设计一个框架

大部分时候,我们需要实现一个 Web 应用,第一反应是应该使用哪个框架。不同的框架设计理念和提供的功能有很大的差别。比如 Python 语言的 djangoflask,前者大而全,后者小而美。Go语言/golang 也是如此,新框架层出不穷,比如BeegoGinIris等。那为什么不直接使用标准库,而必须使用框架呢?在设计一个框架之前,我们需要回答框架核心为我们解决了什么问题。只有理解了这一点,才能想明白我们需要在框架中实现什么功能。

我们先看看标准库 net/http 如何处理一个请求

package main

import (
"fmt"
"log"
"net/http"
) func main() {
http.HandleFunc("/",handler)
//http.HandlerFunc("/count",counter)
log.Fatal(http.ListenAndServe("localhost:8000",nil))
} func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
fmt.Fprintf(w,"URL.Path = %q\n",r.URL.Path)
fmt.Println("1234")
}

net/http提供了基础的Web功能,即监听端口,映射静态路由,解析HTTP报文。一些Web开发中简单的需求并不支持,需要手工实现。

  • 动态路由:例如hello/:namehello/*这类的规则。
  • 鉴权:没有分组/统一鉴权的能力,需要在每个路由映射的handler中实现。
  • 模板:没有统一简化的HTML机制。

当我们离开框架,使用基础库时,需要频繁手工处理的地方,就是框架的价值所在。但并不是每一个频繁处理的地方都适合在框架中完成。Python有一个很著名的Web框架,名叫bottle,整个框架由bottle.py一个文件构成,共4400行,可以说是一个微框架。那么理解这个微框架提供的特性,可以帮助我们理解框架的核心能力。

  • 路由(Routing):将请求映射到函数,支持动态路由。例如'/hello/:name
  • 模板(Templates):使用内置模板引擎提供模板渲染机制。
  • 工具集(Utilites):提供对 cookies,headers 等处理机制。
  • 插件(Plugin):Bottle本身功能有限,但提供了插件机制。可以选择安装到全局,也可以只针对某几个路由生效。

Gee框架

这个教程将使用 Go 语言实现一个简单的 Web 框架,起名叫做Geegeektutu.com的前三个字母。我第一次接触的 Go 语言的 Web 框架是GinGin的代码总共是14K,其中测试代码9K,也就是说实际代码量只有5KGin也是我非常喜欢的一个框架,与Python中的Flask很像,小而美。

7天实现Gee框架这个教程的很多设计,包括源码,参考了Gin,大家可以看到很多Gin的影子。

时间关系,同时为了尽可能地简洁明了,这个框架中的很多部分实现的功能都很简单,但是尽可能地体现一个框架核心的设计原则。例如Router的设计,虽然支持的动态路由规则有限,但为了性能考虑匹配算法是用Trie树实现的,Router最重要的指标之一便是性能。

标准库启动Web服务

Go语言内置了 net/http库,封装了HTTP网络编程的基础的接口,我们实现的Gee Web 框架便是基于net/http的。我们接下来通过一个例子,简单介绍下这个库的使用。

package main

import (
"fmt"
"log"
"net/http"
) func main() {
http.HandleFunc("/",indexHandler)
http.HandleFunc("/hello",helloHandler)
log.Fatal(http.ListenAndServe(":8000",nil))
} // handler echoes r.URL.Path
func indexHandler(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
fmt.Fprintf(w,"URL.Path = %q\n",req.URL.Path)
} func helloHandler(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
for k,v := range req.Header {
fmt.Fprintf(w, "Header[%q] = %q\n",k,v)
}
}

我们设置了2个路由,//hello,分别绑定 indexHandlerhelloHandler , 根据不同的HTTP请求会调用不同的处理函数。访问/,响应是URL.Path = /,而/hello的响应则是请求头(header)中的键值对信息。

