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Go第三方框架--gin框架（一）

news 2025/7/15 20:41:31

序言

Gin框架作为go语言使用最多的web框架，以其快速的响应速度和对复杂http路由配置的支持受到程序员和媛们的喜爱，几乎统治了web市场。但作为一名合格的程序员，要知其然更要知其所以然，不然八股文背的也没有啥意思。本着这个原则鄙人打算站在前人的大腿根上从头到尾梳理下Gin的执行流程，主要涉及两大部分：1. 服务器的建立（重点是：Gin是怎么处理和存储各种不同的路由路径和请求函数体的）；2. 客户端的连接（主要涉及根据路由寻找对应函数体来执行具体业务逻辑）

1. gn框架的诞生

1.1 go 原生web框架

go 原生的 web框架在 net/http 包里，因不是本文重点，所以只简要介绍。
net/http 主要采用 map的原理来存储路径和handler 其中 key 是路径 value 是 handler ，如下图的代码

# ServeMux是一个HTTP请求多路复用器。其中 m 保存了 其请求路径和handler的映射关系。
type ServeMux struct {mu    sync.RWMutexm     map[string]muxEntryes    []muxEntry // slice of entries sorted from longest to shortest.hosts bool       // whether any patterns contain hostnames
}
type muxEntry struct {h       Handlerpattern string
}
func TestHttp(t *testing.T) {// 创建路由器mux := http.NewServeMux()// 设置路由规则mux.HandleFunc("/hello", hello)mux.HandleFunc("/hello/hell", hello2)mux.HandleFunc("/hel/ww", hello2)mux.HandleFunc("/helw/*ww", hello2)// 创建服务器server := &http.Server{Addr:         Addr,WriteTimeout: time.Second * 3, //超时时间Handler:      mux,             //路由规则  }// 监听端口并提供服务log.Println("Starting httpserver at " + Addr)err := server.ListenAndServe()if err != nil {panic(err)return}log.Fatal()
}func hello(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {time.Sleep(1 * time.Second)w.Write([]byte("bye bye ,this is httpServer"))
}func hello2(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {time.Sleep(1 * time.Second)w.Write([]byte("bye bye ,this is httpServer"))
}

其建立的 map如下：
在这里插入图片描述
可以看出其确实建立了一个 map来存储路径和handler的映射关系。采用map形式查找的速度也比较的块。但是为啥还要采用Gin框架呢。
我们来简要梳理下我们程序员在工作过程中需要啥样的web框架吧

需要一个可以处理通配符的框架，比如这种： aa/dd* 虽然我（net/http）不支持但是我速度快啊
需要可以处理中间件的框架比如对日志的处理等虽然我（net/http）不支持但是我速度快啊
需要支持分组的框架比如 v1 v2这种不同的版本虽然我（net/http）不支持但是我速度快啊
…

目前看来 net/http不适合这种复杂场景的业务逻辑当然 Google go开发组目的只是提供一个简小的web框架，设计目标是简单和通用。go开发组当然也想到了要利用开源的优势为各路大神提供大显神通的机会。问题是怎么接入呢，现实世界和虚拟世界的连接入口是二维码。那gin框架如何接入 net/http 呢，也就是如何在重新利用它的其他功能的情况下，再进行扩展呢你当然能想到了这就是 interface 接口。

net/http框架中确实是通过实现接口来进行路由查找并找到要执行的 hanlder（例如上述代码中的hello），这样路由建立模块和路由寻址查找handler模块就可以通过不同实现来形成不同的第三方框架。建立路由模块是第三方包独自完成，而路由寻址查找模块主要是实现了如下接口：

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

这样第三方框架就可以复用net/http 的大部分功能（包括最重要的 epoll多路复用），并通过实现 ServeHTTP 接口来实现自己的路由查找模块（ps: 路由建立模块需自己建立这块功能用不到接口），说完了理论那我们再来梳理下 net/http 从建立连接到 ServeHTTP的调用链，来验证下上述是否是这样的。

