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TCP网络编程
存在的问题：
- 拆包：
- 对发送端来说应用程序写入的数据远大于socket缓冲区大小，不能一次性将这些数据发送到server端就会出现拆包的情况。
- 通过网络传输的数据包最大是1500字节，当
TCP报文的长度 - TCP头部的长度 > MSS(最大报文长度时)将会发生拆包，MSS一般长（1460～1480）字节。
- 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 _,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,contentLength); err != nil {
fmt.Printf("Fail to write contentLength to conn,err)
}
// 写入消息
if err = binary.Write(conn,[]byte(content)); err != nil {
fmt.Printf("Fail to write content to conn,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）。
MacBook-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:= coder.Decode(conn)
if err != nil {
fmt.Printf("Fail to decode error [%v]",s)
}
}
// ################################
// ######## UDPClient #########
// ################################
func main() {
udpConn,err := net.DialUDP("udp",nil,&net.UDPAddr{
IP: net.IPv4(127,1),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]",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),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)
}
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,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,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",}
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,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,// 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,}
// 请求数据,获得响应
res,err)
return
}
defer res.Body.Close()
// 处理数据
bytes,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,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,writech: make(chan writeRequest,closech: make(chan struct{}),writeErrCh: make(chan error,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,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,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}