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HTTP 服务器与客户端

相关源文件

本文档提供了 Go 中 HTTP 服务器和客户端实现的详细概述，位于 net/http 包内。它涵盖了处理 HTTP 请求和响应的架构、核心组件和工作流程，以及连接管理和配置选项。

该 net/http 包同时实现了功能丰富的 HTTP 客户端和服务器。这些组件可用于构建从简单的 API 客户端到功能齐全的 Web 服务器和框架的各种应用。有关操作系统和文件系统操作的信息，请参阅 操作系统和文件系统。

概述

Go 标准库中的 HTTP 服务器和客户端遵循模块化设计模式，并具有明确定义的接口。这在保持易用性的同时，提供了高度的灵活性，并且具有合理的默认值。

架构图

来源

HTTP 服务器

HTTP 服务器的实现围绕几个关键类型和接口展开，它们协同工作以接受连接、处理请求和发送响应。

核心组件

服务器类型

Server 类型定义了运行 HTTP 服务器的参数。它负责接受新连接、为每个连接创建 goroutine 以及处理 HTTP 请求。

关键配置字段包括：

  • Addr：要监听的网络地址
  • Handler：为每个请求调用的处理程序
  • ReadTimeout/WriteTimeout：读取整个请求/响应的最大持续时间
  • ReadHeaderTimeout：读取请求头允许的时间
  • IdleTimeout：等待下一个请求的时间
  • MaxHeaderBytes：请求头数据的最大大小

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处理程序接口

Handler 接口是服务器可扩展性的核心。它定义了响应 HTTP 请求的行为。

当收到请求时，服务器会将其传递给适当处理程序的 ServeHTTP 方法。处理程序负责生成响应。

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ResponseWriter 接口

ResponseWriter 接口提供了构建 HTTP 响应的方法。

ResponseWriter 可能实现的额外接口：

  • Flusher：允许将缓冲的数据刷新到客户端
  • Hijacker：允许接管底层连接
  • CloseNotifier：通知客户端何时断开连接（已弃用，请使用 Request.Context）

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ServeMux (HTTP 路由器)

ServeMux 是一个 HTTP 请求多路复用器（路由器），它将 URL 模式匹配到处理程序。它支持：

  • 静态路径：/files/image.jpg
  • 目录前缀：/files/
  • 特定于主机的模式：example.com/files/
  • 特定于方法的模式：POST /users/
  • 路径通配符：/users/{id}

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请求处理工作流程

HTTP 请求流经服务器的流程：

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超时处理

服务器提供了多个超时设置，以防止资源耗尽。

超时类型描述默认
ReadTimeout读取请求（包括头和正文）的总时间无（无超时）
ReadHeaderTimeout读取请求头的时间无（无超时）
WriteTimeout写入响应的时间无（无超时）
IdleTimeout在保持连接时等待下一个请求的时间无（无超时）

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HTTP 客户端

HTTP 客户端实现旨在通过连接池高效地发起请求和处理响应。

核心组件

客户端类型

Client 类型是发起 HTTP 请求的高级 API。它管理以下细节：

  • 跟踪重定向
  • Cookie
  • 超时
  • 连接复用

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Transport 和 RoundTripper

Transport 类型实现了 RoundTripper 接口，负责 HTTP 请求的底层处理。

Transport 管理：

  • 连接池
  • 重用连接
  • TLS 握手
  • 代理
  • HTTP/2 支持
  • 请求取消

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请求工作流程

客户端请求工作流程：

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连接管理

Transport 管理具有各种配置选项的连接

配置描述默认
MaxIdleConns所有主机之间的最大空闲连接数100
MaxIdleConnsPerHost每个主机之间的最大空闲连接数2
MaxConnsPerHost每个主机之间的最大总连接数无限制
IdleConnTimeout空闲连接保留时长90 秒
DisableKeepAlives禁用连接重用false
ResponseHeaderTimeout等待响应头的超时时间无超时
ExpectContinueTimeout等待 100-continue 的超时时间1 秒

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超时和取消

客户端请求可以通过

  1. 使用 Client.Timeout 的客户端级别超时
  2. 使用 Request.Context() 的每个请求上下文来控制

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通用组件

服务器和客户端共享几个关键数据结构以进行 HTTP 通信。

请求

Request 类型表示服务器收到的或客户端将要发送的 HTTP 请求

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响应

Response 类型表示 HTTP 请求的响应

来源

Header 类型表示 HTTP 头，并提供了访问和修改头字段的方法

Header 不区分大小写，提供的方法包括：

  • Get(key string) string
  • Set(key, value string)
  • Add(key, value string)
  • Del(key string)
  • Clone() Header

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服务器辅助函数

该包为常见的服务器任务提供了几个有用的辅助函数

静态文件服务

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请求助手

来源

响应助手

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客户端辅助函数

该包提供了方便的函数用于常见的客户端请求

来源

高级特性

HTTP/2 支持

客户端和服务器都支持 HTTP/2，并具有以下功能：

  • 通过 ALPN 自动协议协商
  • 流多路复用
  • 头部压缩
  • 服务器推送

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上下文集成

请求可以与上下文关联以进行取消、超时和值传递

来源

连接控制

对连接行为进行细粒度控制

来源

实现考量

线程安全

  • Client 和 Transport 是并发安全的
  • Server 和 ServeMux 是并发安全的
  • Request 和 Response 不应并发修改

默认行为

  • 默认客户端使用连接池并跟随重定向
  • 默认服务器支持保持活动连接
  • 两者都使用合理的超时时间以确保安全性和性能

来源

示例工作流程

简单服务器示例

自定义服务器示例

简单客户端示例

自定义客户端示例

来源