内容简介:目录整体的流程:客户端:发送端连接服务器,将要发送的数据通过编码器编码,发送。
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TCP网络编程
存在的问题:
- 拆包:
TCP报文的长度 - TCP头部的长度 > MSS(最大报文长度时)
- 粘包:
- 对发送端来说:应用程序发送的数据很小,远小于socket的缓冲区的大小,导致一个数据包里面有很多不通请求的数据。
- 对接收端来说:接收数据的方法不能及时的读取socket缓冲区中的数据,导致缓冲区中积压了不同请求的数据。
解决方法:
- 使用带消息头的协议,在消息头中记录数据的长度。
- 使用定长的协议,每次读取定长的内容,不够的使用空格补齐。
- 使用消息边界,比如使用 \n 分隔 不同的消息。
- 使用诸如 xml json protobuf这种复杂的协议。
实验:使用自定义协议
整体的流程:
客户端:发送端连接服务器,将要发送的数据通过编码器编码,发送。
服务端:启动、监听端口、接收连接、将连接放在协程中处理、通过解码器解码数据。
//########################### //###### Server端代码 ###### //########################### func main() { // 1. 监听端口 2.accept连接 3.开goroutine处理连接 listen, err := net.Listen("tcp", "0.0.0.0:9090") if err != nil { fmt.Printf("error : %v", err) return } for{ conn, err := listen.Accept() if err != nil { fmt.Printf("Fail listen.Accept : %v", err) continue } go ProcessConn(conn) } } // 处理网络请求 func ProcessConn(conn net.Conn) { defer conn.Close() for { bt,err:=coder.Decode(conn) if err != nil { fmt.Printf("Fail to decode error [%v]", err) return } s := string(bt) fmt.Printf("Read from conn:[%v]\n",s) } } //########################### //###### Clinet端代码 ###### //########################### func main() { conn, err := net.Dial("tcp", ":9090") defer conn.Close() if err != nil { fmt.Printf("error : %v", err) return } // 将数据编码并发送出去 coder.Encode(conn,"hi server i am here"); } //########################### //###### 编解码器代码 ###### //########################### /** * 解码: */ func Decode(reader io.Reader) (bytes []byte, err error) { // 先把消息头读出来 headerBuf := make([]byte, len(msgHeader)) if _, err = io.ReadFull(reader, headerBuf); err != nil { fmt.Printf("Fail to read header from conn error:[%v]", err) return nil, err } // 检验消息头 if string(headerBuf) != msgHeader { err = errors.New("msgHeader error") return nil, err } // 读取实际内容的长度 lengthBuf := make([]byte, 4) if _, err = io.ReadFull(reader, lengthBuf); err != nil { return nil, err } contentLength := binary.BigEndian.Uint32(lengthBuf) contentBuf := make([]byte, contentLength) // 读出消息体 if _, err := io.ReadFull(reader, contentBuf); err != nil { return nil, err } return contentBuf, err } /** * 编码 * 定义消息的格式: msgHeader + contentLength + content * conn 本身实现了 io.Writer 接口 */ func Encode(conn io.Writer, content string) (err error) { // 写入消息头 if err = binary.Write(conn, binary.BigEndian, []byte(msgHeader)); err != nil { fmt.Printf("Fail to write msgHeader to conn,err:[%v]", err) } // 写入消息体长度 contentLength := int32(len([]byte(content))) if err = binary.Write(conn, binary.BigEndian, contentLength); err != nil { fmt.Printf("Fail to write contentLength to conn,err:[%v]", err) } // 写入消息 if err = binary.Write(conn, binary.BigEndian, []byte(content)); err != nil { fmt.Printf("Fail to write content to conn,err:[%v]", err) } return err
客户端的conn一直不被Close 有什么表现?
四次挥手各个状态的如下:
主从关闭方 被动关闭方 established established Fin-wait1 closeWait Fin-wait2 Tiem-wait lastAck Closed Closed
如果客户端的连接手动的关闭,它和服务端的状态会一直保持established建立连接中的状态。
MacBook-Pro% netstat -aln | grep 9090 tcp4 0 0 127.0.0.1.9090 127.0.0.1.62348 ESTABLISHED tcp4 0 0 127.0.0.1.62348 127.0.0.1.9090 ESTABLISHED tcp46 0 0 *.9090 *.* LISTEN
服务端的conn一直不被关闭 有什么表现?
客户端的进程结束后,会发送fin数据包给服务端,向服务端请求断开连接。
服务端的conn不关闭的话,服务端就会停留在四次挥手的 close_wait 阶段(我们不手动Close,服务端就任务还有数据/任务没处理完,因此它不关闭)。
客户端停留在 fin_wait2 的阶段(在这个阶段等着服务端告诉自己可以真正断开连接的消息)。
DXMdeMacBook-Pro% netstat -aln | grep 9090 tcp4 0 0 127.0.0.1.9090 127.0.0.1.62888 CLOSE_WAIT tcp4 0 0 127.0.0.1.62888 127.0.0.1.9090 FIN_WAIT_2 tcp46 0 0 *.9090 *.* LISTEN
什么是binary.BigEndian?什么是binary.LittleEndian?
