http服務(wù)端是從*http.Server.ListenAndServe()開(kāi)始的。Server數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義了Handler字段将硝，聲明了http服務(wù)器如何處理(w,*r)

type Server struct {
    Handler Handle
}

Handler接口定義：

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

Handler可以自定義實(shí)現(xiàn)，或是由上層框架實(shí)現(xiàn)腐芍。服務(wù)端監(jiān)聽(tīng)工作忧吟，已由net/http標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)完成养筒。

首先是外層的監(jiān)聽(tīng)函數(shù)Serve(l)用來(lái)監(jiān)聽(tīng)tcp連接曾撤，有連接建立時(shí)accepted，開(kāi)一個(gè)協(xié)程處理請(qǐng)求晕粪。服務(wù)器用一個(gè)線(xiàn)程處理多個(gè)客戶(hù)端請(qǐng)求挤悉，是典型的異步應(yīng)用場(chǎng)景。由于go語(yǔ)言支持協(xié)程巫湘，代替了這樣的應(yīng)用場(chǎng)景装悲，go serve(ctx)簡(jiǎn)單的一行代碼，就完成了復(fù)雜的異步調(diào)用完成的功能尚氛。并且業(yè)務(wù)邏輯不分節(jié)诀诊，不需要關(guān)心線(xiàn)程池的調(diào)參。

協(xié)程中執(zhí)行的閉包阅嘶，主要由以下三塊邏輯：

• 從TCP連接的buf緩沖中讀取請(qǐng)求字節(jié)流属瓣，并構(gòu)建Request請(qǐng)求。
• 調(diào)用http.Server.Handler處理請(qǐng)求讯柔。
• fnishRequest刷新TCP連接的緩存抡蛙，完成http響應(yīng)。

Serve(l)獲取連接

sync.Once

Java的兩種實(shí)現(xiàn)

舉一個(gè)例子魂迄，JDK7中的concurrentHashmap在構(gòu)建segment時(shí)粗截，會(huì)保證構(gòu)建唯一的Segment。是通過(guò)CAS無(wú)鎖操作實(shí)現(xiàn)的：volatile判空捣炬，線(xiàn)程中構(gòu)建熊昌，CAS賦值。常規(guī)的方法是添加的全局的volatile bool湿酸，在構(gòu)造函數(shù)的最后一行利用volatile禁止重排序的語(yǔ)義浴捆，標(biāo)記構(gòu)造已完成。并且要對(duì)構(gòu)造語(yǔ)句的集合加鎖稿械，保證其原子性。

//解釋java的思想冲粤，用go語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)
var done bool = false
func setup(){
    a = "hello"
    done = true
}
func doprint(){
  if !done{
    setup()
  }
  print(a)
}

而go中也有類(lèi)似的功能美莫，sync.Once，通過(guò)Mutex實(shí)現(xiàn)梯捕。功能為保證閉包全局的唯一一次執(zhí)行厢呵。

var once sync.Once
once.Do()

lintener

在TCP監(jiān)聽(tīng)中，監(jiān)聽(tīng)線(xiàn)程只有一個(gè)listener傀顾，用sync.Once包裹襟铭。第個(gè)Serve(l)方法只管理一個(gè)監(jiān)聽(tīng)器。當(dāng)接受到并建立連接之用，為每個(gè)連接單開(kāi)一個(gè)協(xié)程處理寒砖。并調(diào)用trackListener方法赐劣，將其加入到Server.listeners。如果*Server正在執(zhí)行關(guān)閉哩都，則不進(jìn)行添加魁兼。

Serve(l)方法結(jié)束之前，將連接移除漠嵌。

s.shuttingDown()是一個(gè)標(biāo)志位方法咐汞，如果將其置為true，所有新建連接儒鹿、處理請(qǐng)求等操作化撕，在執(zhí)行之前都會(huì)檢查這個(gè)標(biāo)志位。類(lèi)似于java的volatile并發(fā)讀可見(jiàn)性語(yǔ)義约炎。s.shutdown標(biāo)志位采用了atomic.LoadInt32(&s.inShutdown)的方式確保其并發(fā)讀一致性植阴。

