【Golang】Go语言http编程底层逻辑实现原理与实战

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所属的专栏：Go语言开发零基础到高阶实战
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Go语言http编程

HTTP（HyperText Transfer Protocol）是互联网上应用最广泛的一种网络协议。无论是浏览网页、使用API进行数据传输，还是实现微服务架构，HTTP都扮演着至关重要的角色。Go语言（又称Golang）以其简洁、高效和强大的并发处理能力，成为了HTTP编程的优选语言之一。

一、HTTP基础概念

在深入了解Go语言的HTTP编程之前，我们需要先了解一些HTTP的基础知识。

1. HTTP请求

请求方法（GET、POST、PUT、DELETE等）
请求URL（包括协议、主机名、端口号、路径和查询参数）
请求头（包含元数据，如Content-Type、Authorization等）
请求体（对于POST、PUT等请求方法，通常包含要发送的数据）

2. HTTP响应

状态码（如200 OK、404 Not Found、500 Internal Server Error等）
响应头（包含元数据，如Content-Type、Location等）
响应体（包含返回的数据）

3. HTTP/1.1与HTTP/2

HTTP/1.1是广泛使用的版本，支持持久连接和缓存控制。
HTTP/2引入了多路复用、头部压缩和服务器推送等特性，提高了性能。

二、http编程实战

1. HTTP服务器

Go语言内置的net/http包提供了简单的HTTP服务器实现。
开启监听程序的代码是放在main方法的最后一行的
以下是一个基本的HTTP服务器示例：

// http_server.go
package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
)

// 定义发送接收数据函数
func helloHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {

    // 给浏览器响应数据
    // 一般会响应一些信息给客户端 （文字、网页） resp.Write
    // 响应一段文字[]byte("hello,web")
    // 响应一段html代码 []byte("html代码") 网页
    // Write([]byte) (int, error)
    _, err := w.Write([]byte("<h1>感谢大家来到景天科技苑!</h1>"))
    if err != nil {
        return
    }

    //查看请求
    fmt.Println("请求方法: ", r.Method)
    fmt.Println("请求体: ", r.Body)
    fmt.Println("请求头", r.Header)
    fmt.Println("请求路径:", r.URL)
    fmt.Println("客户端地址:", r.RemoteAddr) //包含ip和端口号
}

func main() {
    // HandleFunc http请求的处理函数

    // http程序启动之后是不会停止的，一直监听请求
    // 访问这个url就会触发 helloHandler 函数 （Request） ResponseWriter
    // func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request))
    //第一个参数是请求路径，第二个参数是一个函数
    http.HandleFunc("/", helloHandler)
    fmt.Println("Starting server at :8080")
    // func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error
    // ListenAndServe监听TCP地址addr，并且会使用handler参数调用Serve函数处理接收到的连接。handler参数一般会设为nil，此时会使用DefaultServeMux。
    //如果用户自定义实现了Handler，那么根据相应路径在map中查询到相对应的Handler，然后再调用用户自定义的ServeHTTP处理请求。
    //如果用户没有自定义Handler，只注册了对应处理函数(使用了http.HandleFunc)，那么就会根据默认DefaultServeMux去map查询到这个函数类型Handler，然后再调用ServeHTTP处理函数。

    // 开启监听程序的代码是放在main方法的最后一行的。
    if err := http.ListenAndServe("127.0.0.1:8080", nil); err != nil {
        fmt.Println("Error starting server:", err)
    }
}

浏览器访问

2. HTTP客户端

除了HTTP服务器，Go语言也提供了强大的HTTP客户端功能。以下是一个基本的HTTP客户端示例：

package main

import (
    "fmt"
    "io"
    "net/http"
)

// 手写客户端访问
func main() {

    /*
       http.Get()
    */

    // 一个请求包含 请求方式   请求的url   接收响应结果
    // func Get(url string) (resp *Response, err error)
    resp, _ := http.Get("http://localhost:8080")
    // 通过defer关闭连接 resp.Body 响应的主体
    //通过Body来关闭
    defer resp.Body.Close()

    fmt.Println(resp.Body)
    fmt.Println(resp.Status) // 200 OK
    fmt.Println(resp.Header) // 响应头

    // 接收具体的响应内容，从Body里面获取
    //Body是IO流
    // The response body is streamed on demand as the Body field is read.
    // Body io.ReadCloser
    //循环从Body流中读取
    buf := make([]byte, 1024)
    for {
        n, err := resp.Body.Read(buf)
        if err != nil && err != io.EOF {
            fmt.Println("读取出现了错误")
            return
        } else {
            fmt.Println("读取完毕")
            res := string(buf[:n])
            fmt.Println("服务器响应的数据为：", res)
            break
        }

    }

}

3. 带参数的请求

客户端编写

• url的参数拼接 ？拼接 & 连接

package main

import (
    "fmt"
    "io"
    "net/http"
    "net/url"
)

func main() {
    // 复杂请求
    urlStr := "http://127.0.0.1:8080/login" // ?