对计算机来说一切都是二进制的数据,BigEndian和LittleEndian描述的就是二进制数据的字节顺序。计算机内部,小端序被广泛应用于现代性 CPU 内部存储数据;大端序常用于网络传输和文件存储。
比如:
一个数的二进制表示为 0x12345678 BigEndian 表示为: 0x12 0x34 0x56 0x78 LittleEndian表示为: 0x78 0x56 0x34 0x12
UDP网络编程
思路:
UDP服务器:1、监听 2、循环读取消息 3、回复数据。
UDP客户端:1、连接服务器 2、发送消息 3、接收消息。
// ################################ // ######## UDPServer ######### // ################################ func main() { // 1. 监听端口 2.accept连接 3.开goroutine处理连接 listen, err := net.Listen("tcp", "0.0.0.0:9090") if err != nil { fmt.Printf("error : %v", err) return } for{ conn, err := listen.Accept() if err != nil { fmt.Printf("Fail listen.Accept : %v", err) continue } go ProcessConn(conn) } } // 处理网络请求 func ProcessConn(conn net.Conn) { defer conn.Close() for { bt,err:= coder.Decode(conn) if err != nil { fmt.Printf("Fail to decode error [%v]", err) return } s := string(bt) fmt.Printf("Read from conn:[%v]\n",s) } } // ################################ // ######## UDPClient ######### // ################################ func main() { udpConn, err := net.DialUDP("udp", nil, &net.UDPAddr{ IP: net.IPv4(127, 0, 0, 1), Port: 9091, }) if err != nil { fmt.Printf("error : %v", err) return } _, err = udpConn.Write([]byte("i am udp client")) if err != nil { fmt.Printf("error : %v", err) return } bytes:=make([]byte,1024) num, addr, err := udpConn.ReadFromUDP(bytes) if err != nil { fmt.Printf("Fail to read from udp error: [%v]", err) return } fmt.Printf("Recieve from udp address:[%v], bytes:[%v], content:[%v]",addr,num,string(bytes)) }
Http网络编程
思路整理:
HttpServer:1、创建路由器。2、为路由器绑定路由规则。3、创建服务器、监听端口。 4启动读服务。
HttpClient: 1、创建连接池。2、创建客户端,绑定连接池。3、发送请求。4、读取响应。
func main() { mux := http.NewServeMux() mux.HandleFunc("/login", doLogin) server := &http.Server{ Addr: ":8081", WriteTimeout: time.Second * 2, Handler: mux, } log.Fatal(server.ListenAndServe()) } func doLogin(writer http.ResponseWriter,req *http.Request){ _, err := writer.Write([]byte("do login")) if err != nil { fmt.Printf("error : %v", err) return } }
HttpClient端
func main() { transport := &http.Transport{ // 拨号的上下文 DialContext: (&net.Dialer{ Timeout: 30 * time.Second, // 拨号建立连接时的超时时间 KeepAlive: 30 * time.Second, // 长连接存活的时间 }).DialContext, // 最大空闲连接数 MaxIdleConns: 100, // 超过最大的空闲连接数的连接,经过 IdleConnTimeout时间后会失效 IdleConnTimeout: 10 * time.Second, // https使用了SSL安全证书,TSL是SSL的升级版 // 当我们使用https时,这行配置生效 TLSHandshakeTimeout: 10 * time.Second, ExpectContinueTimeout: 1 * time.Second, // 100-continue 状态码超时时间 } // 创建客户端 client := &http.Client{ Timeout: time.Second * 10, //请求超时时间 Transport: transport, } // 请求数据 res, err := client.Get("http://localhost:8081/login") if err != nil { fmt.Printf("error : %v", err) return } defer res.Body.Close() bytes, err := ioutil.ReadAll(res.Body) if err != nil { fmt.Printf("error : %v", err) return } fmt.Printf("Read from http server res:[%v]", string(bytes)) }
理解函数是一等公民
在golang中函数是一等公民,我们可以把一个函数当作普通变量一样使用。
比如我们有个函数HelloHandle,我们可以直接使用它。
func HelloHandle(name string, age int) { fmt.Printf("name:[%v] age:[%v]", name, age) } func main() { HelloHandle("tom",12) }
闭包
如何理解闭包:闭包本质上是一个函数,而且这个函数会引用它外部的变量,如下例子中的f3中的匿名函数本身就是一个闭包。 通常我们使用闭包起到一个适配的作用。
例1:
// f2是一个普通函数,有两个入参数 func f2() { fmt.Printf("f2222") } // f1函数的入参是一个f2类型的函数 func f1(f2 func()) { f2() } func main() { // 由于golang中函数是一等公民,所以我们可以把f2同普通变量一般传递给f1 f1(f2) }
例2: 在上例中更进一步。f2有了自己的参数, 这时就不能直接把f2传递给f1了。
总不能傻傻的这样吧 f1(f2(1,2))
???
