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Go语言动手写Web框架 - Gee第五天 中间件Middleware

源代码/数据集已上传到 Github - 7days-golang

本文是 7天用Go从零实现Web框架Gee教程系列的第五篇。

  • 设计并实现 Web 框架的中间件(Middlewares)机制。
  • 实现通用的Logger中间件,能够记录请求到响应所花费的时间,代码约50行

中间件是什么

中间件(middlewares),简单说,就是非业务的技术类组件。Web 框架本身不可能去理解所有的业务,因而不可能实现所有的功能。因此,框架需要有一个插口,允许用户自己定义功能,嵌入到框架中,仿佛这个功能是框架原生支持的一样。因此,对中间件而言,需要考虑2个比较关键的点:

  • 插入点在哪?使用框架的人并不关心底层逻辑的具体实现,如果插入点太底层,中间件逻辑就会非常复杂。如果插入点离用户太近,那和用户直接定义一组函数,每次在 Handler 中手工调用没有多大的优势了。
  • 中间件的输入是什么?中间件的输入,决定了扩展能力。暴露的参数太少,用户发挥空间有限。

那对于一个 Web 框架而言,中间件应该设计成什么样呢?接下来的实现,基本参考了 Gin 框架。

中间件设计

Gee 的中间件的定义与路由映射的 Handler 一致,处理的输入是Context对象。插入点是框架接收到请求初始化Context对象后,允许用户使用自己定义的中间件做一些额外的处理,例如记录日志等,以及对Context进行二次加工。另外通过调用(*Context).Next()函数,中间件可等待用户自己定义的 Handler处理结束后,再做一些额外的操作,例如计算本次处理所用时间等。即 Gee 的中间件支持用户在请求被处理的前后,做一些额外的操作。举个例子,我们希望最终能够支持如下定义的中间件,c.Next()表示等待执行其他的中间件或用户的Handler

day4-group/gee/logger.go

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func Logger() HandlerFunc {
return func(c *Context) {
// Start timer
t := time.Now()
// Process request
c.Next()
// Calculate resolution time
log.Printf("[%d] %s in %v", c.StatusCode, c.Req.RequestURI, time.Since(t))
}
}

另外,支持设置多个中间件,依次进行调用。

我们上一篇文章分组控制 Group Control中讲到,中间件是应用在RouterGroup上的,应用在最顶层的 Group,相当于作用于全局,所有的请求都会被中间件处理。那为什么不作用在每一条路由规则上呢?作用在某条路由规则,那还不如用户直接在 Handler 中调用直观。只作用在某条路由规则的功能通用性太差,不适合定义为中间件。

我们之前的框架设计是这样的,当接收到请求后,匹配路由,该请求的所有信息都保存在Context中。中间件也不例外,接收到请求后,应查找所有应作用于该路由的中间件,保存在Context中,依次进行调用。为什么依次调用后,还需要在Context中保存呢?因为在设计中,中间件不仅作用在处理流程前,也可以作用在处理流程后,即在用户定义的 Handler 处理完毕后,还可以执行剩下的操作。

为此,我们给Context添加了2个参数,定义了Next方法:

day4-group/gee/context.go

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type Context struct {
// origin objects
Writer http.ResponseWriter
Req *http.Request
// request info
Path string
Method string
Params map[string]string
// response info
StatusCode int
// middleware
handlers []HandlerFunc
index int
}

func newContext(w http.ResponseWriter, req *http.Request) *Context {
return &Context{
Path: req.URL.Path,
Method: req.Method,
Req: req,
Writer: w,
index: -1,
}
}

func (c *Context) Next() {
c.index++
s := len(c.handlers)
for ; c.index < s; c.index++ {
c.handlers[c.index](c)
}
}

index是记录当前执行到第几个中间件,当在中间件中调用Next方法时,控制权交给了下一个中间件,直到调用到最后一个中间件,然后再从后往前,调用每个中间件在Next方法之后定义的部分。如果我们将用户在映射路由时定义的Handler添加到c.handlers列表中,结果会怎么样呢?想必你已经猜到了。

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func A(c *Context) {
part1
c.Next()
part2
}
func B(c *Context) {
part3
c.Next()
part4
}