用 curl 这个工具测试一下,将会得到如下的结果

$ curl localhost:8000/
URL.Path = "/" $ curl localhost:8000/hello
Header["User-Agent"] = ["curl/7.64.1"]
Header["Accept"] = ["*/*"]

main 函数的最后一行,是用来启动 Web 服务的,第一个参数是地址,:8000表示在 8000 端口监听。而第二个参数则代表处理所有的HTTP请求的实例,nil 代表使用标准库中的实例处理。第二个参数,则是我们基于net/http标准库实现Web框架的入口。

实现http.Handler接口

package http

type Handler interface {
ServeHTPP(w ResponseWriter, r *Request)
} func ListenAndServe(address string, h Handler) error { }

第二个参数的类型是什么呢?通过查看net/http的源码可以发现,Handler是一个接口,需要实现方法 ServeHTTP ,也就是说,只要传入任何实现了 ServerHTTP 接口的实例,所有的HTTP请求,就都交给了该实例处理了。

main.go

package main

import (
"fmt"
"log"
"net/http"
) type Engine struct{} func (engine *Engine) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
switch req.URL.Path {
case "/":
fmt.Fprintf(w, "URL.Path = %q\n", req.URL.Path)
case "/hello":
for k, v := range req.Header {
fmt.Fprintf(w, "Header[%q] = %q\n", k, v)
}
default:
fmt.Fprintf(w, "404 NOT FOUND: %s\n", req.URL)
}
} func main() {
engine := new(Engine)
log.Fatal(http.ListenAndServe(":8000", engine))
}
  • 我们定义了一个空的结构体Engine,实现了方法ServeHTTP。这个方法有2个参数,第二个参数是 Request ,该对象包含了该HTTP请求的所有的信息,比如请求地址、Header和Body等信息;第一个参数是 ResponseWriter ,利用 ResponseWriter 可以构造针对该请求的响应。

  • main 函数中,我们给 ListenAndServe 方法的第二个参数传入了刚才创建的engine实例。至此,我们走出了实现Web框架的第一步,即,将所有的HTTP请求转向了我们自己的处理逻辑。还记得吗,在实现Engine之前,我们调用 http.HandleFunc 实现了路由和Handler的映射,也就是只能针对具体的路由写处理逻辑。比如/hello。但是在实现Engine之后,我们拦截了所有的HTTP请求,拥有了统一的控制入口。在这里我们可以自由定义路由映射的规则,也可以统一添加一些处理逻辑,例如日志、异常处理等。

  • 代码的运行结果与之前的是一致的。

Gee框架的雏形

代码结构

tree gee_demo1
gee_demo1
├── gee
│   ├── gee.go
│   └── go.mod
├── go.mod
└── main.go 1 directory, 4 files

go.mod

module gee_demo1

go 1.13

require gee v0.0.0

replace gee => ./gee
  • go.mod 中使用 replace 将 gee 指向 ./gee

从 go 1.11 版本开始,引用相对路径的 package 需要使用上述方式。

main.go

package main

import (
"fmt"
"gee"
"net/http"
) func main() {
r := gee.New()
r.GET("/", func(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
fmt.Fprintf(w, "URL.Path = %q\n", req.URL.Path)
}) r.GET("/hello", func(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
for k, v := range req.Header {
fmt.Fprintf(w, "Header[%q] = %q\n", k, v)
}
}) r.Run(":8000")
}