1.2 原生 net/http的调用链

以 TestHttp 这个函数为例，调用入口是 server.ListenAndServe() ，其调用链为

在这里插入图片描述
可以看到其最终调用到了 ServeHTTP() 这个函数，而所有第三方框架都是实现了这个函数。这个函数包括根据req函数中的 url获取 handler(第三方框架提供) 、处理handler和对客户端返回结果三大块的功能。
这样第三方框架就可以实现ServeHTTP这个函数来实现对 handler的获取（怎么建立路由结构是第三方框架自己定义）。

1.3 gin等第三方web框架和net/http关系

让我们脱离源码来梳理下
在这里插入图片描述
可以看到第三方框架主要是头尾两个地方跟 net/http不同中间还是需要复用net/http代码。后续讲解会围绕这张流程图展开，其中比较重要的是圆圈 1、2和3，1 包括 gin 的引擎 engine 其包括建立压缩前缀树的功能并实现了 serverHttp接口形成了 3，2主要涉及了多路复用技术。
以下的步骤 2、3、4主要涉及圆圈1 的内容，步骤5 涉及圆圈2 的内容，步骤6 涉及圆圈3的内容

2. gin框架简介

2.1 gin框架发展历程

gin 框架早期版本是基于julienschmidt/httprouter 发展而来，julienschmidt/httprouter是一个高性能的http请求器。但是随着gin框架的发展它逐渐发展出了自己的路由实现器，实现源码也部分参考 julienschmidt/httprouter 这也就是为什么好多资料都说 gin基于julienschmidt/httprouter 但是你去看它最新的源码却没发现针对 julienschmidt/httprouter的引用。
gin框架之所以运行效率高是因为采用了一种叫 Radix Tree （压缩前缀树）的结构体来存储路由路径，其是一种例如有如下路由:

/aa/bb
/aa/bd
/aa/cc
/ac/dd
/ee/ff

建立压缩前缀树，请思考下其建立的树是左边还是右边呢
在这里插入图片描述
gin 框架的路由树的建立就是一步一步建立如上图所示的压缩前缀树 ps:真是的树的节点比较复杂但是大体步骤就是如此
那么压缩前缀树有啥优点呢 gin 为什么使用这种结构来存储器节点呢直觉上看我们可以想到两点 1：这种树形结构查找的时间复杂度是时间复杂度为 o(k) ,k是字符串的长度 2: 压缩证明其使用的空间比较少可以看到路径中有 6个a 但是我们树节点中只有 2个。这只是我们直观看出来的，对不对呢，是否还有其他优点呢？

答案：对，当然有其他优点，这种树也可以用来进行通配符的匹配例如这种 /aa/bb/* ；还可以快速建立路由分组等。这两种优势不是本文的重点，感兴趣的同学可以自行查阅资料。
既然你说gin 路由使用的是压缩前缀树，口说无凭我们来验证下吧顺便看下建立的是左边还是右边的压缩前缀树

2.2 gin框架的使用

下面示例代码为（本文后续围绕下面例子展开代码讲解）：

func TestGin(t *testing.T) {// 创建一个默认的路由引擎r := gin.Default()// 当客户端以GET方法请求路径时，会执行后面的匿名函数r.GET("/aa/bb", func(c *gin.Context) { c.JSON(200, gin.H{"route path ": "/aa/bb",}) })r.GET("/aa/bd", func(c *gin.Context) { c.JSON(200, gin.H{"route path ": "/aa/bd",}) })r.GET("/aa/cc", func(c *gin.Context) { c.JSON(200, gin.H{"route path ": "/aa/cc",}) })r.GET("/ac/dd", func(c *gin.Context) { c.JSON(200, gin.H{"route path ": "/ac/dd",}) })r.GET("/ee/ff", func(c *gin.Context) { c.JSON(200, gin.H{"route path ": "/ee/ff",}) })// 以上操作 **主要 涉及 圆圈 1**// 启动HTTP服务，默认在0.0.0.0:8080启动服务  **涉及 net/http 框架处理主逻辑 内部 主要 调用 net/http 包**r.Run()}