而闭包就能解决这个问题。
// f2是一个普通函数,有两个入参数 func f2(x int, y int) { fmt.Println("this is f2 start") fmt.Printf("x: %d y: %d \n", x, y) fmt.Println("this is f2 end") } // f1函数的入参是一个f2类型的函数 func f1(f2 func()) { fmt.Println("this is f1 will call f2") f2() fmt.Println("this is f1 finished call f2") } // 接受一个两个参数的函数, 返回一个包装函数 func f3(f func(int,int) ,x,y int) func() { fun := func() { f(x,y) } return fun } func main() { // 目标是实现如下的传递与调用 f1(f3(f2,6,6)) }
实现方法的回调:
下面的例子中实现这样的功能:就好像是我设计了一个框架,定好了整个框架运转的流程(或者说是提供了一个编程模版),框架具体做事的函数你根据自己的需求自己实现,我的框架只是负责帮你回调你具体的方法。
// 自定义类型,handler本质上是一个函数 type HandlerFunc func(string, int) // 闭包 func (f HandlerFunc) Serve(name string, age int) { f(name, age) } // 具体的处理函数 func HelloHandle(name string, age int) { fmt.Printf("name:[%v] age:[%v]", name, age) } func main() { // 把HelloHandle转换进自定义的func中 handlerFunc := HandlerFunc(HelloHandle) // 本质上会去回调HelloHandle方法 handlerFunc.Serve("tom", 12) // 上面两行效果 == 下面这行 // 只不过上面的代码是我在帮你回调,下面的是你自己主动调用 HelloHandle("tom",12) }
HttpServer源码阅读
注册路由
直观上看注册路由这一步,就是它要做的就是将在路由器url pattern和开发者提供的func关联起来。 很容易想到,它里面很可能是通过map实现的。
func main() { // 创建路由器 // 为路由器绑定路由规则 mux := http.NewServeMux() mux.HandleFunc("/login", doLogin) ... } func doLogin(writer http.ResponseWriter,req *http.Request){ _, err := writer.Write([]byte("do login")) if err != nil { fmt.Printf("error : %v", err) return } }
姑且将ServeMux当作是路由器。我们使用http包下的 NewServerMux 函数创建一个新的路由器对象,进而使用它的HandleFunc(pattern,func)函数完成路由的注册。
跟进NewServerMux函数,可以看到,它通过new函数返回给我们一个ServeMux结构体。
func NewServeMux() *ServeMux { return new(ServeMux) }
这个ServeMux结构体长下面这样:在这个ServeMux结构体中我们就看到了这个维护pattern和func的map
type ServeMux struct { mu sync.RWMutex m map[string]muxEntry hosts bool // whether any patterns contain hostnames }
这个muxEntry长下面这样:
type muxEntry struct { h Handler pattern string } type Handler interface { ServeHTTP(ResponseWriter, *Request) }
看到这里问题就来了,上面我们手动注册进路由器中的仅仅是一个有规定参数的方法,到这里怎么成了一个Handle了?我们也没有说去手动的实现Handler这个接口,也没有重写ServeHTTP函数啊, 在golang中实现一个接口不得像下面这样搞吗?**
type Handle interface { Serve(string, int, string) } type HandleImpl struct { } func (h HandleImpl)Serve(string, int, string){ }
带着这个疑问看下面的方法:
// 由于函数是一等公民,故我们将doLogin函数同普通变量一样当做入参传递进去。 mux.HandleFunc("/login", doLogin) func doLogin(writer http.ResponseWriter,req *http.Request){ ... }
跟进去看 HandleFunc 函数的实现:
首先:HandleFunc函数的第二个参数是接收的函数的类型和 doLogin
函数的类型是一致的,所以 doLogin
能正常的传递进HandleFunc中。
其次:我们的关注点应该是下面的 HandlerFunc(handler)
// 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)) }
跟进这个 HandlerFunc(handler)
看到下图,真相就大白于天下了。golang以一种优雅的方式悄无声息的为我们完成了一次适配。 这么看来上面的 HandlerFunc(handler)
并不是函数的调用,而是 doLogin
转换成自定义类型。这个自定义类型去实现了Handle接口(因为它重写了ServeHTTP函数)以闭包的形式完美的将我们的doLogin适配成了Handle类型。
在往下看 Handle
方法:
第一:将pattern和handler注册进map中
第二:为了保证整个过程的并发安全,使用锁保护整个过程。
// Handle registers the handler for the given pattern. // If a handler already exists for pattern, Handle panics. 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 }
启动服务
概览图:
和 java 对比着看,在java一组复杂的逻辑会被封装成一个class。在golang中对应的就是一组复杂的逻辑会被封装成一个结构体。
