Go基础:了解 HTTP Client, HTTP Server, Context, Processes, Signals, Exit in Go

5月 18 2024 golang 24 分钟读完 (约 3647 字)

讨论网络概念、HTTP通信和进程管理。

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由AI生成，可能有错误，仅供参考

Topic:0.1基本网络理解

从基础开始学习通常会使学习过程更加有效率。即使你已经熟悉相关主题，快速复习也可以帮助巩固你的理解。

计算机网络由多个电脑组成，这些电脑彼此连接，以共享资源和数据为目的。

常见的计算机网络类型包括：

局域网（LAN）：一个小范围内的网络。通常限于一个单独的建筑物，例如家、办公室或一组建筑物。
广域网（WAN）：跨越大物理距离的一种网络。互联网是一个 WAN。

基本网络协议理解也非常重要。协议是一组规则，它 dictate 数据如何在网络上传输。

Internet Protocol（IP）、Transmission Control Protocol（TCP）和 User Datagram Protocol（UDP）是你必须了解的基本协议。

在 Go 中，‘net’ 包提供了一般网络 I/O 接口，包括 TCP/IP、UDP、域名解析和 Unix 域套接字。

这些网络概念将成为我们深入探讨 Go 处理 HTTP 通信和管理进程时的基础。

Topic:0.2 Go 的 net 包介绍

Go 的标准库提供了 HTTP 的优秀支持。‘net/http’ 包提供了构建 HTTP 客户端和服务器的功能。但是在 dive 到 HTTP 之前，我们需要了解 ‘net’ 包。

‘net’ 包在 Go 中提供了一般网络 I/O 接口，包括 TCP/IP、UDP、域名解析和 Unix 域套接字。

让我们快速浏览一下 ‘net’ 包中的一些函数，这些函数我们将使用：

Dial： Dial 函数连接到指定网络上的地址。

conn, err := net.Dial("tcp", "golang.org:80")
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}

Listen： Listen 声明在本地网络上。您将使用这个来创建一个服务器，监听 incoming 连接。

ln, err := net.Listen("tcp", ":8080")
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}

Accept： 并且这是如何等待和返回下一个连接到监听器的。

conn, err := ln.Accept()
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}
// 处理连接

不要担心如果第一次看起来很混乱。在下一节中，我们将深入探讨这些函数，并在代码和示例中实际使用它们。

Topic:0.3 HTTP 介绍

HTTP 是 Hypertext Transfer Protocol 的缩写，这是 Web 上数据交换的基础。HTTP 是全球范围内用于传输超文本的协议。

HTTP 的关键特点包括：

无状态性： HTTP 无状态，意味着每个客户端请求都是独立的。服务器和客户端不保留数据之间的数据。
媒体独立性： 只要客户端可以解释数据，就可以发送任何类型的媒体文件。

HTTP 作为客户端和服务器之间的一个请求-响应协议，包括浏览器、移动应用程序和其他服务器是 HTTP 客户端的一些例子。每当一个 HTTP 请求被客户端提出时，服务器将以 HTTP 响应回应。

在 Go 中，创建一个 HTTP 服务器变得轻松，因为标准 ‘net/http’ 包提供了 ListenAndServe 函数。

我们也可以使用 ‘http.Client’、‘http.NewRequest’ 和 ‘http.Do’ 命令来发送 HTTP 请求。

Go 提供了一种非常强大的 http 包，它提供了所有必要的工具来运行 HTTP 服务器或发送客户端 HTTP 请求。我们将在下一节中探讨 Go 的 ‘http’ 包，并实际使用代码和示例。

1.1 HTTP Client

Go 的 net/http 包提供了发送 HTTP 请求的方法。在本节中，我们将介绍发送 GET 请求的基本知识，这是 HTTP 请求的一种常见类型。

以下是一个基本示例，演示如何发送 GET 请求：

package main

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

func main() {
    resp, err := http.Get("http://example.com/")
    if err != nil {
        fmt.Printf("Error making the request: %v", err)
        return
    }
    defer resp.Body.Close()
    body, err := ioutil.ReadAll(resp.Body)
    if err != nil {
        fmt.Printf("Error reading the response: %v", err)
        return
    }
    fmt.Println(string(body))
}

在这个示例中，我们使用 http.Get 函数向提供的 URL 发送 GET 请求，并返回响应和错误。

resp.Body 中包含服务器对请求的响应。ioutil.ReadAll 函数从响应体中读取所有数据。然后，我们将响应体打印到控制台。

defer resp.Body.Close() 行是关键的一部分。这确保了网络连接在函数完成后关闭，而不是立即关闭。这是一种良好的实践，因为重复使用连接池可以提高性能。