    // 参数如何拼接到url上，参数封装为数据url.Values{}
    data := url.Values{}
    //通过url.Values.Set()方法，将参数拼接到url上
    data.Set("username", "admin")  // ?
    data.Set("password", "123456") // ?

    // 将url字符串转化为url对象，并给携带数据
    // func ParseRequestURI(rawURL string) (*URL, error)
    urlNew, _ := url.ParseRequestURI(urlStr)
    urlNew.RawQuery = data.Encode()
    // http://127.0.0.1:8080/login?password=123456&username=admin
    // ? get的传参，多个参数之间使用 & 连接
    fmt.Println(urlNew)
    //查看类型
    fmt.Printf("%T \n", urlNew)

    // 发请求,参数是一个字符串地址
    resp, _ := http.Get(urlNew.String())
    defer resp.Body.Close()
    // 读取resp响应信息，一次性读完，返回buf
    // func ReadAll(r Reader) ([]byte, error)
    buf, _ := io.ReadAll(resp.Body)
    fmt.Println(string(buf))
}

服务端：

// http_server.go
package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
)

// 定义发送接收数据函数
func login(resp http.ResponseWriter, req *http.Request) {
    // 模拟数据库中存在一个数据
    mysqlUserData := "admin"
    mysqlPwdData := "123456"

    fmt.Println("接收到了login请求")
    // 拿到请求中的查询参数
    urlData := req.URL.Query()
    username := urlData.Get("username")
    password := urlData.Get("password")

    // 登录逻辑, 将客户端发送的数据和系统数据比对实现登录业务
    if username == mysqlUserData {
        if password == mysqlPwdData {
            resp.Write([]byte("登录成功"))
        } else {
            resp.Write([]byte("密码错误"))
        }
    } else {
        resp.Write([]byte("登录失败"))
    }

}

func main() {
    // HandleFunc http请求的处理函数
    // http程序启动之后是不会停止的，一直监听请求
    // 访问这个url就会触发 helloHandler 函数 （Request） ResponseWriter
    // func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request))
    //第一个参数是请求路径，第二个参数是一个函数
    http.HandleFunc("/login", login)
    fmt.Println("Starting server at :8080")
    // func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error
    // ListenAndServe监听TCP地址addr，并且会使用handler参数调用Serve函数处理接收到的连接。handler参数一般会设为nil，此时会使用DefaultServeMux。
    //如果用户自定义实现了Handler，那么根据相应路径在map中查询到相对应的Handler，然后再调用用户自定义的ServeHTTP处理请求。
    //如果用户没有自定义Handler，只注册了对应处理函数(使用了http.HandleFunc)，那么就会根据默认DefaultServeMux去map查询到这个函数类型Handler，然后再调用ServeHTTP处理函数。
    // 开启监听程序的代码是放在main方法的最后一行的。
    if err := http.ListenAndServe("127.0.0.1:8080", nil); err != nil {
        fmt.Println("Error starting server:", err)
    }
}

登录成功

4. POST请求提交Form表单

客户端

package main

import (
    "fmt"
    "io"
    "net/http"
    "net/url"
)

func main() {
    // 目标URL
    urlStr := "http://127.0.0.1:8080/register"

    // 构建表单数据
    formData := url.Values{}
    formData.Set("username", "admin")
    formData.Set("password", "123456")

    // 发送POST请求
    // func PostForm(url string, data url.Values) (resp *Response, err error)
    resp, err := http.PostForm(urlStr, formData)
    if err != nil {
        fmt.Println("Error sending POST request:", err)
        return
    }
    defer resp.Body.Close()

    // 读取响应体
    body, err := io.ReadAll(resp.Body)
    if err != nil {
        fmt.Println("Error reading response body:", err)
        return
    }

    // 打印响应状态码和响应体
    fmt.Println("Response Status:", resp.Status)
    fmt.Println("Response Body:", string(body))
}

在这个例子中，我们首先定义了目标URL和表单数据。然后，我们使用 url.Values 类型的 formData 来存储表单键值对，并通过 formData.Set 方法添加数据。最后，我们调用 http.PostForm 函数发送请求，并处理响应。

