多图详解万星 Restful 框架原理与实现

rest框架概览

我们先通过 go-zero 自带的命令行工具 goctl 来生成一个 api service，其 main 函数如下：

func main() {
	flag.Parse()

	var c config.Config
	conf.MustLoad(*configFile, &c)

	ctx := svc.NewServiceContext(c)
	server := rest.MustNewServer(c.RestConf)
	defer server.Stop()

	handler.RegisterHandlers(server, ctx)

	fmt.Printf("Starting server at %s:%d...
", c.Host, c.Port)
	server.Start()
}

1. 解析配置文件
2. 将配置文件传入，初始化 serviceContext
3. 初始化 rest server
4. 将 context 注入 server 中：
   1. 注册路由
   2. 将 context 中的启动的 endpoint 同时注入到 router 当中
5. 启动 server

接下来我们来一步步讲解其设计原理！Let's Go!

web框架

从日常开发经验来说，一个好的 web 框架大致需要满足以下特性：

1. 路由匹配/多路由支持
2. 支持自定义中间件
3. 框架和业务开发完全解耦，方便开发者快速开发
4. 参数校验/匹配
5. 监控/日志/指标等服务自查功能
6. 服务自保护(熔断/限流)

go-zero rest设计

https://github.com/zeromicro/go-zero/tree/master/rest

概览

1. 借助 context (不同于 gin 的 context)，将资源初始化好 → 保存在 serviveCtx 中，在 handler 中共享（至于资源池化，交给资源自己处理，serviveCtx 只是入口和共享点）
2. 独立 router 声明文件，同时加入 router group 的概念，方便开发者整理代码结构
3. 内置若干中间件：监控/熔断/鉴权等
4. 利用 goctl codegen + option 设计模式，方便开发者自己控制部分中间件的接入

上图描述了 rest 处理请求的模式和大部分处理路径。

1. 框架内置的中间件已经帮开发者解决了大部分服务自处理的逻辑
2. 同时 go-zero 在 business logic 处也给予开发者开箱即用的组件(dq、fx 等)
3. 从开发模式上帮助开发者只需要关注自己的 business logic 以及所需资源准备

下面我们来细说一下整个 rest 是如何启动的？

启动流程

上图描述了整体 server 启动经过的模块和大致流程。准备按照如下流程分析 rest 实现：

1. 基于 http.server 封装以及改造：把 engine(web框架核心) 和 option 隔离开
2. 多路由匹配采取 radix-tree 构造
3. 中间件采用洋葱模型 → []Middleware
4. http parse 解析以及匹配校验 → httpx.Parse()
5. 在请求过程会收集指标 (createMetrics()) 以及监控埋点 (prometheus)

server engine封装

点开大图观看

engine 贯穿整个 server 生命周期中：

1. router 会携带开发者定义的 path/handler，会在最后的 router.handle() 执行
2. 注册的自定义中间件 + 框架中间件，在 router handler logic 前执行

在这里：go-zero 处理的粒度在 route 上，封装和处理都在 route 一层层执行

路由匹配

那么当 request 到来，首先是如何到路由这一层的？

首先在开发最原始的 http server ，都有这么一段代码：

type helloHandler struct{}

func (h *helloHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    w.Write([]byte("Hello, world!"))
}

func main() {
    http.Handle("/", &helloHandler{})
    http.ListenAndServe(":12345", nil)
}

http.ListenAndServe() 内部会执行到：server.ListenAndServe()

我们看看在 rest 里面是怎么运用的：

而传入的 handler 其实就是：router.NewRouter() 生成的 router。这个 router 承载了整个 server 的处理函数集合。

同时 http.Server 结构在初始化时，是把 handler 注入到里面的：

type Server struct {
	...
	Handler Handler
}

func start(..., handler http.Handler, run func(srv *http.Server) error) (err error) {
	server := &http.Server{
		Addr:    fmt.Sprintf("%s:%d", host, port),
		Handler: handler,
	}
	...
	return run(server)
}

在 http.Server 接收 req 后，最终执行的也是：handler.ServeHTTP(rw, req)

所以内置的 router 也需要实现 ServeHTTP 。至于 router 自己是怎么实现 ServeHTTP :无外乎就是寻找匹配路由，然后执行路由对应的 handle logic。

解析参数

解析参数是 http 框架需要提供的基本能力。在 goctl code gen 生成的代码中，handler 层已经集成了 req argument parse 函数：

// generate by goctl
func QueryAllTaskHandler(ctx *svc.ServiceContext) http.HandlerFunc {
	return func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
		// custom request in .api file
		var req types.QueryAllTaskRequest
		// parse http request
		if err := httpx.Parse(r, &req); err != nil {
			httpx.Error(w, err)
			return
		}

		l := logic.NewEventLogic(r.Context(), ctx)
		resp, err := l.QueryAllTask(req)
		baseresponse.FormatResponseWithRequest(resp, err, w, r)
	}
}

进入到 httpx.Parse() ，主要解析以下几块：

https://github.com/zeromicro/go-zero/blob/master/rest/httpx/requests.go#L32:6

1. 解析path
2. 解析form表单
3. 解析http header
4. 解析json

Parse() 中的 参数校验 的功能见：

https://go-zero.dev/cn/api-grammar.html 中的 tag修饰符

Tips

学习源码推荐 fork 出来边看边写注释和心得，可以加深理解，以后用到这块功能的时候也可以回头翻阅。

项目地址

https://github.com/zeromicro/go-zero

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