Golang Web入门：如何实现一个RESTful风格的路由

Posted 2021-06-26 inet_ygssoftware

Golang Web入门（2）：如何实现一个RESTful风格的路由

摘要

在上一篇文章中，我们聊了聊在Golang中怎么实现一个Http服务器。但是在最后我们可以发现，固然DefaultServeMux可以做路由分发的功能，但是他的功能同样是不完善的。

由DefaultServeMux做路由分发，是不能实现RESTful风格的API的，我们没有办法定义请求所需的方法，也没有办法在API路径中加入query参数。其次，我们也希望可以让路由查找的效率更高。

所以在这篇文章中，我们将分析httprouter这个包，从源码的层面研究他是如何实现我们上面提到的那些功能。并且，对于这个包中最重要的前缀树，本文将以图文结合的方式来解释。

1 使用

我们同样以怎么使用作为开始，自顶向下的去研究httprouter。我们先来看看官方文档中的小例子：

package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
    "log"

    "github.com/julienschmidt/httprouter"
)

func Index(w http.ResponseWriter, r *http.Request, _ httprouter.Params) {
    fmt.Fprint(w, "Welcome!\\n")
}

func Hello(w http.ResponseWriter, r *http.Request, ps httprouter.Params) {
    fmt.Fprintf(w, "hello, %s!\\n", ps.ByName("name"))
}

func main() {
    router := httprouter.New()
    router.GET("/", Index)
    router.GET("/hello/:name", Hello)

    log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", router))
}

其实我们可以发现，这里的做法和使用Golang自带的net/http包的做法是差不多的。都是先注册相应的URI和函数，换一句话来说就是将路由和处理器相匹配。

在注册的时候，使用router.XXX方法，来注册相对应的方法，比如GET，POST等等。

注册完之后，使用http.ListenAndServe开始监听。

至于为什么，我们会在后面的章节详细介绍，现在只需要先了解做法即可。

2 创建

我们先来看看第一行代码，我们定义并声明了一个Router。下面来看看这个Router的结构，这里把与本文无关的其他属性省略：

type Router struct {
	//这是前缀树，记录了相应的路由
	trees map[string]*node
	
	//记录了参数的最大数目
	maxParams  uint16

}

在创建了这个Router的结构后，我们就使用router.XXX方法来注册路由了。继续看看路由是怎么注册的：

func (r *Router) GET(path string, handle Handle) {
	r.Handle(http.MethodGet, path, handle)
}

func (r *Router) POST(path string, handle Handle) {
	r.Handle(http.MethodPost, path, handle)
}

...

在这里还有一长串的方法，他们都是一样的，调用了

r.Handle(http.MethodPost, path, handle)

这个方法。我们再来看看：

func (r *Router) Handle(method, path string, handle Handle) {
	...
	if r.trees == nil {
		r.trees = make(map[string]*node)
	}

	root := r.trees[method]
	if root == nil {
		root = new(node)
		r.trees[method] = root

		r.globalAllowed = r.allowed("*", "")
	}

	root.addRoute(path, handle)
	...
}

在这个方法里，同样省略了很多细节。我们只关注一下与本文有关的。我们可以看到，在这个方法中，如果tree还没有初始化，则先初始化这颗前缀树。

然后我们注意到，这颗树是一个map结构。也就是说，一个方法，对应了一颗树。然后，对应这棵树，调用addRoute方法，把URI和对应的Handle保存进去。

3 前缀树

3.1 定义

又称单词查找树，Trie树，是一种树形结构，是一种哈希树的变种。典型应用是用于统计，排序和保存大量的字符串（但不仅限于字符串），所以经常被搜索引擎系统用于文本词频统计。它的优点是：利用字符串的公共前缀来减少查询时间，最大限度地减少无谓的字符串比较，查询效率比哈希树高。

