	mux.mu.RLock()
	defer mux.mu.RUnlock()

	// Host-specific pattern takes precedence over generic ones
	if mux.hosts {
		h, pattern = mux.match(host + path)
	}
	if h == nil {
		h, pattern = mux.match(path)
	}
	if h == nil {
		h, pattern = NotFoundHandler(), ""
	}
	return
}
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.  mux.es contains all patterns
	// that end in / sorted from longest to shortest.
	for _, e := range mux.es {
		if strings.HasPrefix(path, e.pattern) {
			return e.h, e.pattern
		}
	}
	return nil, ""
}

ServeMux 实现了 Handler 接口，也是默认的路由调用的具体规则实现的地方，他的 ServeHTTP 方法处理方式就是得到自定义的handler方法，并调用我们自定义的方法：

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)
	h.ServeHTTP(w, r)
}

接口Halder设置了签名规则，也就是我们自定义的处理方法
比如下面的代码，函数IndexHandler就是我们自定义的方法，返回给客户端请求一个 hello world ! 字符串。中间请求是如何调用到我们自定义的方法的具体逻辑都是http包提供的，但是一点也不神秘，

http.HandleFunc("/", IndexHandler)

// IndexHandler 我们自己定义的Handler方法
func IndexHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintln(w, "hello world ! ")
}

type Handler interface {
	ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)
}
// 
type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)
// ServeHTTP calls f(w, r).
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
	f(w, r)
}

http ListenAndServe

说完 ServeMux 是如何结合 Handler 接口，来实现路由和调用后，就要说一下，http服务是如何得到客户端传入的信息，封装requet和rresponse的。
在启动程序的时候http.ListenAndServe, 有两个参数，第一个是指写端口号，第二个是处理逻辑，如果我们没有给定处理逻辑，会使用默认的处理DefaultServeMux

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)
}

ListenAndServe 方法打开tcp端口进行监听，然后把Listener 传给srv.Serve方法

func (srv *Server) ListenAndServe() error {
	// 省略部分代码 ...
	ln, err := net.Listen("tcp", addr)
	if err != nil {
		return err
	}
	return srv.Serve(tcpKeepAliveListener{ln.(*net.TCPListener)})
}

具体要说一下 Service 方法，这个方法中，对监听tcp请求，然后把请求的客户端连接进行封装，

func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {
	// 省略部分代码 ...
	ctx := context.WithValue(baseCtx, ServerContextKey, srv)
	for {
		rw, e := l.Accept()
		// 省略部分代码 ...
		tempDelay = 0
		c := srv.newConn(rw)
		c.setState(c.rwc, StateNew) // before Serve can return
		go c.serve(ctx)
	}
}

把客户端的请求封装成一个Conn，然后启动一个协程go c.serve(ctx)来处理这个连接请求，这就是http包快的一个重要原因,每一个连接就是一个协程。客户端可以先和服务器进行连接，然后利用这个conn来多次发送http请求，这样，就可以减少每次的进行连接而提高一些速度。像一些rpc里就是利用这点去实现的双向的stream流，比如我之前的帖子go微服务框架go-micro深度学习(五) stream 调用过程详解，他就是建立一个tcp连接，然后基于这个conn，发送多个request，返回多次respose数据。

// Serve a new connection.
func (c *conn) serve(ctx context.Context) {
	c.remoteAddr = c.rwc.RemoteAddr().String()
	ctx = context.WithValue(ctx, LocalAddrContextKey, c.rwc.LocalAddr())
	// 省略部分代码 ...
	// 循环读取请求 ...
	for {
		// 读取请求数据，封装response
		w, err := c.readRequest(ctx)
		if c.r.remain != c.server.initialReadLimitSize() {
			// If we read any bytes off the wire, we're active.
			c.setState(c.rwc, StateActive)
		}
		// 省略部分代码 ...
		// 路由调用自定义的方法，把封装好的responseWrite和 request传到方法内
		serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)
		w.cancelCtx()
		if c.hijacked() {
			return
		}
		w.finishRequest()
		// 省略部分代码 ...
	}
}