对上述代码 debugger 可以得到 r 这个参数的实例实力分析如下其中压缩前缀树的节点node结构体的结构如下：

type node struct {path      stringindices   stringwildChild boolnType     nodeTypepriority  uint32children  []*node // child nodes, at most 1 :param style node at the end of the arrayhandlers  HandlersChainfullPath  string
}

现在只需关注node节点的 path 和 children 这两个参数 node结构体详情会在后续步骤介绍
2.2.1 父节点
在这里插入图片描述
可以看到父节点 path == “/” 且有两个孩子节点

2.2.2 第二层节点

在这里插入图片描述
可以看到第二层节点左边节点 path==“a” 孩子个数为2 ；右边节点 pah 是 “ee/ff” 这里就是将节点进行了压缩 ee 和 ff 不用再拆分了。因为 ff是ee的唯一的一个孩子节点因为寻址路径唯一所以可以向上合并，以便节省空间。

2.2.3 第三层节点

在这里插入图片描述
可以看到左边节点 path==“a/” 孩子节点个数为2 ；右边节点 path==“c/dd”（压缩了）孩子节点为空

2.2.4 第四层节点
在这里插入图片描述
可以看到左边节点 path=“b” ，其有两个孩子节点；右边节点 path=“cc” 其没有孩子节点

2.2.5 第五层节点

在这里插入图片描述
可以看到左边节点 path==“b” 无孩子节点；右边节点 path==“d” 无孩子节点

到这里我们可以看出来其确实是建立了一颗压缩前缀树。总结下来就是： 1. 孩子节点必须大于1（否则应向上合并）2：压缩有两层含义第一层将路由里面重复的路径进行压缩例如字母a 压缩后就剩2个；第二层一个节点有一个子节点时向上兼并压缩空间
所以建立的前缀树是右边的。

r.run()执行后在浏览器输入路径就可以看到对应的函数被执行（注意：默认端口是8080）结果如图这边主要涉及圆圈 2–>3
在这里插入图片描述

2.3 gin框架的执行过程

梳理完毕压缩前缀树的建立那现在开始我们梳理下整个 gin框架的流程图其实主要是围绕构建的压缩前缀树展开的，我个人比较愿意先学习框架使用，然后再进入细节，这样有一个提纲挈领的抓手，我们就知道这些细节在整体脉络中的位置，不至于陷进去失去了方向感。

通过1.3的图可以看到 gin 框架大概分为三大部分

创建压缩前缀树并且将路由对应的节点按照规则插入树节点 ---- 步骤一（圆圈1）
运行引擎建立对tcp套接字的监听这里采用多路复用技术进行阻塞等待链接到来 ---- 步骤二
浏览器输入 url 进行客户端请求这时唤醒阻塞的程序从圆圈2 按照箭头执行顺序一直执行到圆圈3，然后在圆圈3 中遍历压缩前缀树找到对应的 handler (对于路径：/aa/bd 其 handler 为：func(c *gin.Context) { c.JSON(200, gin.H{"route path ": “/aa/bd”}) }) 执行后返回结果 ---- 步骤三

3. gn框架源码–四种重要的结构体

框架一般都会采用面向对象的方式来构建，而面向对象中最重要的核心就是结构体。gin框架四种重要的结构体分别是 Engine/RouterGroup/Node/context ，其中Engine 包含了 RouteGroup和Node 是gin框架的引擎结构体；Node是压缩前缀树的树节点，用来保存压缩路径和handler，在2.2.1----2.2.5中已经做过简要介绍；Context 结构体官方介绍是 gin最重要的结构体，它允许我们在中间件之间传递变量，管理流，处理 request 请求体和 respose 响应体。可以说 gin 框架基本上是围绕着这四个结构体来操作的。