我希望您对我们的 HTTP 客户端课程的开始感到有帮助。请记住，实践是有益处的，因此请尝试编写一个 GET 请求以熟悉过程。

1.2 HTTP 服务器

在 Go 中，我们可以使用 net/http 包构建一个强大的 web 服务器。我们可以创建 RESTful 服务、静态文件服务、动态路由等。为了这个课程的 sake，让我们专注于创建一个简单的 web 服务器。

以下是一个基本示例，演示如何创建一个简单的 web 服务器：

package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
)

func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    fmt.Fprintf(w, "Welcome to Mr. Ranedeer's Go Tutorial, %s!", r.URL.Path[1:])
}

func main() {
    http.HandleFunc("/", handler)
    http.ListenAndServe(":8080", nil)
}

在这个示例中，我们使用 http.HandleFunc 函数将请求路由到处理函数中，然后使用 http.ListenAndServe 函数监听指定端口直到程序被终止。

实际上，服务器通常不用于发送“Hello, World”消息，而是用于发送动态内容，这些内容根据特定的情况或参数而变化。

为了illustrate 这，我们将查看一个简单的示例，演示如何处理 HTTP POST 请求。

// Global variable to simulate a database.
var database []string

func formHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    switch r.Method {
    case "GET":
        html := `<form method="post" action="/submit">
            Name: <input type="text" name="name">
            <input type="submit" value="Submit">
        </form>`
        w.Write([]byte(html))
    case "POST":
        r.ParseForm()
        // Logic part to store into database
        database = append(database, r.Form.Get("name"))
    }
}

func submitHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    html := "Received POST data: <br/><br/>"
    html += "<ul style='list-style: none'>"
    for _, item := range database {
        html += "<li>"
        html += item
        html += "</li><br/>"
    }
    html += "</ul>"
    w.Write([]byte(html))
}

func main() {
    server := http.Server{
        Addr: ":8080",
    }
    http.HandleFunc("/form", formHandler)
    http.HandleFunc("/submit", submitHandler)
    server.ListenAndServe()
}

代码创建一个表单，询问名称。当您提交表单时，它将向 /submit 发送 POST 请求。这请求处理程序从 POST 数据中检索名称并存储。

1.3 Go 中的 Context 包

Go 中的 Context 包通常用于处理可能需要取消或超时的任务。并发编程在 Go 中的一个常见主题是管理长期和短期的 worker 任务。在一些场景中，例如处理数据流或自动化任务，这些任务可能会持续很久甚至 indefinitely。

Context 包提供了一种标准化的接口来定义父-子关系之间的关系，并传播截止日期、取消信号和其他信息，以便有效地处理任务。

让我们看看如何使用 Context：

package main

import (
    "fmt"
    "context"
    "time"
)

func main() {
    ctx := context.Background()
    ctx, cancel := context.WithTimeout(ctx, 3*time.Second)
    defer cancel()
    go func(ctx context.Context) {
        for {
            select {
            case <-time.After(1 * time.Second):
                fmt.Println("working")
            case <-ctx.Done():
                fmt.Println("canceled")
                return
            }
        }
    }(ctx)
    time.Sleep(4 * time.Second)
}

在这个示例中，我们初始化了一个新的背景上下文 ctx，然后创建了一个自动取消的上下文使用 context.WithTimeout(ctx, 3*time.Second)。cancel 函数由 context.WithTimeout 返回，并使用 defer 来确保资源被正确地清理。

1.4 Go 中的进程

在计算世界中，一进程是一个正在执行的计算机程序实例。它包含了程序代码和当前活动。在 Go 中，可以使用 os/exec 包来启动一个进程。

以下是一个简单示例：

package main

import (
    "fmt"
    "os/exec"
)

func main() {
    cmd := exec.Command("ls")
    output, err := cmd.Output()
    if err != nil {
        fmt.Println("An error occurred:", err)
    }
    fmt.Println(string(output))
}

在这个示例中：

exec.Command("ls") 准备了一条命令来执行。这就像在终端中输入 ls 命令，但是它还没有真正地运行。
cmd.Output() 实际上运行了命令，并等待它完成。它返回标准输出和一个 Go 的内置接口类型 error。

这个程序将打印当前目录的内容，类似于 Unix-based 系统中的 ls 命令。

Go 提供了一组强大的工具来管理进程。在简单的术语中，进程管理在任何语言中都涉及到跟踪和控制我们启动的进程。这就是关于知道程序的状态。

Topic 1.5: Go 中的信号

在操作系统中，信号是一种软件中断，它将被送到进程。进程可以使用这些信号来触发某些行为。例如，当程序在终端窗口中运行时，按下 ctrl+c 将发送一个中断信号，通常会导致程序终止。

