Go Web：Handler

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Multiplexer根据URL将请求路由给指定的Handler。Handler用于处理请求并给予响应。更严格地说，用来读取请求体、并将请求对应的响应字段(respones header)写入ResponseWriter中，然后返回。

什么是Handler

什么是Handler。它是一个接口，定义在net/http/server.go中：

type Handler interface {
	ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)
}

也就是说，实现了ServerHTTP方法的都是Handler。注意ServerHTTP方法的参数：http.ResponesWriter接口和Request指针。

在Handler的注释中，给出了几点主要的说明：

Handler用于响应一个HTTP request
接口方法ServerHTTP应该用来将response header和需要响应的数据写入到ResponseWriter中，然后返回。返回意味着这个请求已经处理结束，不能再使用这个ResponseWriter、不能再从Request.Body中读取数据，不能并发调用已完成的ServerHTTP方法
handler应该先读取Request.Body，然后再写ResponseWriter。只要开始向ResponseWriter写数据后，就不能再从Request.Body中读取数据
handler只能用来读取request的body，不能修改已取得的Request(因为它的参数Request是指针类型的)

ResponseWriter接口说明

再看看ResponseWriter接口的定义：

// A ResponseWriter interface is used by an HTTP handler to
// construct an HTTP response.
//
// A ResponseWriter may not be used after the Handler.ServeHTTP method
// has returned.
type ResponseWriter interface {
	Header() Header
	Write([]byte) (int, error)
	WriteHeader(statusCode int)
}

注释中已经说明，ResponseWriter接口的作用是用于构造HTTP response。且明确指定了Handler.ServerHTTP方法返回以后就不能再使用ResponseWriter了。

这个接口有3个方法：

Header()方法用来构造响应Header，它返回一个Header对象，这个Header对象稍后将被WriterHeader()响应出去。Header类型是一个map类型的结构，字段名为key、字段值为value：
```
type Header map[string][]string
```
Write()方法用于向网络连接中写响应数据。
WriteHeader()方法将给定的响应状态码和响应Header一起发送出去。

很显然，ResponseWriter的作用是构造响应header，并将响应header和响应数据通过网络链接发送给客户端。

再看ListenAndServe()

在启动go http自带的web服务时，调用了函数ListenAndServe()。这个函数的定义如下：

func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error

该函数有两个参数，第一个参数是自带的web监听地址和端口，第二个参数是Handler，用来处理每个接进来的http request，但一般第二个参数设置为nil，表示调用默认的Multiplexer：DefaultServeMux。这个默认的ServeMux唯一的作用，是将请求根据URL路由给对应的handler进行处理。

var DefaultServeMux = &defaultServeMux

这里有两个问题：

(1).第二个参数为什么建议设置为nil
(2).设置为nil后，DefaultServeMux是请求的路由器，它为什么可以充当一个handler

先看第二个问题，很简单，因为ServeMux类型定义了ServeHTTP()方法，它实现了Handler接口：

type ServeMux struct {
        // Has unexported fields.
}
func NewServeMux() *ServeMux
func (mux *ServeMux) Handle(pattern string, handler Handler)
func (mux *ServeMux) HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request))
func (mux *ServeMux) Handler(r *Request) (h Handler, pattern string)
func (mux *ServeMux) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request)

前面说过，只要实现了ServerHTTP()方法的类型，就是一个Handler。而DefaultServeMux是默认的ServeMux，所以它是一个Handler。

关于第一个问题，看一个示例就知道了。

package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
)

// MyHandler实现Handler接口
type MyHandler struct{}

func (h *MyHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "Hello World!\n")
}

func main() {
	handler := MyHandler{}
	server := http.Server{
		Addr:    "127.0.0.1:8080",
		Handler: &handler,      // 以&handler作为第二个参数
	}
	server.ListenAndServe()
}

上面的示例中定义了一个handler，它实现的ServeHTTP()方法只有一个作用，输出Hello World!。并且将这个handler作为ListenAndServe()的第二个参数。

注意，上面以&handler作为参数而非handler，因为此处MyHandler中实现的ServerHTTP()方法的receiver是指针类型的，所以MyHandler的实例对象也必须是指针类型的，如此才能实现Handler接口。