Context配置

由于go沒(méi)有繼承，常用第一形參來(lái)代替被繼承的對(duì)象章钾。所以這樣go可以利用形參墙贱，實(shí)現(xiàn)“多繼承”〖總結(jié)golang的形參特性：

• 第一形參包含一個(gè)父類(lèi)實(shí)例惨撇，代替繼承
• 支持閉包傳遞，減少繼承使用
• 引用傳遞修改結(jié)果府寒，代替返回值魁衙。由于Go本身支持多返回值，這個(gè)特性效果不明顯
• 支持不定參株搔，切片打散傳入

TCP服務(wù)端剖淀，通過(guò)向ctx加入“http-serve”:*Server的KV對(duì)來(lái)標(biāo)注。

循還體內(nèi)持續(xù)監(jiān)聽(tīng)

調(diào)用l.Accept()阻塞等待監(jiān)聽(tīng)纤房，當(dāng)有連接建立纵隔，將返回net.Conn實(shí)例。

檢測(cè)doneChan通道炮姨，是一個(gè)結(jié)束監(jiān)聽(tīng)的開(kāi)關(guān)捌刮。使能之后遇到，處理完已連接請(qǐng)求之后舒岸，將立即結(jié)束監(jiān)聽(tīng)绅作。

TCP連接具有超時(shí)重試機(jī)制，邏輯為：

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
            }
//未連接成功蛾派，等待5ms 10ms 20ms...1s不斷重試俄认。

總結(jié)未正確得到TCP連接的情況：

• doneChan開(kāi)關(guān)使能个少，終止程序。
• 超時(shí)重試眯杏。
• 其它錯(cuò)誤夜焦，終止程序

最后新服務(wù)包裹net.Conn代表的TCP連接 和 服務(wù)端實(shí)例*Server。并新建一個(gè)協(xié)程處理TCP連接的數(shù)據(jù)包請(qǐng)求役拴。

由于并發(fā)線(xiàn)程非常有限糊探，使用并發(fā)地方式，一個(gè)線(xiàn)程處理一個(gè)連接請(qǐng)求河闰，會(huì)極大限制服務(wù)器處理連接的數(shù)量（個(gè)人測(cè)試科平，簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)邏輯，16G內(nèi)存最大約開(kāi)4000個(gè)線(xiàn)程）姜性。因而產(chǎn)生了異步式編程瞪慧，只用一個(gè)監(jiān)聽(tīng)，處理更大量的連接請(qǐng)求部念，由于請(qǐng)求是IO密集型操作弃酌，通過(guò)異步編程可以有效提高其并發(fā)度。具體執(zhí)行實(shí)際仍交給線(xiàn)程池執(zhí)行儡炼。不過(guò)異步編程的缺點(diǎn)也十分明顯妓湘，程序邏輯要截成兩段，拿到異步結(jié)果之后的處理邏輯還要再寫(xiě)一段乌询，同時(shí)程序還需要用并發(fā)哈希臨時(shí)保存未完成的請(qǐng)求榜贴，以及異步結(jié)果提前初始化好對(duì)象，等待接收妹田。

有了協(xié)程和閉包唬党，go語(yǔ)言的處理連接請(qǐng)求方法結(jié)構(gòu)十分清晰，只有一行：

go c.serve(ctx)