请注意，http.PostForm 简化了表单数据的发送过程，但如果你需要发送非表单数据（如JSON），你应该使用 http.NewRequest 和 http.Client.Do 方法来构建和发送自定义请求。
此外，http.PostForm 发送的请求体是 application/x-www-form-urlencoded 格式的，这通常用于HTML表单提交，但不适用于所有类型的API请求。

服务端

// http_server.go
package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
)

// 定义发送接收数据函数
func register(resp http.ResponseWriter, req *http.Request) {
    fmt.Println("接收到了注册请求")
    // 解析表单
    // 处理表单的请求, 前端提交表单-后盾解析表单
    // func (r *Request) ParseForm() error
    err := req.ParseForm()
    if err != nil {
        return
    }

    // 获取表单参数 post
    username := req.PostForm.Get("username")
    password := req.PostForm.Get("password")
    fmt.Println(username, password)
    // 很多的判断
    // 短信
    // 验证码
    // 存到数据库
    resp.Write([]byte("注册成功"))
}

func main() {
    // HandleFunc http请求的处理函数
    // http程序启动之后是不会停止的，一直监听请求
    // 访问这个url就会触发 helloHandler 函数 （Request） ResponseWriter
    // func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request))
    //第一个参数是请求路径，第二个参数是一个函数
    http.HandleFunc("/register", register)
    fmt.Println("Starting server at :8080")
    // func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error
    // ListenAndServe监听TCP地址addr，并且会使用handler参数调用Serve函数处理接收到的连接。handler参数一般会设为nil，此时会使用DefaultServeMux。
    //如果用户自定义实现了Handler，那么根据相应路径在map中查询到相对应的Handler，然后再调用用户自定义的ServeHTTP处理请求。
    //如果用户没有自定义Handler，只注册了对应处理函数(使用了http.HandleFunc)，那么就会根据默认DefaultServeMux去map查询到这个函数类型Handler，然后再调用ServeHTTP处理函数。
    // 开启监听程序的代码是放在main方法的最后一行的。
    if err := http.ListenAndServe("127.0.0.1:8080", nil); err != nil {
        fmt.Println("Error starting server:", err)
    }
}

客户端运行

服务端运行

http.NewRequest 和 http.Client.Do 发送表单请求

客户端：

package main

import (
    "fmt"
    "io"
    "net/http"
    "net/url"
    "strings"
)

func main() {
    // 构建HTTP客户端
    client := &http.Client{}

    // 定义POST URL
    myurl := "http://127.0.0.1:8080/register"

    // 定义HTTP负载
    data := url.Values{}
    data.Set("username", "John Doe")
    data.Set("password", "123456")
    // 将url.Values编码为表单格式的字符串，并创建一个Reader
    payload := strings.NewReader(data.Encode())

    // 发送POST请求
    // func NewRequest(method, url string, body io.Reader) (*Request, error)
    req, err := http.NewRequest("POST", myurl, payload)
    if err != nil {
        fmt.Println("Error creating request:", err)
        return
    }

    // 设置HTTP消息头
    req.Header.Set("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded")

    // 执行HTTP请求
    // func (c *Client) Do(req *Request) (*Response, error)
    resp, err := client.Do(req)
    if err != nil {
        fmt.Println("Error sending request:", err)
        return
    }
    defer resp.Body.Close()

    // 读取响应状态码
    fmt.Println("Response Status:", resp.Status)

    // 读取响应体
    body, err := io.ReadAll(resp.Body)
    if err != nil {
        fmt.Println("Error reading response body:", err)
        return
    }

    // 打印响应体
    fmt.Println("Response Body:", string(body))
}

5. POST请求提交Json数据

有时，我们需要发送JSON格式的POST请求。为此，我们可以使用encoding/json包将数据结构转换为JSON字符串，然后将其作为请求体发送。

客户端：

package main

import (
    "bytes"
    "encoding/json"
    "fmt"
    "io"
    "net/http"
)

type LoginRequest struct {
    Username string `json:"username"`
    Password string `json:"password"`
}

func main() {
    // 创建一个http.Client对象
    client := &http.Client{}

    // 构建一个LoginRequest对象
    data := LoginRequest{
        Username: "zhangsan",
        Password: "password",
    }

    // 将LoginRequest对象转换为JSON字符串
    jsonData, err := json.Marshal(data)
    if err != nil {
        fmt.Println("JSON编码失败:", err)
        return
    }

