深入理解Golang之http server的实现
前言
对于Golang来说，实现一个简单的httpserver非常容易，只需要短短几行代码。同时有了协程的加持，Go实现的httpserver能够取得非常优秀的性能。这篇文章将会对go标准库net/http实现http服务的原理进行较为深入的探究，以此来学习了解网络编程的常见范式以及设计思路。
HTTP服务
基于HTTP构建的网络应用包括两个端，即客户端(Client)和服务端(Server)。两个端的交互行为包括从客户端发出request、服务端接受request进行处理并返回response以及客户端处理response。所以http服务器的工作就在于如何接受来自客户端的request，并向客户端返回response。
典型的http服务端的处理流程可以用下图表示：
服务器在接收到请求时，首先会进入路由(router)，这是一个Multiplexer，路由的工作在于为这个request找到对应的处理器(handler)，处理器对request进行处理，并构建response。Golang实现的httpserver同样遵循这样的处理流程。
我们先看看Golang如何实现一个简单的httpserver：
packagemain
import(
"fmt"
"net/http"
)
funcindexHandler(whttp.ResponseWriter,r*http.Request){
fmt.Fprintf(w,"helloworld")
}
funcmain(){
http.HandleFunc("/",indexHandler)
http.ListenAndServe(":8000",nil)
}
运行代码之后，在浏览器中打开localhost:8000就可以看到helloworld。这段代码先利用http.HandleFunc在根路由/上注册了一个indexHandler,然后利用http.ListenAndServe开启监听。当有请求过来时，则根据路由执行对应的handler函数。
我们再来看一下另外一种常见的httpserver实现方式：
packagemain
import(
"fmt"
"net/http"
)
typeindexHandlerstruct{
contentstring
}
func(ih*indexHandler)ServeHTTP(whttp.ResponseWriter,r*http.Request){
fmt.Fprintf(w,ih.content)
}
funcmain(){
http.Handle("/",&indexHandler{content:"helloworld!"})
http.ListenAndServe(":8001",nil)
}
Go实现的http服务步骤非常简单，首先注册路由，然后创建服务并开启监听即可。下文我们将从注册路由、开启服务、处理请求这几个步骤了解Golang如何实现http服务。
注册路由
http.HandleFunc和http.Handle都是用于注册路由，可以发现两者的区别在于第二个参数，前者是一个具有func(whttp.ResponseWriter,r*http.Requests)签名的函数，而后者是一个结构体，该结构体实现了func(whttp.ResponseWriter,r*http.Requests)签名的方法。
http.HandleFunc和http.Handle的源码如下：
funcHandleFunc(patternstring,handlerfunc(ResponseWriter,*Request)){
DefaultServeMux.HandleFunc(pattern,handler)
}
//HandleFuncregistersthehandlerfunctionforthegivenpattern.
func(mux*ServeMux)HandleFunc(patternstring,handlerfunc(ResponseWriter,*Request)){
ifhandler==nil{
panic("http:nilhandler")
}
mux.Handle(pattern,HandlerFunc(handler))
}
funcHandle(patternstring,handlerHandler){
DefaultServeMux.Handle(pattern,handler)
}
可以看到这两个函数最终都由DefaultServeMux调用Handle方法来完成路由的注册。
这里我们遇到两种类型的对象：ServeMux和Handler，我们先说Handler。
Handler
Handler是一个接口：
typeHandlerinterface{
ServeHTTP(ResponseWriter,*Request)
}
Handler接口中声明了名为ServeHTTP的函数签名，也就是说任何结构只要实现了这个ServeHTTP方法，那么这个结构体就是一个Handler对象。其实go的http服务都是基于Handler进行处理，而Handler对象的ServeHTTP方法也正是用以处理request并构建response的核心逻辑所在。
回到上面的HandleFunc函数，注意一下这行代码：
mux.Handle(pattern,HandlerFunc(handler))
可能有人认为HandlerFunc是一个函数，包装了传入的handler函数，返回了一个Handler对象。然而这里HandlerFunc实际上是将handler函数做了一个类型转换，看一下HandlerFunc的定义：
typeHandlerFuncfunc(ResponseWriter,*Request)
//ServeHTTPcallsf(w,r).