假设我们应用了中间件 A 和 B,和路由映射的 Handler。c.handlers是这样的[A, B, Handler],c.index初始化为-1。调用c.Next(),接下来的流程是这样的:

  • c.index++,c.index 变为 0
  • 0 < 3,调用 c.handlers[0],即 A
  • 执行 part1,调用 c.Next()
  • c.index++,c.index 变为 1
  • 1 < 3,调用 c.handlers[1],即 B
  • 执行 part3,调用 c.Next()
  • c.index++,c.index 变为 2
  • 2 < 3,调用 c.handlers[2],即Handler
  • Handler 调用完毕,返回到 B 中的 part4,执行 part4
  • part4 执行完毕,返回到 A 中的 part2,执行 part2
  • part2 执行完毕,结束。

一句话说清楚重点,最终的顺序是part1 -> part3 -> Handler -> part 4 -> part2。恰恰满足了我们对中间件的要求,接下来看调用部分的代码,就能全部串起来了。

代码实现

  • 定义Use函数,将中间件应用到某个 Group 。

day4-group/gee/gee.go

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// Use is defined to add middleware to the group
func (group *RouterGroup) Use(middlewares ...HandlerFunc) {
group.middlewares = append(group.middlewares, middlewares...)
}

func (engine *Engine) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
var middlewares []HandlerFunc
for _, group := range engine.groups {
if strings.HasPrefix(req.URL.Path, group.prefix) {
middlewares = append(middlewares, group.middlewares...)
}
}
c := newContext(w, req)
c.handlers = middlewares
engine.router.handle(c)
}

ServeHTTP 函数也有变化,当我们接收到一个具体请求时,要判断该请求适用于哪些中间件,在这里我们简单通过 URL 的前缀来判断。得到中间件列表后,赋值给 c.handlers

  • handle 函数中,将从路由匹配得到的 Handler 添加到 c.handlers列表中,执行c.Next()

day4-group/gee/router.go

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func (r *router) handle(c *Context) {
n, params := r.getRoute(c.Method, c.Path)

if n != nil {
key := c.Method + "-" + n.pattern
c.Params = params
c.handlers = append(c.handlers, r.handlers[key])
} else {
c.handlers = append(c.handlers, func(c *Context) {
c.String(http.StatusNotFound, "404 NOT FOUND: %s\n", c.Path)
})
}
c.Next()
}

使用 Demo

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func onlyForV2() gee.HandlerFunc {
return func(c *gee.Context) {
// Start timer
t := time.Now()
// if a server error occurred
c.Fail(500, "Internal Server Error")
// Calculate resolution time
log.Printf("[%d] %s in %v for group v2", c.StatusCode, c.Req.RequestURI, time.Since(t))
}
}

func main() {
r := gee.New()
r.Use(gee.Logger()) // global midlleware
r.GET("/", func(c *gee.Context) {
c.HTML(http.StatusOK, "<h1>Hello Gee</h1>")
})

v2 := r.Group("/v2")
v2.Use(onlyForV2()) // v2 group middleware
{
v2.GET("/hello/:name", func(c *gee.Context) {
// expect /hello/geektutu
c.String(http.StatusOK, "hello %s, you're at %s\n", c.Param("name"), c.Path)
})
}

r.Run(":9999")
}

gee.Logger()即我们一开始就介绍的中间件,我们将这个中间件和框架代码放在了一起,作为框架默认提供的中间件。在这个例子中,我们将gee.Logger()应用在了全局,所有的路由都会应用该中间件。onlyForV2()是用来测试功能的,仅在v2对应的 Group 中应用了。

接下来使用 curl 测试,可以看到,v2 Group 2个中间件都生效了。

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$ curl http://localhost:9999/
>>> log
2019/08/17 01:37:38 [200] / in 3.14µs

(2) global + group middleware
$ curl http://localhost:9999/v2/hello/geektutu
>>> log
2019/08/17 01:38:48 [200] /v2/hello/geektutu in 61.467µs for group v2
2019/08/17 01:38:48 [200] /v2/hello/geektutu in 281µs

专题:

发表于2019-09-01 20:10:10,最后修改于2019-09-01 21:44:11。

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