对应HttpServer肯定也是这样,http服务器在golang的实现中有自己的结构体。它就是http包下的Server。
它有一系列描述性属性。如监听的地址、写超时时间、路由器。
server := &http.Server{ Addr: ":8081", WriteTimeout: time.Second * 2, Handler: mux, } log.Fatal(server.ListenAndServe())
我们看它启动服务的函数: server.ListenAndServe()
实现的逻辑是使用net包下的Listen函数,获取给定地址上的tcp连接。
再将这个tcp连接封装进 tcpKeepAliveListenner
结构体中。
在将这个 tcpKeepAliveListenner
丢进Server的Serve函数中处理
// ListenAndServe 会监听开发者给定网络地址上的tcp连接,当有请求到来时,会调用Serve函数去处理这个连接。 // 它接收到所有连接都使用 TCP keep-alives相关的配置 // // 如果构造Server时没有指定Addr,他就会使用默认值: “:http” // // 当Server ShutDown或者是Close,ListenAndServe总是会返回一个非nil的error。 // 返回的这个Error是 ErrServerClosed func (srv *Server) ListenAndServe() error { if srv.shuttingDown() { return ErrServerClosed } addr := srv.Addr if addr == "" { addr = ":http" } // 底层借助于tcp实现 ln, err := net.Listen("tcp", addr) if err != nil { return err } return srv.Serve(tcpKeepAliveListener{ln.(*net.TCPListener)}) } // tcpKeepAliveListener会为TCP设置一个keep-alive 超时时长。 // 它通常被 ListenAndServe 和 ListenAndServeTLS使用。 // 它保证了已经dead的TCP最终都会消失。 type tcpKeepAliveListener struct { *net.TCPListener }
接着去看看 Serve
方法,上一个函数中获取到了一个基于tcp的Listener,从这个Listener中可以不断的获取出新的连接,下面的方法中使用无限for循环完成这件事。conn获取到后将连接封装进httpConn,为了保证不阻塞下一个连接到到来,开启新的goroutine处理这个http连接。
func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error { // 如果有一个包裹了 srv 和 listener 的钩子函数,就执行它 if fn := testHookServerServe; fn != nil { fn(srv, l) // call hook with unwrapped listener } // 将tcp的Listener封装进onceCloseListener,保证连接不会被关闭多次。 l = &onceCloseListener{Listener: l} defer l.Close() // http2相关的配置 if err := srv.setupHTTP2_Serve(); err != nil { return err } if !srv.trackListener(&l, true) { return ErrServerClosed } defer srv.trackListener(&l, false) // 如果没有接收到请求睡眠多久 var tempDelay time.Duration // how long to sleep on accept failure baseCtx := context.Background() // base is always background, per Issue 16220 ctx := context.WithValue(baseCtx, ServerContextKey, srv) // 开启无限循环,尝试从Listenner中获取连接。 for { rw, e := l.Accept() // accpet过程中发生错屋 if e != nil { select { // 如果从server的doneChan中可以获取内容,返回Server关闭了 case <-srv.getDoneChan(): return ErrServerClosed default: } // 如果发生了 net.Error 并且是临时的错误就睡5毫秒,再发生错误睡眠的时间*2,上线是1s 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 } // 如果没有发生错误,清空睡眠的时间 tempDelay = 0 // 将接收到连接封装进httpConn c := srv.newConn(rw) c.setState(c.rwc, StateNew) // before Serve can return // 开启一条新的协程处理这个连接 go c.serve(ctx) } }
处理请求
在 c.serve(ctx)
中就会去解析http相关的报文信息~,将http报文解析进Request结构体中。
部分代码如下:
// 将 server 包裹为 serverHandler 的实例,执行它的 ServeHTTP 方法,处理请求,返回响应。 // serverHandler 委托给 server 的 Handler 或者 DefaultServeMux(默认路由器) // 来处理 "OPTIONS *" 请求。 serverHandler{c.server}.ServeHTTP(w, w.req)
// serverHandler delegates to either the server's Handler or // DefaultServeMux and also handles "OPTIONS *" requests. type serverHandler struct { srv *Server } func (sh serverHandler) ServeHTTP(rw ResponseWriter, req *Request) { // 如果没有定义Handler就使用默认的 handler := sh.srv.Handler if handler == nil { handler = DefaultServeMux } if req.RequestURI == "*" && req.Method == "OPTIONS" { handler = globalOptionsHandler{} } // 处理请求,返回响应。 handler.ServeHTTP(rw, req) }