启动这个web服务后，以不同的URL去访问它，将总是得到完全相同的响应结果：

很显然，当handler作为ListenAndServe()的第二个参数时，任意请求都会使用这个唯一的handler进行处理。

所以，建议将第二个参数设置为nil(或者上面的Serve Struct不指定Handler字段)，它表示调用默认的DefaultServeMux作为handler，使得每个访问请求都会调用这个特殊的handler，而这个handler的作用是将请求根据url路由给不同的handler。

另外需要注意的是，http包中提供的Handle()和HandleFunc()函数其实是DefaultServeMux.XXX的封装，所以直接调用http.Handle()和http.HandleFunc()实际上是在调用DefaultServeMux.Handle()和DefaultServeMux.HandleFunc()。

func Handle(pattern string, handler Handler) {
    DefaultServeMux.Handle(pattern, handler)
}

func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {
    DefaultServeMux.HandleFunc(pattern, handler)
}

使用DefaultServeMux后的Handler示例

下面是使用了DefaultServeMux的示例。

创建了两个handler，一个handler用于对应/hello，该handler用于输出Hello，另一个handler用于对应world，该handler用于输出World：

package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
)

type HelloHandler struct{}
type WorldHandler struct{}

func (h *HelloHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "Hello\n")
}
func (h *WorldHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "World\n")
}

func main() {
	helloHandler := HelloHandler{}
	worldHandler := WorldHandler{}
	server := http.Server{
		Addr:    "127.0.0.1:8080",
	}
	http.Handle("/hello",&helloHandler)
	http.Handle("/world",&worldHandler)
	server.ListenAndServe()
}

下面是访问的结果：

HandleFunc是什么

除了使用Handle处理http请求，也能使用HandleFunc()处理。

先看一个使用HandleFunc()处理请求的示例，示例的效果和前文是一样的。

package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
)

func hello(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "Hello\n")
}

func world(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "World\n")
}

func main() {
	server := http.Server{
		Addr: "127.0.0.1:8080",
	}
	http.HandleFunc("/hello", hello)
	http.HandleFunc("/world", world)

	server.ListenAndServe()
}

下面是访问的结果：

Go有一个函数HandleFunc()，它表示使用第二个参数的函数作为handler，处理匹配到的url路径请求。

func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request))

不难看出，HandleFunc()使得我们可以直接使用一个函数作为handler，而不需要自定义一个实现Handler接口的类型。正如上面的示例中，我们没有定义Handler类型，也没有去实现ServeHTTP()方法，而是直接定义函数，并将其作为handler。

换句话说，HandleFunc()使得我们可以更简便地为某些url路径注册handler。但是，使用HandleFunc()毕竟是图简便，有时候不得不使用Handle()，比如我们确定要定义一个type。

Handle()、HandleFunc()和Handler、HandlerFunc的关系

说实话，一开始感觉挺乱的。

Handle()和HandleFunc()是函数，用来给url绑定handler。Handler和HandlerFunc类型，用来处理请求。

看Handle()、HandleFunc()以及Handler、HandlerFunc的定义就已经很清晰了：

func Handle(pattern string, handler Handler) {}
func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) {}

type Handler interface {
	ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)
}

type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request)

Handle()和HandleFunc()都是为某个url路径模式绑定一个对应的handler，只不过HandleFunc()是直接使用函数作为handler，而Handle()是使用Handler类型的实例作为handler。

Handler接口的实例都实现了ServeHTTP()方法，都用来处理请求并响应给客户端。

HandlerFunc类型不是接口，但它有一个方法ServeHTTP()，也就是说HandlerFunc其实也是一种Handler。

因为HandlerFunc是类型，只要某个函数的签名是func(ResponseWriter, *Request)，它就是HandlerFunc类型的一个实例。另一方面，这个类型的实例(可能是参数、可能是返回值类型)可以和某个签名为func(ResponseWriter, *Request)的函数进行互相赋值。这个过程可能很隐式，但确实经常出现相关的用法。

例如：

// 一个函数类型的handler
func myhf(ResponseWriter, *Request){}

// 以HandlerFunc类型作为参数类型
func a(hf HandlerFunc){}

// 所以，可以将myhf作为a()的参数
a(myhf)

实际上，可以使用HandlerFunc()进行转换。例如有一个函数world()，它的参数是合理的，使用HandlerFunc(world)表示将其转换为一个Handler。这个转换、适应在后面会经常用到。