看到这里,如果你使用过gin框架的话,肯定会觉得无比的亲切。gee框架的设计以及API均参考了gin。使用New()创建 gee 的实例,使用 GET()方法添加路由,最后使用Run()启动Web服务。这里的路由,只是静态路由,不支持/hello/:name这样的动态路由,动态路由我们将在下一次实现。

gee.go

package gee

import (
"fmt"
"log"
"net/http"
) // HandlerFunc defines the request handler used by gee
type HandlerFunc func(http.ResponseWriter, *http.Request) // Engine implement the interface of ServeHTTP
type Engine struct {
router map[string]HandlerFunc
} // New is the constructor of gee.Engine
func New() *Engine {
return &Engine{router: make(map[string]HandlerFunc)}
} func (engine *Engine) addRoute(method string, pattern string, handler HandlerFunc) {
key := method + "-" + pattern
log.Printf("Route %4s - %s", method, pattern)
engine.router[key] = handler
} // GET defines the method to add GET request
func (engine *Engine) GET(pattern string, handler HandlerFunc) {
engine.addRoute("GET", pattern, handler)
} // POST defines the method to add POST request
func (engine *Engine) POST(pattern string, handler HandlerFunc) {
engine.addRoute("POST", pattern, handler)
} // Run defines the method to start a http server
func (engine *Engine) Run(addr string) (err error) {
return http.ListenAndServe(addr, engine)
} func (engine *Engine) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
key := req.Method + "-" + req.URL.Path
if handler, ok := engine.router[key]; ok {
handler(w, req)
} else {
fmt.Fprintf(w, "404 NOT FOUND: %s\n", req.URL)
}
}

那么gee.go就是重头戏了。我们重点介绍一下这部分的实现。

  • 首先定义了类型HandlerFunc,这是提供给框架用户的,用来定义路由映射的处理方法。我们在Engine中,添加了一张路由映射表router,key 由请求方法和静态路由地址构成,例如GET-/GET-/helloPOST-/hello,这样针对相同的路由,如果请求方法不同,可以映射不同的处理方法(Handler),value 是用户映射的处理方法。

  • 当用户调用(*Engine).GET()方法时,会将路由和处理方法注册到映射表 router 中,(*Engine).Run()方法,是 ListenAndServe 的包装。

  • Engine实现的 ServeHTTP 方法的作用就是,解析请求的路径,查找路由映射表,如果查到,就执行注册的处理方法。如果查不到,就返回 404 NOT FOUND

执行go run main.go,再用 curl 工具访问,结果与最开始的一致

测试

$ curl localhost:8000
URL.Path = "/" $ curl localhost:8000/hello
Header["Accept"] = ["*/*"]
Header["User-Agent"] = ["curl/7.64.1"]

至此,整个Gee框架的原型已经出来了。实现了路由映射表,提供了用户注册静态路由的方法,包装了启动服务的函数。当然,到目前为止,我们还没有实现比net/http标准库更强大的能力,不用担心,很快就可以将动态路由、中间件等功能添加上去了。

01 . Go之从零实现Web框架(类似Gin)的更多相关文章

  1. 01 . Go之从零实现Web框架(框架雏形, 上下文Context,路由)

    设计一个框架 大部分时候,我们需要实现一个 Web 应用,第一反应是应该使用哪个框架.不同的框架设计理念和提供的功能有很大的差别.比如 Python 语言的 django和flask,前者大而全,后者 ...

  2. 7天用Go动手写/从零实现Web框架Gee

    设计一个框架 大部分时候,我们需要实现一个 Web 应用,第一反应是应该使用哪个框架.不同的框架设计理念和提供的功能有很大的差别.比如 Python 语言的 django和flask,前者大而全,后者 ...

  3. Web框架之Gin

    Gin是一个用Go语言编写的web框架.它是一个类似于martini但拥有更好性能的API框架, 由于使用了httprouter,速度提高了近40倍. 如果你是性能和高效的追求者, 你会爱上Gin. ...

  4. Web框架之Gin介绍及使用

    Gin是一个用Go语言编写的web框架.它是一个类似于martini但拥有更好性能的API框架, 由于使用了httprouter,速度提高了近40倍. 如果你是性能和高效的追求者, 你会爱上Gin. ...

  5. Python-S9-Day115——Flask Web框架基础

    01 今日内容概要 02 内容回顾 03 Flask框架:配置文件导入原理 04 Flask框架:配置文件使用 05 Flask框架:路由系统 06 Flask框架:请求和响应相关 07 示例:学生管 ...