可以看到,req中包含了我们前面说的pattern,叫做RequestUri,有了它下一步就知道该回调ServeMux中的哪一个函数。
HttpClient源码阅读
DemoCode
func main() { // 创建连接池 // 创建客户端,绑定连接池 // 发送请求 // 读取响应 transport := &http.Transport{ DialContext: (&net.Dialer{ Timeout: 30 * time.Second, // 连接超时 KeepAlive: 30 * time.Second, // 长连接存活的时间 }).DialContext, // 最大空闲连接数 MaxIdleConns: 100, // 超过最大空闲连接数的连接会在IdleConnTimeout后被销毁 IdleConnTimeout: 10 * time.Second, TLSHandshakeTimeout: 10 * time.Second, // tls握手超时时间 ExpectContinueTimeout: 1 * time.Second, // 100-continue 状态码超时时间 } // 创建客户端 client := &http.Client{ Timeout: time.Second * 10, //请求超时时间 Transport: transport, } // 请求数据,获得响应 res, err := client.Get("http://localhost:8081/login") if err != nil { fmt.Printf("error : %v", err) return } defer res.Body.Close() // 处理数据 bytes, err := ioutil.ReadAll(res.Body) if err != nil { fmt.Printf("error : %v", err) return } fmt.Printf("Read from http server res:[%v]", string(bytes)) }
整理思路
http.Client的代码其实是很多的,全部很细的过一遍肯定也会难度,下面可能也是只能提及其中的一部分。
首先明白一件事,我们编写的HttpClient是在干什么?(虽然这个问题很傻,但是总得问一下)是在发送Http请求。
一般我们在开发的时候,更多的编写的是HttpServer的代码。是在处理Http请求, 而不是去发送Http请求,Http请求都是是前端通过ajax经由浏览器发送到后端的。
其次,Http请求实际上是建立在tcp连接之上的,所以如果我们去看http.Client肯定能找到 net.Dial("tcp",adds)
相关的代码。
那也就是说,我们要看看,http.Client是如何在和服务端建立连接、发送数据、接收数据的。
重要的struct
http.Client中有机几个比较重要的struct,如下
http.Client结构体中封装了和http请求相关的属性,诸如 cookie,timeout,redirect以及Transport。
type Client struct { Transport RoundTripper CheckRedirect func(req *Request, via []*Request) error Jar CookieJar Timeout time.Duration }
Tranport实现了RoundTrpper接口:
type RoundTripper interface { // 1、RoundTrip会去执行一个简单的 Http Trancation,并为requestt返回一个响应 // 2、RoundTrip不会尝试去解析response // 3、注意:只要返回了Reponse,无论response的状态码是多少,RoundTrip返回的结果:err == nil // 4、RoundTrip将请求发送出去后,如果他没有获取到response,他会返回一个非空的err。 // 5、同样,RoundTrip不会尝试去解析诸如重定向、认证、cookie这种更高级的协议。 // 6、除了消费和关闭请求体之外,RoundTrip不会修改request的其他字段 // 7、RoundTrip可以在一个单独的gorountine中读取request的部分字段。一直到ResponseBody关闭之前,调用者都不能取消,或者重用这个request // 8、RoundTrip始终会保证关闭Body(包含在发生err时)。根据实现的不同,在RoundTrip关闭前,关闭Body这件事可能会在一个单独的goroutine中去做。这就意味着,如果调用者想将请求体用于后续的请求,必须等待知道发生Close // 9、请求的URL和Header字段必须是被初始化的。 RoundTrip(*Request) (*Response, error) }
看上面RoundTrpper接口,它里面只有一个方法 RoundTrip
,方法的作用就是执行一次Http请求,发送Request然后获取Response。
RoundTrpper被设计成了一个支持并发的结构体。
Transport结构体如下:
type Transport struct { idleMu sync.Mutex // user has requested to close all idle conns wantIdle bool // Transport的作用就是用来建立一个连接,这个idleConn就是Transport维护的空闲连接池。 idleConn map[connectMethodKey][]*persistConn // most recently used at end idleConnCh map[connectMethodKey]chan *persistConn }
其中的connectMethodKey也是结构体:
type connectMethodKey struct { // proxy 代理的URL,当他不为空时,就会一直使用这个key // scheme 协议的类型, http https // addr 代理的url,也就是下游的url proxy, scheme, addr string }
persistConn是一个具体的连接实例,包含连接的上下文。