在TCP層面鬼佣，為每個(gè)連接單獨(dú)創(chuàng)建協(xié)程處理驶拱。在讀請(qǐng)求的完整包并作http協(xié)議層解析，會(huì)使用對(duì)象池晶衷，減少GC壓力蓝纲，提高處理并發(fā)度。

c.serve(ctx)監(jiān)聽(tīng)連接

net.Conn裝飾

連接的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

type conn struct {
    server *Server
    rwc net.Conn
    remoteAddr string
    tlsState *tls.ConnectionState
    cancelCtx context.CancelFunc
    werr error
    
    r *connReader
    bufr *bufio.Reader
    bufw *bufio.Writer
    lastMethod string

    mu sync.Mutex
    hijackedv bool
}

HTTP連接共有三塊內(nèi)容：-

• 上下層：上層Server服務(wù)端晌纫，下層的TCP連接 客戶(hù)端地址 TLS信息
• 讀寫(xiě)緩沖區(qū)
• 狀態(tài)信息：最后http請(qǐng)求方式驻龟，當(dāng)前請(qǐng)求，當(dāng)前狀態(tài)缸匪，是否被handler劫持。

注意到讀緩沖區(qū)有兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 常規(guī)的bufio.Reader和net/http包實(shí)現(xiàn)的connReader：

type connReader struct {
    conn *conn

    mu      sync.Mutex // guards following
    hasByte bool
    byteBuf [1]byte
    cond    *sync.Cond
    inRead  bool
    aborted bool  // set true before conn.rwc deadline is set to past
    remain  int64 // bytes remaining
}

除了bufio.Reader緩沖區(qū)之外类溢，net/http實(shí)現(xiàn)的connReader是net.Conn的包裹凌蔬，為bufio.Reader提供緩沖數(shù)據(jù)露懒。為何實(shí)現(xiàn)兩個(gè)io.Reader？后面的內(nèi)容會(huì)詳述砂心。

serve(ctx)方法懈词，首先在ctx中保存客戶(hù)端地址c.rwc.LocalAddr()。

ctx裝飾類(lèi)emptyCtx cancelCtx timerCtx

Context是一個(gè)可配置生命周期的辩诞，被多個(gè)協(xié)程并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)的KV存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)坎弯。可設(shè)置生命周期译暂，或主動(dòng)釋放（可以被GC）抠忘。

其接口為：

type Context interface {
    Deadline() (deadline time.Time, ok bool)

    Done() <-chan struct{}

    Err() error

    Value(key interface{}) interface{}
}

對(duì)于連接的ctx采用如下裝飾，擴(kuò)充其原有的功能

• emptyCtx int類(lèi)型而非struct{}外永，僅實(shí)現(xiàn)Context接口崎脉，供context.Background()調(diào)用創(chuàng)建空ctx。同樣功能的還有context.Todo()
• valueCtx 用于ctx的PUT/GET操作
• cancelCtx伯顶，帶有cancelFunc的ctx囚灼。
• timerCtx，具有超時(shí)機(jī)制的ctx祭衩。

先看ctx最基本的Put Get操作灶体。

func WithValue(parent Context, key, val interface{}) Context {
    if key == nil {
        panic("nil key")
    }
    if !reflect.TypeOf(key).Comparable() {
        panic("key is not comparable")
    }
    return &valueCtx{parent, key, val}
}

type valueCtx struct {
    Context
    key, val interface{}
}

ctx添加的KV值，直接存在繼承類(lèi)的新字段中掐暮。反射Type有Comparable()方法蝎抽，可用來(lái)檢查類(lèi)型是否可以被用來(lái)作key。不同于哈希劫乱，加參數(shù)并不檢查key是否已存在织中。

獲取字段用遞歸查找其所有的KV。有一個(gè)即返回衷戈，不檢查全部狭吼。

到這里看似這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和map[]功能并沒(méi)有區(qū)別，實(shí)現(xiàn)卻坡為復(fù)雜殖妇。單獨(dú)寫(xiě)一個(gè)這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)刁笙，同樣的KV對(duì)之間多了一層父子關(guān)系。也就是說(shuō)參數(shù)是像壓棧一樣被壓入的谦趣，當(dāng)需要一個(gè)元素出棧疲吸，所有后壓入的元素也會(huì)跟著出棧。由于KV對(duì)之間存在父子關(guān)系前鹅，所以允許相同的key存在摘悴。意義在于其concelFunc：