  6. python web应用--web框架(三)

    了解了WSGI框架,我们发现:其实一个Web App,就是写一个WSGI的处理函数,针对每个HTTP请求进行响应. 但是如何处理HTTP请求不是问题,问题是如何处理100个不同的URL. 每一个URL ...

  7. GO语言web框架Gin之完全指南(一)

    作为一款企业级生产力的web框架,gin的优势是显而易见的,高性能,轻量级,易用的api,以及众多的使用者,都为这个框架注入了可靠的因素.截止目前为止,github上面已经有了 35,994 star ...

  8. GO语言web框架Gin之完全指南

    GO语言web框架Gin之完全指南 作为一款企业级生产力的web框架,gin的优势是显而易见的,高性能,轻量级,易用的api,以及众多的使用者,都为这个框架注入了可靠的因素.截止目前为止,github ...

  9. 01 基础版web框架

    01 基础版web框架 服务器server端python程序(基础版): import socket server=socket.socket() server.bind(("127.0.0 ...

随机推荐

  1. Django 多对多表的三种创建方式

    第一种: class Book(models.Model): name = models.CharField(max_length=32) # 第一种自动创建 authors = models.Man ...

  2. PyQt学习随笔:QTableWidget的selectedRanges、setRangeSelected访问选中矩形范围的方法

    老猿Python博文目录 专栏:使用PyQt开发图形界面Python应用 老猿Python博客地址 在QTableWidget对项的操作支持选中多个项的情况下,可以通过方法selectedRanges ...

  3. 第11.9节 Python正则表达式的贪婪模式和非贪婪模式

    在使用正则表达式时,匹配算法存在贪婪模式和非贪婪模式两种模式,在<第11.8节 Pytho正则表达式的重复匹配模式及元字符"?". "*". " ...

  4. CODING DevOps 线下沙龙回顾一:DevOps 代码质量实战

    11 月 22 日,由 CODING 主办的 DevOps 技术沙龙系列「质量」专场在上海圆满结束.在活动现场,四位来自腾讯等知名企业的技术大咖们分享了研发质量与效能的实战经验,与观众们共同探讨如何采 ...

  5. Flask学习 url和视图

    因为扫描器的准备使用Flask框架,所以开始恶补Flask和前后端的知识 Flask是一个使用Python编写的轻量级Web应用框架,作者是 Armin Ronacher(他也是 Werkzeug 及 ...

  6. 实验吧 Once more

    0x1函数解析 ereg(): *用指定的模式搜索一个字符串中指定的字符串,如果匹配成功返回true,否则,则返回false. 搜索字母的字符是大小写敏感的. * 此函数存在两个漏洞: ①%00截断及 ...

  7. Java的字符串操作一些简单的思考

    Java的字符串操作 1 .1不可变的String String对象事不可变的,String类中的每一个看起来会修改String值的方法,实际上都是创建了一个全新的String对象,以包含修改后的字符 ...

  8. 题解-CF1396C Monster Invaders

    题面 CF1396C Monster Invaders 有 \(n\) 层关卡,每层有 \(a_i\) 个小怪(\(1\) 血)和 \(1\) 个老怪(\(2\) 血).有三种武器:\(1\) 武器每 ...

  9. 题解-CF643G Choosing Ads

    CF643G Choosing Ads \(n\) 和 \(m\) 和 \(p\) 和序列 \(a_i(1\le i\le n)\).\(m\) 种如下操作: 1 l r id 令 \(i\in[l, ...

  10. 苹果M1芯片各种不支持,但居然可以刷朋友圈!你会买单吗?

    上个月和大家一起分享过,最新的苹果M1芯片上支持的各种开源软件.什么?还没读过?赶紧点这里:一文解读苹果 M1 芯片电脑上的开源软件. 现在已经过去了半个月,想必有不少的同学都已经入手了最新的苹果M1 ...