浅谈go-restful框架的使用和实现

REST（Representational State Transfer，表现层状态转化）是近几年使用较广泛的分布式结点间同步通信的实现方式。REST原则描述网络中client-server的一种交互形式，即用URL定位资源，用HTTP方法描述操作的交互形式。如果CS之间交互的网络接口满足REST风格，则称为RESTful API。以下是 理解RESTful架构 总结的REST原则：

1. 网络上的资源通过URI统一标示。
2. 客户端和服务器之间传递，这种资源的某种表现层。表现层可以是json，文本，二进制或者图片等。
3. 客户端通过HTTP的四个动词，对服务端资源进行操作，实现表现层状态转化。

为什么要设计RESTful的API，个人理解原因在于：用HTTP的操作统一数据操作接口，限制URL为资源，即每次请求对应某种资源的某种操作，这种 无状态的设计可以实现client-server的解耦分离，保证系统两端都有横向扩展能力。

go-restful

go-restful is a package for building REST-style Web Services using Google Go。go-restful定义了Container WebService和Route三个重要数据结构。

1. Route 表示一条路由，包含 URL/HTTP method/输入输出类型/回调处理函数RouteFunction
2. WebService 表示一个服务，由多个Route组成，他们共享同一个Root Path
3. Container 表示一个服务器，由多个WebService和一个 http.ServerMux 组成，使用RouteSelector进行分发

最简单的使用实例，向WebService注册路由，将WebService添加到Container中，由Container负责分发。

func main() {
  ws := new(restful.WebService)
  ws.Path("/users")
  ws.Route(ws.GET("/").To(u.findAllUsers).
    Doc("get all users").
    Metadata(restfulspec.KeyOpenAPITags, tags).
    Writes([]User{}).
    Returns(200, "OK", []User{}))
 
 container := restful.NewContainer().Add(ws)
 http.ListenAndServe(":8080", container)
}

container

container是根据标准库http的路由器ServeMux写的，并且它通过ServeMux的路由表实现了Handler接口，可参考以前的这篇 HTTP协议与Go的实现 。

type Container struct {
  webServicesLock    sync.RWMutex
  webServices      []*WebService
  ServeMux        *http.ServeMux
  isRegisteredOnRoot   bool
  containerFilters    []FilterFunction
  doNotRecover      bool // default is true
  recoverHandleFunc   RecoverHandleFunction
  serviceErrorHandleFunc ServiceErrorHandleFunction
  router         RouteSelector // default is a CurlyRouter
  contentEncodingEnabled bool     // default is false
}

func (c *Container)ServeHTTP(httpwriter http.ResponseWriter, httpRequest *http.Request) {
  c.ServeMux.ServeHTTP(httpwriter, httpRequest)
}

往Container内添加WebService，内部维护的webServices不能有重复的RootPath，

func (c *Container)Add(service *WebService)*Container {
  c.webServicesLock.Lock()
  defer c.webServicesLock.Unlock()
  if !c.isRegisteredOnRoot {
    c.isRegisteredOnRoot = c.addHandler(service, c.ServeMux)
  }
  c.webServices = append(c.webServices, service)
  return c
}

添加到container并注册到mux的是dispatch这个函数，它负责根据不同WebService的rootPath进行分发。

func (c *Container)addHandler(service *WebService, serveMux *http.ServeMux)bool {
  pattern := fixedPrefixPath(service.RootPath())
  serveMux.HandleFunc(pattern, c.dispatch)
}

webservice

每组webservice表示一个共享rootPath的服务，其中rootPath通过 ws.Path() 设置。

type WebService struct {
  rootPath    string
  pathExpr    *pathExpression 
  routes     []Route
  produces    []string
  consumes    []string
  pathParameters []*Parameter
  filters    []FilterFunction
  documentation string
  apiVersion   string
 
  typeNameHandleFunc TypeNameHandleFunction
  dynamicRoutes bool
  routesLock sync.RWMutex
}

通过Route注册的路由最终构成Route结构体，添加到WebService的routes中。

func (w *WebService)Route(builder *RouteBuilder)*WebService {
  w.routesLock.Lock()
  defer w.routesLock.Unlock()
  builder.copyDefaults(w.produces, w.consumes)
  w.routes = append(w.routes, builder.Build())
  return w
}

route

通过RouteBuilder构造Route信息，Path结合了rootPath和subPath。Function是路由Handler，即处理函数，它通过 ws.Get(subPath).To(function) 的方式加入。Filters实现了个类似gRPC拦截器的东西，也类似go-chassis的chain。

type Route struct {
  Method  string
  Produces []string
  Consumes []string
  Path   string // webservice root path + described path
  Function RouteFunction
  Filters []FilterFunction
  If    []RouteSelectionConditionFunction
  // cached values for dispatching
  relativePath string
  pathParts  []string
  pathExpr   *pathExpression
  // documentation
  Doc           string
  Notes          string
  Operation        string
  ParameterDocs      []*Parameter
  ResponseErrors     map[int]ResponseError
  ReadSample, WriteSample interface{} 
  Metadata map[string]interface{}
  Deprecated bool
}

dispatch

server侧的主要功能就是路由选择和分发。http包实现了一个 ServeMux ，go-restful在这个基础上封装了多个服务，如何在从container开始将路由分发给webservice，再由webservice分发给具体处理函数。这些都在 dispatch 中实现。