    // 创建一个请求对象
    req, err := http.NewRequest("POST", "http://127.0.0.1:8080/post", bytes.NewBuffer(jsonData))
    if err != nil {
        fmt.Println("创建请求失败:", err)
        return
    }

    // 设置请求头的内容类型为application/json
    req.Header.Set("Content-Type", "application/json")

    // 发送请求并获取响应
    resp, err := client.Do(req)
    if err != nil {
        fmt.Println("请求发送失败:", err)
        return
    }
    defer resp.Body.Close()

    // 读取并处理服务器返回的响应
    body, err := io.ReadAll(resp.Body)
    if err != nil {
        fmt.Println("读取响应失败:", err)
        return
    }
    fmt.Println("响应状态码:", resp.StatusCode)
    fmt.Println("响应内容:", string(body))
}

服务端：

// http_server.go
package main

import (
    "encoding/json"
    "fmt"
    "io"
    "net/http"
)

type Result struct {
    Username string `json:"username"`
    Password string `json:"password"`
}

// 定义发送接收数据函数
func postHandler(resp http.ResponseWriter, req *http.Request) {
    // 确保处理的是POST请求
    if req.Method != "POST" {
        http.Error(resp, "Invalid request method", http.StatusMethodNotAllowed)
        return
    }

    // 读取请求体中的数据
    body, err := io.ReadAll(req.Body)
    if err != nil {
        http.Error(resp, "Error reading request body", http.StatusInternalServerError)
        return
    }
    defer req.Body.Close()

    // 打印请求体中的数据
    fmt.Printf("Received POST request with body: %s\n", string(body))

    //将json字符串反序列化为原生结构体
    var result Result
    if err := json.Unmarshal(body, &result); err != nil {
        http.Error(resp, "Error parsing request body", http.StatusInternalServerError)
    }
    fmt.Println("客户端发来的数据:", result)
    fmt.Printf("客户端发来的数据:%+v\n", result)
    fmt.Printf("数据类型%T\n", result)

    // 发送响应给客户端
    // Received your POST request. This is the response!
    resp.Write([]byte("服务端接收到数据"))
}

func main() {
    // HandleFunc http请求的处理函数
    // http程序启动之后是不会停止的，一直监听请求
    // 访问这个url就会触发 helloHandler 函数 （Request） ResponseWriter
    // func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request))
    //第一个参数是请求路径，第二个参数是一个函数
    http.HandleFunc("/post", postHandler)
    fmt.Println("Starting server at :8080")
    // func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error
    // ListenAndServe监听TCP地址addr，并且会使用handler参数调用Serve函数处理接收到的连接。handler参数一般会设为nil，此时会使用DefaultServeMux。
    //如果用户自定义实现了Handler，那么根据相应路径在map中查询到相对应的Handler，然后再调用用户自定义的ServeHTTP处理请求。
    //如果用户没有自定义Handler，只注册了对应处理函数(使用了http.HandleFunc)，那么就会根据默认DefaultServeMux去map查询到这个函数类型Handler，然后再调用ServeHTTP处理函数。
    // 开启监听程序的代码是放在main方法的最后一行的。
    if err := http.ListenAndServe("127.0.0.1:8080", nil); err != nil {
        fmt.Println("Error starting server:", err)
    }
}

运行服务端，客户端，请求成功，服务端拿到json数据。

三、错误处理

在HTTP编程中，错误处理是非常重要的。我们需要优雅地处理各种可能的错误，如网络错误、解析错误、数据库错误等。

下面是一个简单的错误处理示例。

package main

import (
	"encoding/json"
	"fmt"
	"log"
	"net/http"
)

type ErrorResponse struct {
	Error string `json:"error"`
}

func helloHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	// 模拟一个错误
	err := fmt.Errorf("something went wrong")
	if err != nil {
		handleError(w, err)
		return
	}

	fmt.Fprintf(w, "Hello, World!")
}

func handleError(w http.ResponseWriter, err error) {
	log.Println("Error:", err)
	w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
	w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)
	json.NewEncoder(w).Encode(ErrorResponse{Error: err.Error()})
}

func main() {
	http.HandleFunc("/", helloHandler)
	fmt.Println("Starting server at :8080")
	if err := http.ListenAndServe(":8080", nil); err != nil {
		fmt.Println("Error starting server:", err)
	}
}

在这个示例中，我们定义了一个ErrorResponse结构体，用于表示错误响应。然后，在helloHandler中，我们模拟了一个错误，并调用handleError函数来处理该错误。handleError函数记录了错误日志，设置了响应头和内容类型，并返回了一个JSON格式的错误响应。