1. 什么是 Web 开发中间件
中间件(Middleware)是介于系统的不同组件之间,用于对不同组件进行衔接的软件。在 Web 开发中,中间件位于 Web 服务器和后台应用程序之间,用于对 HTTP 请求进行额外的处理。
中间件的定义：中间件是一种独立的系统软件或服务程序,分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。
中间件的作用:
(1) 屏蔽系统底层操作的复杂性。
(2) 提供核心服务,比如说线程管理、通信服务等。
(3) 对语义信息的解释,以实现互操作性。
(4) 实现复用和开放性,从而简化系统的设计。
在 Web 开发中,常见的中间件包括:应用服务器、Web 服务器、数据库连接池、事务处理监控器、数据访问框架、对象访问中间件等。这些中间件实现了请求分发、负载均衡、身份认证、参数校验、日志记录、异常处理等功能。
Web 开发使用中间件的意义:
(1) 增强服务器可扩展性。通过在中间件上进行水平扩展,可以轻松增加系统处理能力。
(2) 减少重复工作。中间件封装了通用功能,开发者可以重用这些功能。
(3) 提高开发效率。使用成熟的中间件可以省去很多从零开始开发的工作。
(4) 关注业务创新。将常见功能交给中间件处理,开发者可以更专注业务需求。
2. Go 语言的常见 Web 中间件
Go 语言作为目前比较流行的服务端编程语言,在 Web 中间件领域也是应用广泛。常见的 Go 语言 Web 中间件包括:
(1) 路由中间件
路由中间件用于接收 HTTP 请求,根据请求方法和路径调用相应的处理函数。
1) gorilla/mux
gorilla/mux 是 Go 语言常用的 HTTP 请求路由库。主要功能有:
定义路由
根据请求方法和路径提取参数
路径前缀
中间件
使用示例:
import ("github.com/gorilla/mux")func main() {router := mux.NewRouter()router.HandleFunc("/products", GetProducts).Methods("GET")router.HandleFunc("/products/{key}", GetProduct).Methods("GET")log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", router))}
2) Chi
Chi 是 Go 语言中另一个流行的 HTTP 路由库。主要功能:
支持正则表达式路由
中间件和内联中间件
路由分组
简洁的 API
使用示例:
import ("github.com/go-chi/chi""net/http")func main() {r := chi.NewRouter()r.Get("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {w.Write([]byte("welcome"))})http.ListenAndServe(":3000", r)}
(2) 身份认证中间件
身份认证中间件用于实现用户登录状态的管理、权限的校验等功能。
1) oauth2
oauth2 实现了 OAuth 2.0 规范,可以实现访问控制。
2) jwt-go
jwt-go 是一个实现 JWT 编码解码的库。可以用它生成和解析 JWT 令牌,常用作用户认证。
使用示例:
import ("github.com/dgrijalva/jwt-go""time")var myKey = []byte("mySecretKey")func GenerateJWT() (string, error) {token := jwt.New(jwt.SigningMethodHS256)claims := token.Claims.(jwt.MapClaims)claims["authorized"] = trueclaims["user"] = "Elliot Forbes"claims["exp"] = time.Now().Add(time.Hour * 1).Unix()tokenString, err := token.SignedString(myKey)if err != nil {return "", err}return tokenString, nil}func ParseJWT(cookie string) (string, error) {token, err := jwt.Parse(cookie, func(token *jwt.Token) (interface{}, error) {return myKey, nil})if claims, ok := token.Claims.(jwt.MapClaims); ok && token.Valid {username := claims["user"].(string)return username, nil} else {return "", err}}
(3) 日志中间件
日志中间件实现了自动记录请求日志、错误日志等功能。
1) logrus
logrus 是一个灵活易用的日志库,提供各种级别的日志。
2) zap
zap 同样是一个日志库,它通过预定义有意义的日志级别、高性能输出、灵活的配置来简化日志操作。
(4) 错误处理中间件
错误处理中间件通过捕获全局错误,生成日志,返回友好提示来优化异常处理。
1) pkg/errors
pkg/errors 可以包裹错误并记录堆栈轨迹,用于跟踪 error。
使用示例:
import ("github.com/pkg/errors")func queryDatabase() error {row, err := db.Query("SELECT * FROM table")if err != nil {return errors.Wrap(err, "Database query failed")}// Working with result setreturn nil}
(5) 数据 ORM 中间件
ORM (Object Relational Mapping)用于实现数据和对象之间的转换。
1) GORM
GORM 是一个 Go 语言的 ORM 库。它内置了常见数据库的操作支持。
2) XORM
XORM 是一个简单而强大的 Go 语言 ORM 库,支持 MySQL、PostgreSQL、SQLite3 等主流数据库。
3. 使用 Go 实现一个中间件
实现一个简单的 HTTP 日志记录中间件。该中间件可以打印每一个 HTTP 请求信息。
(1) 需求分析
记录 HTTP 请求日志非常常见,相关数据包括:
请求时间
请求方法(GET/POST 等)
请求路径
请求参数
响应时间
响应状态码
(2) 功能设计
HTTP 日志中间件作为一个独立函数,接收 HTTP handler 作为参数。在函数内部,通过闭包的方式扩展 handler,在请求前后打印日志,然后调用 handler。
(3) 接口实现
// HTTP 请求日志中间件func Logger(inner http.Handler) http.Handler {return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {start := time.Now()log.Printf("Request Started\nMethod: %s\nPath: %s\n",r.Method, r.URL.Path,)inner.ServeHTTP(w, r)log.Printf("Request Completed\nMethod: %s\nPath: %s\nTime: %v\n",r.Method, r.URL.Path, time.Since(start),)})}
注册中间件:
mux := http.NewServeMux()mux.HandleFunc("/", handler)http.ListenAndServe(":8000", Logger(mux))
4. Go 语言中间件的优劣势分析
(1) 优势
性能高:Go 语言编译成机器码运行,拥有和 C/C++同样的高性能。
资源占用少:Go 语言的并发模型天生高效,微服务编写更高效,资源占用较低。
简单快速:语法简单,无需额外的框架,可快速上手;由于是编译型语言,运行效率高。
(2) 劣势
依赖管理复杂:Go 语言内置的依赖管理不够完善,需要使用第三方工具 verdor 等。
框架不够成熟:Go 语言框架发展时间不长,很多功能还需自行开发封装。
分布式困难:分布式系统开发相对复杂,需要开发者具备高超的技巧。
如何克服 Go 语言的劣势?
依赖管理可采用 dep、mod 等工具,编写 import configs 文件来管理。
框架生态可以借鉴 Java Spring、.NET Core 的理念进行改进。增强框架内核,丰富模块包。
分布式系统可进行增强,提供内置的服务治理、负载均衡等机制,也可以与第三方中间件进行对接。
5、总结
中间件在今天的分布式架构中发挥着重要作用,Go 语言作为云原生时代的首选语言,在中间件的应用上也具备自己的特色。
Go 语言生态中的各种优秀 Web 中间件为构建高性能服务提供了支持。同时程序员也可以参考现有中间件的设计,利用 Go 语言构建自定义的中间件。