Calling the CancelFunc cancels the child and its children, removes the parent's reference to the child, and stops any associated timers. 

type cancelCtx struct {
    Context

    mu       sync.Mutex            // protects following fields
    done     chan struct{}         // created lazily, closed by first cancel call
    children map[canceler]struct{} // set to nil by the first cancel call
    err      error                 // set to non-nil by the first cancel call
}
type canceler interface {
    cancel(removeFromParent bool, err error)
    Done() <-chan struct{}
}

canceler接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)就是*cancelCtx and *timerCtx。

創(chuàng)建方法：

func WithCancel(parent Context) (ctx Context, cancel CancelFunc) {
    c := newCancelCtx(parent)
    propagateCancel(parent, &c)
    return &c, func() { c.cancel(true, Canceled) }
}

其中Canceled是個(gè)構(gòu)建error對(duì)象舰绘，為打印的信息蹂喻。方法返回cancelCtx和取消ctx的閉包葱椭。propagateCancel方法功能：向上面的parent找一個(gè)cancelCtx，如果這個(gè)cancelCtx已經(jīng)取消口四，則當(dāng)前ctx也取消孵运。否則加入p.children[]添加關(guān)聯(lián)，等待被取消蔓彩≈伪浚總之功能為，向上建立父子關(guān)系赤嚼，這種關(guān)系是cancelCtx之間的旷赖。

cancelCtx.Done()功能：加鎖創(chuàng)建cancelCtx.done通道
cancel.calcel()功能：關(guān)閉c.done通道，遞歸調(diào)用所有c.children.cancel()探膊，釋放c.children = nil

c.child的父子關(guān)系杠愧，并不是相鄰的valueCtx繼承關(guān)系，而是相鄰的cancelCtx之間的關(guān)系逞壁。

再來(lái)看看timerCtx：

type timerCtx struct {
    cancelCtx
    timer *time.Timer // Under cancelCtx.mu.

    deadline time.Time
}

可以配置截止日期流济。使用了time.AfterFunc(dur, func() )到期后，自動(dòng)清理腌闯。

AfterFunc waits for the duration to elapse and then calls f in its own goroutine. It returns a Timer that can be used to cancel the call using its Stop method.

最后利用以上代碼绳瘟，直接實(shí)現(xiàn)最常用的為ctx添加超時(shí)機(jī)制。

func WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration) (Context, CancelFunc) {
    return WithDeadline(parent, time.Now().Add(timeout))
}

總結(jié)：這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為大量的KV配置信息姿骏，提供批量釋放的功能糖声。功能類(lèi)似于etcd為一組相似的配置信息，配置相同的租約分瘦。最終使用GC更為高效蘸泻，提高內(nèi)存利用率。

connReader bufio.Reader bufio.Writer

c.bufw是池化的嘲玫，且指定了c.bufw.buf的數(shù)組大小為4<<10悦施。并且根據(jù)size大小，分為bufioWriter2kPool和bufioWriter4kPool去团。

bufio.Reader的最小池大小為4M字節(jié)抡诞。

讀取并解析請(qǐng)求

完成以上配置之后循還獲取數(shù)據(jù)，并解析為空的Response：

w, err := c.readRequest(ctx)

遵守RFC 7231 5.1.1作Expect校驗(yàn)

如果請(qǐng)求Header中有"Expect":"100-continue"則繼續(xù)土陪，否則關(guān)閉http連接昼汗。

For now we'll just obey RFC 7231 5.1.1 which says "A server that receives an Expect field-value other than 100-continue MAY respond with a 417 (Expectation Failed) status code to indicate that the unexpected expectation cannot be met."