1. SelectRoute根据Req在注册的WebService中选择匹配的WebService和匹配的Route。其中路由选择器默认是 CurlyRouter 。
2. 解析pathParams，将wrap的请求和相应交给路由的处理函数处理。如果有filters定义，则链式处理。

func (c *Container)dispatch(httpWriter http.ResponseWriter, httpRequest *http.Request) {
  func() {
    c.webServicesLock.RLock()
    defer c.webServicesLock.RUnlock()
    webService, route, err = c.router.SelectRoute(
      c.webServices,
      httpRequest)
  }()
 
  pathProcessor, routerProcessesPath := c.router.(PathProcessor)
  pathParams := pathProcessor.ExtractParameters(route, webService, httpRequest.URL.Path)
  wrappedRequest, wrappedResponse := route.wrapRequestResponse(writer,
  httpRequest, pathParams)
 
  if len(c.containerFilters)+len(webService.filters)+len(route.Filters) > 0 {
    chain := FilterChain{Filters: allFilters, Target: func(req *Request, resp *Response) {
      // handle request by route after passing all filters
      route.Function(wrappedRequest, wrappedResponse)
    }}
    chain.ProcessFilter(wrappedRequest, wrappedResponse)
  } else {
    route.Function(wrappedRequest, wrappedResponse)
  }
}

go-chassis

go-chassis实现的rest-server是在go-restful上的一层封装。Register时只要将注册的schema解析成routes，并注册到webService中，Start启动server时 container.Add(r.ws) ，同时将container作为handler交给 http.Server , 最后开始ListenAndServe即可。

type restfulServer struct {
  microServiceName string
  container    *restful.Container
  ws        *restful.WebService
  opts       server.Options
  mux       sync.RWMutex
  exit       chan chan error
  server      *http.Server
}

根据Method不同，向WebService注册不同方法的handle，从schema读取的routes信息包含Method，Func以及PathPattern。

func (r *restfulServer)Register(schemainterface{}, options ...server.RegisterOption)(string, error) {
  schemaType := reflect.TypeOf(schema)
  schemaValue := reflect.ValueOf(schema)
  var schemaName string
  tokens := strings.Split(schemaType.String(), ".")
  if len(tokens) >= 1 {
    schemaName = tokens[len(tokens)-1]
  }
   
  routes, err := GetRoutes(schema)
  for _, route := range routes {
    lager.Logger.Infof("Add route path: [%s] Method: [%s] Func: [%s]. ",
      route.Path, route.Method, route.ResourceFuncName)
    method, exist := schemaType.MethodByName(route.ResourceFuncName)
    ...
    handle := func(req *restful.Request, rep *restful.Response) {
      c, err := handler.GetChain(common.Provider, r.opts.ChainName)
      inv := invocation.Invocation{
        MicroServiceName:  config.SelfServiceName,
        SourceMicroService: req.HeaderParameter(common.HeaderSourceName),
        Args:        req,
        Protocol:      common.ProtocolRest,
        SchemaID:      schemaName,
        OperationID:    method.Name,
      }
      bs := NewBaseServer(context.TODO())
      bs.req = req
      bs.resp = rep
      c.Next(&inv, func(ir *invocation.InvocationResponse)error {
        if ir.Err != nil {
          return ir.Err
        }
        method.Func.Call([]reflect.Value{schemaValue, reflect.ValueOf(bs)})
        if bs.resp.StatusCode() >= http.StatusBadRequest {
          return ...
        }
        return nil
      })
    }
  
    switch route.Method {
    case http.MethodGet:
      r.ws.Route(r.ws.GET(route.Path).To(handle).
       Doc(route.ResourceFuncName).
       Operation(route.ResourceFuncName))
    ...
    }
  }
  return reflect.TypeOf(schema).String(), nil
}

实在是比较简单，就不写了。今天好困。

遗留问题

1. reflect在路由注册中的使用，反射与性能
2. route select时涉及到模糊匹配 如何保证处理速度
3. pathParams的解析

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持脚本之家。

原文链接：https://ninokop.github.io/2018/03/22/记go-restful的使用和实现