type persistConn struct { // alt可选地指定TLS NextProto RoundTripper。 // 这用于今天的HTTP / 2和以后的将来的协议。 如果非零,则其余字段未使用。 alt RoundTripper t *Transport cacheKey connectMethodKey conn net.Conn tlsState *tls.ConnectionState // 用于从conn中读取内容 br *bufio.Reader // from conn // 用于往conn中写内容 bw *bufio.Writer // to conn nwrite int64 // bytes written // 他是个chan,roundTrip会将readLoop中的内容写入到reqch中 reqch chan requestAndChan // 他是个chan,roundTrip会将writeLoop中的内容写到writech中 writech chan writeRequest closech chan struct{} // closed when conn closed
另外补充一个结构体:Request,他用来描述一次http请求的实例,它定义于http包request.go, 里面封装了对Http请求相关的属性
type Request struct { Method string URL *url.URL Proto string // "HTTP/1.0" ProtoMajor int // 1 ProtoMinor int // 0 Header Header Body io.ReadCloser GetBody func() (io.ReadCloser, error) ContentLength int64 TransferEncoding []string Close bool Host string Form url.Values PostForm url.Values MultipartForm *multipart.Form Trailer Header RemoteAddr string RequestURI string TLS *tls.ConnectionState Cancel <-chan struct{} Response *Response ctx context.Context }
这几个结构体共同完成如下图所示http.Client的工作流程
流程
我们想发送一次Http请求。首先我们需要构造一个Request,Request本质上是对Http协议的描述(因为大家使用的都是Http协议,所以将这个Request发送到HttpServer后,HttpServer能识别并解析它)。
// 从这行代码开始往下看 res, err := client.Get("http://localhost:8081/login") // 跟进Get req, err := NewRequest("GET", url, nil) if err != nil { return nil, err } return c.Do(req) // 跟进Do func (c *Client) Do(req *Request) (*Response, error) { return c.do(req) } // 跟进do,do函数中有下面的逻辑,可以看到执行完send后已经拿到返回值了。所以我们得继续跟进send方法 if resp, didTimeout, err = c.send(req, deadline); err != nil // 跟进send方法,可以看到send中还有一send方法,入参分别是:request,tranpost,deadline // 到现在为止,我们没有看到有任何和服务端建立连接的动作发生,但是构造的req和拥有连接池的tranport已经见面了~ resp, didTimeout, err = send(req, c.transport(), deadline) // 继续跟进这个send方法,看到了调用了rt的RoundTrip方法。 // 这个rt就是我们编写HttpClient代码时创建的,绑定在http.Client上的tranport实例。 // 这个RoundTrip方法的作用我们在上面已经说过了,最直接的作用就是:发送request 并获取response。 resp, err = rt.RoundTrip(req)
但是RoundTrip他是个定义在RoundTripper接口中的抽象方法,我们看代码肯定是要去看具体的实现嘛
这里可以使用断点调试法:在上面最后一行上打上断点,会进入到他的具体实现中。从图中可以看到具体的实现在roundtrip中。
RoundTrip
中调用的函数是我们自定义的transport的roundTrip函数, 跟进去如下:
紧接着我们需要一个conn,这个conn我们通过Transport可以获取到。conn的类型为persistConn。
// roundTrip函数中又一个无限for循环 for { // 检查请求的上下文是否关闭了 select { case <-ctx.Done(): req.closeBody() return nil, ctx.Err() default: } // 对传递进来的req进行了有一层的封装,封装后的这个treq可以被roundTrip修改,所以每次重试都会新建 treq := &transportRequest{Request: req, trace: trace} cm, err := t.connectMethodForRequest(treq) if err != nil { req.closeBody() return nil, err } // 到这里真的执行从tranport中获取和对应主机的连接,这个连接可能是http、https、http代理、http代理的高速缓存, 但是无论如何我们都已经准备好了向这个连接发送treq // 这里获取出来的连接就是我们在上文中提及的persistConn pconn, err := t.getConn(treq, cm) if err != nil { t.setReqCanceler(req, nil) req.closeBody() return nil, err } var resp *Response if pconn.alt != nil { // HTTP/2 path. t.decHostConnCount(cm.key()) // don't count cached http2 conns toward conns per host t.setReqCanceler(req, nil) // not cancelable with CancelRequest resp, err = pconn.alt.RoundTrip(req) } else { // 调用persistConn的roundTrip方法,发送treq并获取响应。 