結(jié)束請(qǐng)求的工作：

    w.Header().Set("Connection", "close")
    w.WriteHeader(StatusExpectationFailed) //返回417狀態(tài)碼
    w.finishRequest() //刷新緩存相關(guān)操作

注意到req.Body是包裹了Response的。

為req.Body添加hitEof的后續(xù)處理函數(shù)

先上body數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

type body struct {
    src          io.Reader
    hdr          interface{}   // non-nil (Response or Request) value means read trailer
    r            *bufio.Reader // underlying wire-format reader for the trailer
    closing      bool          // is the connection to be closed after reading body?
    doEarlyClose bool          // whether Close should stop early

    mu         sync.Mutex // guards following, and calls to Read and Close
    sawEOF     bool
    closed     bool
    earlyClose bool   // Close called and we didn't read to the end of src
    onHitEOF   func() // if non-nil, func to call when EOF is Read
}

再看connReader的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

type connReader struct {
    conn *conn

    mu      sync.Mutex // guards following
    hasByte bool
    byteBuf [1]byte
    cond    *sync.Cond
    inRead  bool
    aborted bool  // set true before conn.rwc deadline is set to past
    remain  int64 // bytes remaining
}

先通過(guò)b.sawEOF判斷是否讀完了req.Body鬼雀。讀完req.Body之后顷窒，調(diào)用w.conn.r.startBackgroundRead函數(shù)，需要加鎖源哩。

cr.inRead標(biāo)志位判斷body是否被并發(fā)讀蹋肮，原則上不支持并發(fā)讀出刷。

cr.aborted終止讀取，并設(shè)置連接截止時(shí)間為很久以前aLongTimeAgo坯辩，意圖終止連接。

startBackgroundRead方法僅讀取1個(gè)byte崩侠，忽略掉連接超時(shí)漆魔、網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤、aborted==true的錯(cuò)誤却音，報(bào)錯(cuò)則刪除終止請(qǐng)求改抡，即向res.closeNotifyCh寫(xiě)入true。

調(diào)用handler處理請(qǐng)求

釋放ctx

調(diào)用cancelCtx的方法系瓢，釋放ctx及其子節(jié)點(diǎn)的空間阿纤。

重用連接的處理

重用連接有兩個(gè)條件：s.disableKeepAlive==0 并且s.inShutdown==0，通過(guò)在*Server服務(wù)端參數(shù)設(shè)置夷陋。

還可以在請(qǐng)求中配置重用連接欠拾，與上一個(gè)條件都達(dá)到連接才是可重用的。同時(shí)滿(mǎn)足的條件為：

• 響應(yīng)頭"Connection: keep-alive"
• 如果有響應(yīng)body骗绕，必須要寫(xiě)完藐窄。即請(qǐng)求方法非HEAD，且響應(yīng)contentLength非-1酬土，且寫(xiě)入body的類(lèi)型符合的情況下荆忍，響應(yīng)contentLength寫(xiě)入的字節(jié)數(shù)與resp.written相同
• 沒(méi)有發(fā)生body.earlyClose錯(cuò)誤，也主是未讀完req.Body的情況
• 沒(méi)有發(fā)生寫(xiě)入響應(yīng)錯(cuò)誤

所以綜上所述撤缴，重用連接共有1刹枉，2，3共計(jì)6個(gè)條件屈呕，一個(gè)是通過(guò)客戶(hù)端在Header中配置微宝，其中兩個(gè)是服務(wù)端的配置參數(shù)，其余三個(gè)條件是確保沒(méi)有傳輸錯(cuò)誤凉袱。

配置idleTimeout

將Server.idelTimeout()配置到conn.SetReadDeadline()芥吟。如果因超時(shí)未完成讀取req.Body，或向連接寫(xiě)入response专甩。其處理邏輯定位至上文“重用連接的處理”钟鸵。

至此完成了一次http的請(qǐng)求處理流程。其中readRequest讀包并解析 finishRequest刷緩存寫(xiě)包在后面繼續(xù)更新涤躲。而serverHandler.ServeHTTP()是一上層mvc框架的復(fù)雜邏輯實(shí)現(xiàn)棺耍，單獨(dú)寫(xiě)一個(gè)集合更新。