本文主要内容
- 使用Go进行Web编程的方法
- 设计一个典型的Go Web应用
- 编写一个完整的Go Web应用
- 了解Go Web应用的各个组成部分
本文我们将会构建一个简单的网上论坛Web应用，这个应用同样非常基础，但是却有用得多：它允许用户登录到论坛里面，然后在论坛上发布新帖子，又或者回复其他用户发表的帖子。在阅读完这一文之后，你将进一步地了解到使用Go进行Web应用开发的相关方法。
ChitChat简介
网上论坛无处不在，它们是互联网上最受欢迎的应用之一，与旧式的电子公告栏（BBS）、新闻组（Usenet）和电子邮件一脉相承。雅虎公司和Google公司的群组（Groups）都非常流行，雅虎报告称，他们总共拥有1000万个群组以及1.15亿个群组成员，其中每个群组都拥有一个自己的论坛；而全球最具人气的网上论坛之一——Gaia在线——则拥有2300万注册用户以及接近230亿张帖子，并且这些帖子的数量还在以每天上百万张的速度持续增长。尽管现在出现了诸如Facebook这样的社交网站，但论坛仍然是人们在网上进行交流时最为常用的手段之一。作为例子，图1展示了GoogleGroups的样子。
图1 一个网上论坛示例：GoogleGroups里面的Go编程语言论坛
从本质上来说，网上论坛就相当于一个任何人都可以通过发帖来进行对话的公告板，公告板上面可以包含已注册用户以及未注册的匿名用户。论坛上的对话称为帖子（thread），一个帖子通常包含了作者想要讨论的一个主题，而其他用户则可以通过回复这个帖子来参与对话。比较复杂的论坛一般都会按层级进行划分，在这些论坛里面，可能会有多个讨论特定类型主题的子论坛存在。大多数论坛都会由一个或多个拥有特殊权限的用户进行管理，这些拥有特殊权限的用户被称为版主（moderator）。
在本文中，我们将会开发一个名为ChitChat的简易网上论坛。为了让这个例子保持简单，我们只会为ChitChat实现网上论坛的关键特性：在这个论坛里面，用户可以注册账号，并在登录之后发表新帖子又或者回复已有的帖子；未注册用户可以查看帖子，但是无法发表帖子或是回复帖子。现在，让我们首先来思考一下如何设计ChitChat这个应用。
应用设计
Web应用的一般工作流程是客户端向服务器发送请求，然后服务器对客户端进行响应（如图2所示），ChitChat应用的设计也遵循这一流程。
图2 Web应用的一般工作流程，客户端向服务器发送请求，然后等待接收响应
ChitChat的应用逻辑会被编码到服务器里面。服务器会向客户端提供HTML页面，并通过页面的超链接向客户端表明请求的格式以及被请求的数据，而客户端则会在发送请求时向服务器提供相应的数据，如图3所示。
图3 HTTP请求的URL格式
请求的格式通常是由应用自行决定的，比如，ChitChat的请求使用的是以下格式：http://<服务器名><处理器名>?<参数>
服务器名（server name）是ChitChat服务器的名字，而处理器名（handler name）则是被调用的处理器的名字。处理器的名字是按层级进行划分的：位于名字最开头是被调用模块的名字，而之后跟着的则是被调用子模块的名字，以此类推，位于处理器名字最末尾的则是子模块中负责处理请求的处理器。比如，对/thread/read这个处理器名字来说，thread是被调用的模块，而read则是这个模块中负责读取帖子内容的处理器。
该应用的参数（parameter）会以URL查询的形式传递给处理器，而处理器则会根据这些参数对请求进行处理。比如说，假设客户端要向处理器传递帖子的唯一ID，那么它可以将URL的参数部分设置成id=123，其中123就是帖子的唯一ID。
如果chitchat就是ChitChat服务器的名字，那么根据上面介绍的URL格式规则，客户端发送给ChitChat服务器的URL可能会是这样的：http://chitchat/thread/read?id=123。
当请求到达服务器时，多路复用器（multiplexer）会对请求进行检查，并将请求重定向至正确的处理器进行处理。处理器在接收到多路复用器转发的请求之后，会从请求中取出相应的信息，并根据这些信息对请求进行处理。在请求处理完毕之后，处理器会将所得的数据传递给模板引擎，而模板引擎则会根据这些数据生成将要返回给客户端的HTML，整个过程如图4所示。
图4 服务器在典型Web应用中的工作流程
数据模型
绝大多数应用都需要以某种方式与数据打交道。对ChitChat来说，它的数据将被存储到关系式数据库PostgreSQL里面，并通过SQL与之交互。
ChitChat的数据模型非常简单，只包含4种数据结构，它们分别是：
- User——表示论坛的用户信息；
- Session——表示论坛用户当前的登录会话；
- Thread——表示论坛里面的帖子，每一个帖子都记录了多个论坛用户之间的对话；
- Post——表示用户在帖子里面添加的回复。
以上这4种数据结构都会被映射到关系数据库里面，图5展示了这4种数据结构是如何与数据库交互的。
ChitChat论坛允许用户在登录之后发布新帖子或者回复已有的帖子，未登录的用户可以阅读帖子，但是不能发布新帖子或者回复帖子。为了对应用进行简化，ChitChat论坛没有设置版主这一职位，因此用户在发布新帖子或者添加新回复的时候不需要经过审核。
图5 Web应用访问数据存储系统的流程
在了解了ChitChat的设计方案之后，现在可以开始考虑具体的实现代码了。在开始学习ChitChat的实现代码之前，请注意，如果你在阅读本章展示的代码时遇到困难，又或者你是刚开始学习Go语言，那么为了更好地理解本章介绍的内容，你可以考虑先花些时间阅读一本Go语言的编程入门书，比如，由William Kennedy、Brian Ketelsen和Erik St. Martin撰写的《Go语言实战》就是一个很不错的选择。
除此之外，在阅读本章时也请尽量保持耐性：本章只是从宏观的角度展示Go Web应用的样子，并没有对Web应用的细节作过多的解释，而是将这些细节留到之后的章节再进一步说明。在有需要的情况下，本章也会在介绍某种技术的同时，说明在哪一章可以找到这一技术的更多相关信息。