resp, err = pconn.roundTrip(treq) } if err == nil { return resp, nil } if !pconn.shouldRetryRequest(req, err) { // Issue 16465: return underlying net.Conn.Read error from peek, // as we've historically done. if e, ok := err.(transportReadFromServerError); ok { err = e.err } return nil, err } testHookRoundTripRetried() // Rewind the body if we're able to. (HTTP/2 does this itself so we only // need to do it for HTTP/1.1 connections.) if req.GetBody != nil && pconn.alt == nil { newReq := *req var err error newReq.Body, err = req.GetBody() if err != nil { return nil, err } req = &newReq } }
整理思路:然后看上面代码中获取conn和roundTrip的实现细节。
我们需要一个conn,这个conn可以通过Transport获取到。conn的类型为persistConn。但是不管怎么样,都得先获取出 persistConn,才能进一步完成发送请求再得到服务端到响应。
然后关于这个persistConn结构体其实上面已经提及过了。重新贴在下面
type persistConn struct { // alt可选地指定TLS NextProto RoundTripper。 // 这用于今天的HTTP / 2和以后的将来的协议。 如果非零,则其余字段未使用。 alt RoundTripper conn net.Conn t *Transport br *bufio.Reader // 用于从conn中读取内容 bw *bufio.Writer // 用于往conn中写内容 // 他是个chan,roundTrip会将readLoop中的内容写入到reqch中 reqch chan requestAndChan // 他是个chan,roundTrip会将writeLoop中的内容写到writech中 nwrite int64 // bytes written cacheKey connectMethodKey tlsState *tls.ConnectionState writech chan writeRequest closech chan struct{} // closed when conn closed
跟进 t.getConn(treq, cm)
代码如下:
// 先尝试从空闲缓冲池中取得连接 // 所谓的空闲缓冲池就是Tranport结构体中的: idleConn map[connectMethodKey][]*persistConn // 入参位置的cm如下: /* type connectMethod struct { // 代理的url,如果没有代理的话,这个值为nil proxyURL *url.URL // 连接所使用的协议 http、https targetScheme string // 如果proxyURL指定了http代理或者是https代理,并且使用的协议是http而不是https。 // 那么下面的targetAddr就会不包含在connect method key中。 // 因为socket可以复用不同的targetAddr值 targetAddr string }*/ t.getIdleConn(cm); // 空闲缓冲池有的空闲连接的话返回conn,否则进行如下的select select { // todo 这里我还不确定是在干什么,目前猜测是这样的:每个服务器能打开的socket句柄是有限的 // 每次来获取链接的时候,我们就计数+1。当整体的句柄在Host允许范围内时我们不做任何干涉~ case <-t.incHostConnCount(cmKey): // count below conn per host limit; proceed // 重新尝试从空闲连接池中获取连接,因为可能有的连接使用完后被放回连接池了 case pc := <-t.getIdleConnCh(cm): if trace != nil && trace.GotConn != nil { trace.GotConn(httptrace.GotConnInfo{Conn: pc.conn, Reused: pc.isReused()}) } return pc, nil // 请求是否被取消了 case <-req.Cancel: return nil, errRequestCanceledConn // 请求的上下文是否Done掉了 case <-req.Context().Done(): return nil, req.Context().Err() case err := <-cancelc: if err == errRequestCanceled { err = errRequestCanceledConn } return nil, err } // 开启新的gorountine新建连接一个连接 go func() { /** * 新建连接,方法底层封装了tcp client dial相关的逻辑 * conn, err := t.dial(ctx, "tcp", cm.addr()) * 以及根据不同的targetScheme构建不同的request的逻辑。 */ // 获取到persistConn pc, err := t.dialConn(ctx, cm) // 将persistConn写到chan中 dialc <- dialRes{pc, err} }() // 再尝试从空闲连接池中获取 idleConnCh := t.getIdleConnCh(cm) select { // 如果上面的 go 协程拨号成功了,这里就能取出值来 case v := <-dialc: // Our dial finished. if v.pc != nil { if trace != nil && trace.GotConn != nil && v.pc.alt == nil { trace.GotConn(httptrace.GotConnInfo{Conn: v.pc.conn}) } return v.pc, nil } // Our dial failed. See why to return a nicer error // value. // 将Host的连接-1 t.decHostConnCount(cmKey) select { ...