简单的来讲，就是要查找什么，只要跟着这棵树的某一条路径找，就可以找得到。

比如在搜索引擎中，你输入了一个杨：

他会有这些联想，也可以理解为是一个前缀树。

再举个例子：

在这颗GET方法的前缀树中，包含了以下的路由：

• /wow/awesome
• /test
• /hello/world
• /hello/china
• /hello/chinese

说到这里你应该可以理解了，在构建这棵树的过程中，任何两个节点，只要有了相同的前缀，相同的部分就会被合并成一个节点。

3.2 图解构建

上面说的addRoute方法，就是这颗前缀树的插入方法。假设现在数为空，在这里我打算以图解的方式来说明这棵树的构建。

假设我们需要插入的三个路由分别为：

• /hello/world
• /hello/china
• /hello/chinese

（1）插入/hello/world

因为此时树为空，所以可以直接插入：

(2)插入/hello/china

此时，发现/hello/world和/hello/china有相同的前缀/hello/。

那么要先将原来的/hello/world结点，拆分出来，然后将要插入的结点/hello/china，截去相同部分，作为/hello/world的子节点。

(3)插入/hello/chinese

此时，我们需要插入/hello/chinese，但是发现，/hello/chinese和结点/hello/有公共的前缀/hello/，所以我们去查看/hello/这个结点的子节点。

注意，在结点中有一个属性，叫indices。它记录了这个结点的子节点的首字母，便于我们查找。比如这个/hello/结点，他的indices值为wc。而我们要插入的结点是/hello/chinese，除去公共前缀后，chinese的第一个字母也是c，所以我们进入china这个结点。

这时，有没有发现，情况回到了我们一开始插入/hello/china时候的局面。那个时候公共前缀是/hello/，现在的公共前缀是chin。

所以，我们同样把chin截出来，作为一个结点，将a作为这个结点的子节点。并且，同样把ese也作为子节点。

3.3 总结构建算法

到这里，构建就已经结束了。我们来总结一下算法。

具体带注释的代码将在本文最末尾给出，如果想要了解的更深可以自行查看。在这里先理解这个过程：

（1）如果树为空，则直接插入
（2）否则，查找当前的结点是否与要插入的URI有公共前缀 （3）如果没有公共前缀，则直接插入 （4）如果有公共前缀，则判断是否需要分裂当前的结点
（5）如果需要分裂，则将公共部分作为父节点，其余的作为子节点
（6）如果不需要分裂，则寻找有无前缀相同的子节点
（7）如果有前缀相同的，则跳到(4)
（8）如果没有前缀相同的，直接插入
（9）在最后的结点，放入这条路由对应的Handle

但是到了这里，有同学要问了：怎么这里的路由，不带参数的呀？

其实只要你理解了上面的过程，带参数也是一样的。逻辑是这样的：在每次插入之前，会扫描当前要插入的结点的path是否带有参数（即扫描有没有/或者*）。如果带有参数的话，将当前结点的wildChild属性设置为true，然后将参数部分，设置为一个新的子节点。

4 监听

在讲完了路由的注册，我们来聊聊路由的监听。

在上一篇文章的内容中，我们有提到这个：

type serverHandler struct {
	srv *Server
}

func (sh serverHandler) ServeHTTP(rw ResponseWriter, req *Request) {
	handler := sh.srv.Handler
	if handler == nil {
		handler = DefaultServeMux
	}
	if req.RequestURI == "*" && req.Method == "OPTIONS" {
		handler = globalOptionsHandler{}
	}
	handler.ServeHTTP(rw, req)
}

当时我们提到，如果我们不传入任何的Handle方法，Golang将使用默认的DefaultServeMux方法来处理请求。而现在我们传入了router，所以将会使用router来处理请求。

因此，router也是实现了ServeHTTP方法的。我们来看看（同样省略了一些步骤）：

func (r *Router) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
	...
	path := req.URL.Path

	if root := r.trees[req.Method]; root != nil {
		if handle, ps, tsr := root.getValue(path, r.getParams); handle != nil {
			if ps != nil {
				handle(w, req, *ps)
				r.putParams(ps)
			} else {
				handle(w, req, nil)
			}
			return
		} 
	}
    ...
    // Handle 404
	if r.NotFound != nil {
		r.NotFound.ServeHTTP(w, req)
	} else {
		http.NotFound(w, req)
	}
}

在这里，我们选择请求方法所对应的前缀树，调用了getValue方法。

简单解释一下这个方法：在这个方法中会不断的去匹配当前路径与结点中的path，直到找到最后找到这个路由对应的Handle方法。

注意，在这期间，如果路由是RESTful风格的，在路由中含有参数，将会被保存在Param中，这里的Param结构如下：

type Param struct {
	Key   string
	Value string
}

如果未找到相对应的路由，则调用后面的404方法。

5 处理

到了这一步，其实和以前的内容几乎一样了。

在获取了该路由对应的Handle之后，调用这个函数。

唯一和之前使用net/http包中的Handler不一样的是，这里的Handle，封装了从API中获取的参数。

type Handle func(http.ResponseWriter, *http.Request, Params)