在 Go 中，我们可以使用 os/signal 包来决定当我们的程序接收到信号时该做什么。这可以允许我们优雅地停止一个程序，并执行任何可能需要的清理操作。

示例

package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "os/signal"
    "syscall"
)

func main() {
    signals := make(chan os.Signal, 1)
    done := make(chan bool, 1)
    signal.Notify(signals, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)
    go func() {
        sig := <-signals
        fmt.Println()
        fmt.Println(sig)
        done <- true
    }()
    fmt.Println("waiting for signal")
    <-done
    fmt.Println("exiting")
}

在这个程序中

我们首先创建一个信号通道。
使用 signal.Notify 将 incoming signals relay 到通道中。我们特别关心 SIGINT(由按下 ctrl+c 发送)和 SIGTERM(对程序的终止请求)。
当接收到信号时，它将被打印出来，然后“true”将被发送到 done 通道，以表示我们准备退出。

这样，我们可以优雅地处理中断，通过保存进度、释放资源、完成重要操作或询问用户确认前退出。

Topic 1.6: Go 中的干净退出

在任何结构良好的程序中总是需要释放程序消耗的资源，这些资源可能包括打开的文件、数据库连接、网络连接或分配的内存。Go 提供了 defer 语句，帮助我们自动管理这些资源。

defer 语句的关键思想

defer 语句允许我们延迟执行一个函数直到包含它的函数返回，无论如何返回。

考虑以下常见情况

我们打开一个文件，执行一些操作，然后关闭它：

func main() {
    f, _ := os.Open("myfile.txt")
    // Perform operations on the file
    // …
    f.Close()
}

现在，让我们假设在文件操作中出现错误，我们从函数返回。这样，Close 函数将永远不会被调用，从而导致文件描述符泄露。这是 defer 可以发挥作用的地方：

func main() {
    f, _ := os.Open("myfile.txt")
    defer f.Close()
    // Perform operations on the file
    // …
    // 文件现在将自动关闭
}

在修订版本中

f.Close() 将在每次函数返回时执行，无论如何返回。这确保我们不会留下任何资源悬挂。

1.7 Review and Practice

让我们快速回顾一下：

HTTP Client：我们学习了使用 Go 的标准库 net/http 发送 HTTP 请求，并了解如何获取和发送数据。
HTTP Server：我们探索了设计 HTTP 服务器并处理 incoming 请求的方法。
Context in Go：我们了解了使用 context 包来管理长时间运行的进程。
Processes in Go：我们学习了在 Go 中创建和管理进程的方法。
Signals in Go：我们探索了如何处理系统信号以实现应用程序的优雅关闭。
Clean Exit in Go：我们学习了资源清理在应用程序终止前，并且您了解了 defer 关键字。

现在，让我们将这些知识付诸实践，完成以下练习：

在 Go 中创建一个监听 8080 端口的 HTTP 服务器，并响应 /ping 路由返回 Pong!。
在 Go 中创建一个发送 GET 请求到 API 端口的 HTTP 客户端。
编写一个无限循环的 Go 函数，但在接收到关闭信号 (SIGINT 或 SIGTERM)时优雅地退出。
开发一个简单的 Go 脚本，打开文件、写入内容，并确保文件即使在写入操作中出现错误也能被正确关闭。

如果您在解决这些练习或需要澄清我们所学的知识，请不要犹豫地问。

1.8 Assessments

了解自己的情况是改进的关键。为此，我们准备了一组独特的问题让您回答。一些可能会很难，但我们确信您可以处理它们。

问题：

请编写一个 REST API 在 Go 中。这 API 包括一个获取用户数据的 GET 端口。描述如何设计这个端口。
如何在 Go 中处理长时间运行的 HTTP 请求超时？
假设您的 Go 应用程序中有一个需要在某些条件下停止的长时间 Goroutine。如何设计代码以优雅地停止该 Goroutine？
如果您的 Go 应用程序接收到 SIGKILL 信号，可以您处理这种信号吗？
您的 Go 应用程序打开了一个文件。但是由于某些意外错误，应用程序 panic 了。如何确保在应用程序退出前文件被正确关闭？

请您认真思考每个问题，并提供深思熟虑的答案。记住，这不是速度的问题，而是概念理解和详细性的问题！

English post: https://programmerscareer.com/1go-basic-15/
作者：Wesley Wei – Twitter Wesley Wei – Medium
注意：本文为作者原创，转载请注明出处。

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