transport.dialConn
下面代码中的cm长这样
// dialConn是Transprot的方法 // 入参:context上下文, connectMethod // 出参:persisnConn func (t *Transport) dialConn(ctx context.Context, cm connectMethod) (*persistConn, error) { // 构建将要返回的 persistConn pconn := &persistConn{ t: t, cacheKey: cm.key(), reqch: make(chan requestAndChan, 1), writech: make(chan writeRequest, 1), closech: make(chan struct{}), writeErrCh: make(chan error, 1), writeLoopDone: make(chan struct{}), } trace := httptrace.ContextClientTrace(ctx) wrapErr := func(err error) error { if cm.proxyURL != nil { // Return a typed error, per Issue 16997 return &net.OpError{Op: "proxyconnect", Net: "tcp", Err: err} } return err } // 判断cm中使用的协议是否是https if cm.scheme() == "https" && t.DialTLS != nil { var err error pconn.conn, err = t.DialTLS("tcp", cm.addr()) if err != nil { return nil, wrapErr(err) } if pconn.conn == nil { return nil, wrapErr(errors.New("net/http: Transport.DialTLS returned (nil, nil)")) } if tc, ok := pconn.conn.(*tls.Conn); ok { // Handshake here, in case DialTLS didn't. TLSNextProto below // depends on it for knowing the connection state. if trace != nil && trace.TLSHandshakeStart != nil { trace.TLSHandshakeStart() } if err := tc.Handshake(); err != nil { go pconn.conn.Close() if trace != nil && trace.TLSHandshakeDone != nil { trace.TLSHandshakeDone(tls.ConnectionState{}, err) } return nil, err } cs := tc.ConnectionState() if trace != nil && trace.TLSHandshakeDone != nil { trace.TLSHandshakeDone(cs, nil) } pconn.tlsState = &cs } } else { // 如果不是https协议就来到这里,使用tcp向httpserver拨号,获取一个tcp连接。 conn, err := t.dial(ctx, "tcp", cm.addr()) if err != nil { return nil, wrapErr(err) } // 将获取到tcp连接交给我们的persistConn维护 pconn.conn = conn // 处理https相关逻辑 if cm.scheme() == "https" { var firstTLSHost string if firstTLSHost, _, err = net.SplitHostPort(cm.addr()); err != nil { return nil, wrapErr(err) } if err = pconn.addTLS(firstTLSHost, trace); err != nil { return nil, wrapErr(err) } } } // Proxy setup. switch { // 如果代理URL为空,不做任何处理 case cm.proxyURL == nil: // Do nothing. Not using a proxy. // case cm.proxyURL.Scheme == "socks5": conn := pconn.conn d := socksNewDialer("tcp", conn.RemoteAddr().String()) if u := cm.proxyURL.User; u != nil { auth := &socksUsernamePassword{ Username: u.Username(), } auth.Password, _ = u.Password() d.AuthMethods = []socksAuthMethod{ socksAuthMethodNotRequired, socksAuthMethodUsernamePassword, } d.Authenticate = auth.Authenticate } if _, err := d.DialWithConn(ctx, conn, "tcp", cm.targetAddr); err != nil { conn.Close() return nil, err } case cm.targetScheme == "http": pconn.isProxy = true if pa := cm.proxyAuth(); pa != "" { pconn.mutateHeaderFunc = func(h Header) { h.Set("Proxy-Authorization", pa) } } case cm.targetScheme == "https": conn := pconn.conn hdr := t.ProxyConnectHeader if hdr == nil { hdr = make(Header) } connectReq := &Request{ Method: "CONNECT", URL: &url.URL{Opaque: cm.targetAddr}, Host: cm.targetAddr, Header: hdr, } if pa := cm.proxyAuth(); pa != "" { connectReq.Header.Set("Proxy-Authorization", pa) } connectReq.Write(conn) // Read response. // Okay to use and discard buffered reader here, because // TLS server will not speak until spoken to. br := bufio.NewReader(conn) resp, err := ReadResponse(br, connectReq) if err != nil { conn.Close() return nil, err } if resp.StatusCode != 200 { f := strings.SplitN(resp.Status, " ", 2) conn.Close() if len(f) < 2 { return nil, errors.New("unknown status code") } return nil, errors.New(f[1]) } } if cm.proxyURL != nil && cm.targetScheme == "https" { if err := pconn.addTLS(cm.tlsHost(), trace); err != nil { return nil, err } } if s := pconn.tlsState; s != nil && s.NegotiatedProtocolIsMutual && s.NegotiatedProtocol != "" { if next, ok := t.TLSNextProto[s.NegotiatedProtocol]; ok { return &persistConn{alt: next(cm.targetAddr, pconn.conn.(*tls.Conn))}, nil } } if t.MaxConnsPerHost > 0 { pconn.conn = &connCloseListener{Conn: pconn.conn, t: t, cmKey: pconn.cacheKey} } // 初始化persistConn的bufferReader和bufferWriter pconn.br = bufio.NewReader(pconn) // 可以从上面给pconn维护的tcpConn中读数据 pconn.bw = bufio.NewWriter(persistConnWriter{pconn})// 可以往上面pconn维护的tcpConn中写数据 // 新开启两条和persistConn相关的go协程。 go pconn.readLoop() go pconn.writeLoop() return pconn, nil }
上面的两条goroutine 和 br bw共同完成如下图的流程
发送请求
发送req的逻辑在http包的下的tranport包中的 func (t *Transport) roundTrip(req *Request) (*Response, error) {}
函数中。
如下:
// 发送treq resp, err = pconn.roundTrip(treq) // 跟进roundTrip // 可以看到他将一个writeRequest结构体类型的实例写入了writech中 // 而这个writech会被上图中的writeLoop消费,借助bufferWriter写入tcp连接中,完成往服务端数据的发送。 pc.writech <- writeRequest{req, writeErrCh, continueCh}
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