例如：

// 两个函数
func hello(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "Hello\n")
}

func world(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "World\n")
}

func main() {
	server := http.Server{
		Addr: "127.0.0.1:8080",
	}
    // 第一个使用HandleFunc()为路径注册hello()函数handler
    // 第二个使用Handle()为路径注册转换后的handler
	http.HandleFunc("/hello", hello)
	http.Handle("/world", http.HandlerFunc(world))

	server.ListenAndServe()
}

上面的示例中，Handle()函数的第二个参数要求的是Handler类型，使用http.HandlerFunc(world)就将函数world()转换成了Handler类型的一个实例。

链式handler

handler是用来处理http请求的，处理过程可能会很简单，也可能会很复杂。复杂的情况下，可能无法使用一个单独的handler来完成工作，毕竟handler只是一个函数。尽管我们可以直接在这个函数中调用其它函数。

很经常地，可能handler中需要嵌套其它handler，甚至多层嵌套，这就是链式handler。

由于Handle()或HandleFunc()注册的时候需要指定参数类型，所以handler嵌套的时候，也要关注handler的参数类型以及返回类型。看下面示例就会明白参数类型和返回类型是怎么要求的。

HandleFunc()的嵌套示例

代码如下：

package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
)

func hello(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "Hello World!\n")
}

func log(hf http.HandlerFunc) http.HandlerFunc {
	count := 0
	return func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
		count++
		fmt.Printf("Handler Function called %d times\n", count)
		hf(w, r)
	}
}

func main() {
	server := http.Server{
		Addr: "127.0.0.1:8080",
	}
	http.HandleFunc("/hello", log(hello))
	server.ListenAndServe()
}

多次访问http://127.0.0.1:8080/hello，将在浏览器中输出"Hello World!"，但同时会在运行这个go程序的终端上多次输出以下内容：

$ go run test.go
Handler Function called 1 times
Handler Function called 2 times
Handler Function called 3 times
Handler Function called 4 times
Handler Function called 5 times

上面的示例中，主要看下面两段代码：

func hello(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "Hello World!\n")
}

func log(hf http.HandlerFunc) http.HandlerFunc {
	count := 0
	return func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
		count++
		fmt.Printf("Handler Function called %d times\n", count)
		hf(w, r)
	}
}

hello()是一个普通的HandlerFunc类型函数，因为它的签名符合HandlerFunc类型，所以它是HandlerFunc类型的一个实例。而log()函数正是以HandlerFunc类型作为参数的，所以前面的示例代码中，将hello函数作为了log函数的参数：

http.HandleFunc("/hello", log(hello))

HandleFunc()的第二个参数要求是HandlerFunc类型的，所以log()的返回值是HandlerFunc类型。在log()中，使用匿名函数作为它的返回值，这里的这个匿名函数是一个闭包(因为引用了外层函数的变量hf和count)。这个匿名函数最后调用hf(w,r)，由于hf是HandlerFunc类型的一个实例，所以可以如此调用。

上面体现了HandlerFunc嵌套时候关于参数以及返回值的一些细节。

上面的示例中还有一个细节需要引起注意：为什么每次访问时，上面的count都会记住之前的值并自增，而不是重置为0后自增。

之所以有这个疑问，可能是认为每次访问时，请求处理完成后handler就退出了，闭包虽然会记住外层函数的自由变量count，但也会因为处理完成后退出，导致每次访问都重置为0后自增。但实际上，handler是注册在给定路径上的，只要web服务没有退出，这个handler就一直不会退出，不会因为每次访问都重新注册handler。所以，闭包handler一直引用着hf和count这两个自由变量。

HandlerFunc嵌套Handler

将上面的HandlerFunc嵌套HandlerFunc修改一下，变成Handler嵌套HandlerFunc。

package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
)

type MyHandler struct{}

func (wh *MyHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "Hello World!\n")
}

func log(h http.Handler) http.Handler {
	count := 0
	f := func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
		count++
		fmt.Printf("Handler Function called %d times\n", count)
		h.ServeHTTP(w, r)
	}
	return http.HandlerFunc(f)
}

func main() {
	myHandler := MyHandler{}
	server := http.Server{
		Addr: "127.0.0.1:8080",
	}
	http.Handle("/hello", log(&myHandler))
	server.ListenAndServe()
}

逻辑也很简单，无非是将HandlerFunc转换成Handler。

思考一下，Handler是否可以嵌套Handler，或者Handler嵌套HandlerFunc。可以，但是很不方便，因为ServeHTTP()方法限制了没法调用其它的Handler，除非定义的某个Handler是嵌套在某个Handler类型中的类型。