请求的接收与处理
请求的接收和处理是所有Web应用的核心。正如之前所说，Web应用的工作流程如下。
（1）客户端将请求发送到服务器的一个URL上。
（2）服务器的多路复用器将接收到的请求重定向到正确的处理器，然后由该处理器对请求进行处理。
（3）处理器处理请求并执行必要的动作。
（4）处理器调用模板引擎，生成相应的HTML并将其返回给客户端。
让我们先从最基本的根URL（/）来考虑Web应用是如何处理请求的：当我们在浏览器上输入地址http://localhost的时候，浏览器访问的就是应用的根URL。在接下来的几个小节里面，我们将会看到ChitChat是如何处理发送至根URL的请求的，以及它又是如何通过动态地生成HTML来对请求进行响应的。
1 多路复用器
因为编译后的二进制Go应用总是以main函数作为执行的起点，所以我们在对Go应用进行介绍的时候也总是从包含main函数的主源码文件（main source code file）开始。ChitChat应用的主源码文件为main.go，代码清单1展示了它的一个简化版本。
代码清单1 main.go文件中的main函数，函数中的代码经过了简化
package main
import (
"net/http"
)
func main() {
mux := http.NewServeMux()
files := http.FileServer(http.Dir("/public"))
mux.Handle("/static/", http.StripPrefix("/static/", files))
mux.HandleFunc("/", index)
server := &http.Server{
Addr: "0.0.0.0:8080",
Handler: mux,
}
server.ListenAndServe()
}
main.go``中``首先创建了一个多路复用器，然后通过一些代码将接收到的请求重定向到处理器。net/http标准库提供了一个默认的多路复用器，这个多路复用器可以通过调用NewServeMux函数来创建：
mux := http.NewServeMux()
为了将发送至根URL的请求重定向到处理器，程序使用了HandleFunc函数：
mux.HandleFunc("/", index)
HandleFunc函数接受一个URL和一个处理器的名字作为参数，并将针对给定URL的请求转发至指定的处理器进行处理，因此对上述调用来说，当有针对根URL的请求到达时，该请求就会被重定向到名为index的处理器函数。此外，因为所有处理器都接受一个ResponseWriter和一个指向Request结构的指针作为参数，并且所有请求参数都可以通过访问Request结构得到，所以程序并不需要向处理器显式地传入任何请求参数。
需要注意的是，前面的介绍模糊了处理器以及处理器函数之间的区别：我们刚开始谈论的是处理器，而现在谈论的却是处理器函数。这是有意而为之的——尽管处理器和处理器函数提供的最终结果是一样的，但它们实际上并不相同。本书的第3章将对处理器和处理器函数之间的区别做进一步的说明，但是现在让我们暂时先忘掉这件事，继续研究ChitChat应用的代码实现。
2 服务静态文件
除负责将请求重定向到相应的处理器之外，多路复用器还需要为静态文件提供服务。为了做到这一点，程序使用FileServer函数创建了一个能够为指定目录中的静态文件服务的处理器，并将这个处理器传递给了多路复用器的Handle函数。除此之外，程序还使用StripPrefix函数去移除请求URL中的指定前缀：
files := http.FileServer(http.Dir("/public"))
mux.Handle("/static/", http.StripPrefix("/static/", files))
当服务器接收到一个以/static/开头的URL请求时，以上两行代码会移除URL中的/static/字符串，然后在public目录中查找被请求的文件。比如说，当服务器接收到一个针对文件http://localhost/static/css/bootstrap.min.css的请求时，它将会在public目录中查找以下文件：
<application root>/css/bootstrap.min.css
当服务器成功地找到这个文件之后，会把它返回给客户端。
3 创建处理器函数
正如之前的小节所说，ChitChat应用会通过HandleFunc函数把请求重定向到处理器函数。正如代码清单2所示，处理器函数实际上就是一个接受ResponseWriter和Request指针作为参数的Go函数。
代码清单2 main.go文件中的index处理器函数
func index(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
files := []string{"templates/layout.html",
"templates/navbar.html",
"templates/index.html",}
templates := template.Must(template.ParseFiles(files...))
threads, err := data.Threads(); if err == nil {
templates.ExecuteTemplate(w, "layout", threads)
}
}
index函数负责生成HTML并将其写入ResponseWriter中。因为这个处理器函数会用到html/template标准库中的Template结构，所以包含这个函数的文件需 要在文件的开头导入html/template库。之后的小节将对生成HTML的方法做进一步的介绍。
除了前面提到过的负责处理根URL请求的index处理器函数，main.go文件实际上还包含很多其他的处理器函数，如代码清单3所示。
代码清单3 ChitChat应用的main.go源文件
package main
import (
"net/http"