3.1 Engine 结构体

type Engine struct {RouterGroup   // 路由组 ...... //  这里为了使得文章简短 一些本文讲解没用到的 属性 没有列举 感兴趣的可以自己研究下 // UseH2C enable h2c support.UseH2C bool// ContextWithFallback enable fallback Context.Deadline(), Context.Done(), Context.Err() and Context.Value() when Context.Request.Context() is not nil.ContextWithFallback booldelims           render.DelimssecureJSONPrefix stringHTMLRender       render.HTMLRenderFuncMap          template.FuncMapallNoRoute       HandlersChainallNoMethod      HandlersChainnoRoute          HandlersChainnoMethod         HandlersChainpool             sync.Pool   // 这个池化技术 用来存储 Context结构体。 它是 gin框架很重要的结构体 主要用来 处理 request和 respose 请求trees            methodTrees   // 方法树 针对 Get/Post/Delete 等不同请求 都生成一个树 9种请求 9种树 但实现原理都是相同的 本文只介绍 Get方法，其 包含了 Node 结构体maxParams        uint16maxSections      uint16trustedProxies   []stringtrustedCIDRs     []*net.IPNet
}

Engine 结构体是 gin 框架的入口，其包含了许多属性但对于我们学习jin框架核心执行逻辑来说，只需要知道 RouterGroup/pool/trees 这三个就行了

3.2 RouteGroup结构体

type RouterGroup struct {Handlers HandlersChain   // 需要处理的 handler 链，一般是 默认hanlder（例如 处理 logger和panic的handlewr）+ group组的中间件handler（例如 鉴权等）+ 用户 注册的 handlerbasePath string  // 组的基本路径engine   *Engine // gin 框架 引擎root     bool // 跟节点
}

RouterGroup 主要是用来对路由进行操作的，包括对post/get等方法的处理。

3.3 Node 结构体

type node struct {path      string  // 节点路劲indices   string // 其子节点的 path的第一个单词 组成的 字符串 用来快速定位路径寻址时 是否走此孩子节点wildChild boolnType     nodeType // 节点类型priority  uint32  // 优先级 从左往右 越左侧 优先级越大 优先从左边开始 说明 左边的 重复的路径前缀比较多 同层其优先级越高 子节点越多 ，一般情况下 priority等于其直属孩子节点个数，且如果其直属孩子节点为一个 或者 为空，其 优先级 为 1children  []*node // child nodes, at most 1 :param style node at the end of the arrayhandlers  HandlersChain  // 处理器 存储 节点 handler 链 fullPath  string // 全路径 fullPath 
}

node 是压缩前缀树子节点，是gin框架之所以速度快的核心原因，也是我们本篇文章重点需要介绍和理解的结构体。
对于节点属性的理解可以对照着标题 2.21----2.2.5来理解

3.4 context 结构体

type Context struct {writermem responseWriterRequest   *http.RequestWriter    ResponseWriterParams   Paramshandlers HandlersChainindex    int8fullPath stringengine       *Engineparams       *ParamsskippedNodes *[]skippedNode// This mutex protects Keys map.mu sync.RWMutex// Keys is a key/value pair exclusively for the context of each request.Keys map[string]any// Errors is a list of errors attached to all the handlers/middlewares who used this context.Errors errorMsgs// Accepted defines a list of manually accepted formats for content negotiation.Accepted []string// queryCache caches the query result from c.Request.URL.Query().queryCache url.Values// formCache caches c.Request.PostForm, which contains the parsed form data from POST, PATCH,// or PUT body parameters.formCache url.Values// SameSite allows a server to define a cookie attribute making it impossible for// the browser to send this cookie along with cross-site requests.sameSite http.SameSite
}

context 是gin框架最重要的结构体其包含了对请求和响应的处理逻辑，可以在中间件之间传递数据流。因不是本文的理解gin框架的需要用到的结构体，暂不做过多介绍，请自行用谷歌百度一下。

序言