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) ( byte s []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 _, err = io.ReadFull(reader, 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, binary.BigEndian, contentLength); err != nil {
fmt.Printf("Fail to write contentLength to conn,err:[%v]", err)
}
// 写入消息
if err = binary.Write(conn, binary.BigEndian, []byte(content)); err != nil {
fmt.Printf("Fail to write content to conn,err:[%v]", 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
establishedestablished
Fin-wait1
closeWait
Fin-wait2
Tiem-waitlastAck
ClosedClosed
  

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 := 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)
}
}

// ################################
// ######## UDPClient #########
// ################################
func main() {

udpConn, err := net.DialUDP("udp", nil, &net.UDPAddr{
IP:   net.IPv4(127, 0, 0, 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]",addr,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("#34;)
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

点击查看在github中函数相关的笔记

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) ,x,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 int) {
fmt.Printf("name:[%v] age:[%v]", name, 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,req *http.Request){
_, err := writer.Write([]byte("do login"))
if err != nil {
fmt.Printf("error : %v", 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, int, 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",
WriteTimeout: time.Second * 2,
Handler:      mux,
}
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, err := net.Listen("tcp", 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, // 长连接存活的时间
}).DialContext,
    // 最大空闲连接数
MaxIdleConns:          100,             
    // 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,  // 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,获得响应
res, err := client.Get("#34;)
if err != nil {
fmt.Printf("error : %v", err)
return
}
defer res.Body.Close()
  // 处理数据
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))
}
  

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("#34;)

// 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, didTimeout, 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, 1),
writech:       make(chan writeRequest, 1),
closech:       make(chan struct{}),
writeErrCh:    make(chan error, 1),
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, err := t.dial(ctx, "tcp", cm.addr())
if err != nil {
return nil, 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, "tcp", 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}  

来源：博客园

作者：赐我白日梦

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