func(fHandlerFunc)ServeHTTP(wResponseWriter,r*Request){
f(w,r)
}
HandlerFunc是一个类型，只不过表示的是一个具有func(ResponseWriter,*Request)签名的函数类型，并且这种类型实现了ServeHTTP方法（在ServeHTTP方法中又调用了自身），也就是说这个类型的函数其实就是一个Handler类型的对象。利用这种类型转换，我们可以将一个handler函数转换为一个
Handler对象，而不需要定义一个结构体，再让这个结构实现ServeHTTP方法。读者可以体会一下这种技巧。
ServeMux
Golang中的路由（即Multiplexer）基于ServeMux结构，先看一下ServeMux的定义：
typeServeMuxstruct{
musync.RWMutex
mmap[string]muxEntry
es[]muxEntry//sliceofentriessortedfromlongesttoshortest.
hostsbool//whetheranypatternscontainhostnames
}
typemuxEntrystruct{
hHandler
patternstring
}
这里重点关注ServeMux中的字段m，这是一个map，key是路由表达式，value是一个muxEntry结构，muxEntry结构体存储了对应的路由表达式和handler。
值得注意的是，ServeMux也实现了ServeHTTP方法：
func(mux*ServeMux)ServeHTTP(wResponseWriter,r*Request){
ifr.RequestURI=="*"{
ifr.ProtoAtLeast(1,1){
w.Header().Set("Connection","close")
}
w.WriteHeader(StatusBadRequest)
return
}
h,_:=mux.Handler(r)
h.ServeHTTP(w,r)
}
也就是说ServeMux结构体也是Handler对象，只不过ServeMux的ServeHTTP方法不是用来处理具体的request和构建response，而是用来确定路由注册的handler。
注册路由
搞明白Handler和ServeMux之后，我们再回到之前的代码：
DefaultServeMux.Handle(pattern,handler)
这里的DefaultServeMux表示一个默认的Multiplexer，当我们没有创建自定义的Multiplexer，则会自动使用一个默认的Multiplexer。
然后再看一下ServeMux的Handle方法具体做了什么：
func(mux*ServeMux)Handle(patternstring,handlerHandler){
mux.mu.Lock()
defermux.mu.Unlock()
ifpattern==""{
panic("http:invalidpattern")
}
ifhandler==nil{
panic("http:nilhandler")
}
if_,exist:=mux.m[pattern];exist{
panic("http:multipleregistrationsfor"+pattern)
}
ifmux.m==nil{
mux.m=make(map[string]muxEntry)
}
//利用当前的路由和handler创建muxEntry对象
e:=muxEntry{h:handler,pattern:pattern}
//向ServeMux的map[string]muxEntry增加新的路由匹配规则
mux.m[pattern]=e
//如果路由表达式以'/'结尾，则将对应的muxEntry对象加入到[]muxEntry中，按照路由表达式长度排序
ifpattern[len(pattern)-1]=='/'{
mux.es=appendSorted(mux.es,e)
}
ifpattern[0]!='/'{
mux.hosts=true
}
}
Handle方法主要做了两件事情：一个就是向ServeMux的map[string]muxEntry增加给定的路由匹配规则；然后如果路由表达式以'/'结尾，则将对应的muxEntry对象加入到[]muxEntry中，按照路由表达式长度排序。前者很好理解，但后者可能不太容易看出来有什么作用，这个问题后面再作分析。
自定义ServeMux
我们也可以创建自定义的ServeMux取代默认的DefaultServeMux：
packagemain
import(
"fmt"
"net/http"
)
funcindexHandler(whttp.ResponseWriter,r*http.Request){
fmt.Fprintf(w,"helloworld")
}
funchtmlHandler(whttp.ResponseWriter,r*http.Request){
w.Header().Set("Content-Type","text/html")
html:=`
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