1.Web与Gin基础

1.Web与Gin基础

1.1 Web基础

    Web是基于互联网的信息系统，允许用户通过浏览器访问、浏览和分享内容。它也是互联网的一部分，通过使用HTTP协议或HTTPS来实现。

1.1.1 Web 原理简介

    用户打开浏览器，输入网址(URL)并访问后，浏览器中就会显示相应的内容，基本流程如下所示：

1.1.2 HTTP简介

    HTTP(Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议)，是一种无状态且由文本构成的一种基于请求-响应模型的协议，工作在应用层。

    HTTP使用客户端-服务端架构。在日常使用中，浏览器充当客户端，主要与网站服务器进行通信。在HTTP传输过程中，客户端总是通过建立一个连接，再发送一个HTTP请求。服务器不能主动与客户端联系，客户端和服务端都可以提前中断一个连接。如下所示：

HTTP是无状态的，同一个客户端的某次请求和上次请求是没有对应关系的，HTTP服务器端也并不知道这两次请求是否来自于同一客户端。为解决这个问题，Web程序引入Cookie来维护连接的可持续性状态。

1.1.2.1 URI/URL/URN

• URI(Uniform Resouce Identifier,统一资源标识符)：用来标识资源身份
• URL(Uniform Resouce Locator,统一资源定位符)：URI的一种，用于描述资源的位置和访问方式
• URN(Uniform Resouce Name,统一资源名)：URI的一种，用于描述资源的名称，但不指明其位置

    通过URL告诉我们资源在哪里，URN告诉我们资源是什么

1.URI

    URI表示的是Web上一种可用的资源。文档、图片、视频等，都是由一个URI来标识。URI通常由三部分组成：

• 资源的访问机制
• 存放资源的主机名
• 资源自身的名称

例如：https://www.surpass.net/user/userinfo.html，则可以这样理解

• 这是一个可以通过https来访问的资源
• 资源的位置在 www.surpass.net上面
• 通过/user/userinfo.html可以对该资源进行唯一标识

2.URL

    URL用于描述网络上的资源。URL是URI的一个子集，是URI概念的一种实现方式。通俗来讲，URL是互联网上描述资源的字符串，主要用在客户端和服务端程序上面。URL使用一种统一的格式来描述各种资源，包含文件、服务器地址和目录等，格式一般如下所示：

scheme://[username:][passwd@]host[:port]/path/...[?query][#anchor]

其中[]中的内容可以省略

3.URN

    URN是带有名称的网络资源。其不依赖于资源的物理位置，因此即使资源的位置发生变化，URN仍然可以保持有效。

4.三者关系

    通俗来讲，URL和URN是URI的子集。URI属于对URL的更高层次的抽象，是一种字符串文本标准。

1.1.2.2 HTTP请求

    HTTP 是一种基于请求-响应协议，协议涉及的所有事情都以一个请求开始。其请求都是由一系列文本组成，如下所示：

• 请求行
• 0个或任意多个请求首部（header）
• 一行空白行
• 可选的报文主体（body）

    示例如下所示：

GET /sample.html HTTP/1.1
Host: www.surpassme.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/129.0.0.0 Safari/537.36
<空白行>
<请求报文主体>

请求行中第一个单词为请求方法，后面为统一资源标识符（URI:Uniform Resource Identifier）以及所用到的HTTP 版本。

1.1.2.2.1 HTTP请求方法

    请求方法是请求行中第一个单词，用以指明客户端想要对资源执行的操作。目前常用的方法如下所示 ：

方法	含义
GET	从服务器返回指定资源
HEAD	与GET类似，但仅用于在不获取报文主体的情况下，获取响应的首部
POST	将报文主体的数据传递给URI指定的资源
PUT	将报文主体的数据传递至URI指定的资源，若指定的数据已经存在，则进行更新替换，若不存在，则进行创建
DELETE	删除服务器上URI指定的资源
TRACE	返回请求本身，通过该方法，客户端可以知道在它和服务器之间的其他服务器是如何处理请求的
OPTIONS	获取服务器支持的HTTP方法列表
CONNECT	用于服务器与客户端建立网络连接，常用于设置SSL隧道以开启HTTPS功能
PATCH	使用报文主体中的数据对URI指定的资源进行修改

1.1.2.2.2 HTTP请求首部

    HTTP 请求方法定义了客户端想要执行的动作，请求首部则记录了与请求本身相关的客户端相关信息。请求的首部由任意多个使用冒号分隔的纯文本键值对组成，最后以回车（CR）和换行（LF）结尾。

大多数HTTP请求首部都是可选的，而Host首部是HTTP 1.1 唯一强制要求的首部。根据请求方法的不同，若请求的报文中包含有可选的主体，那么请求的首部还需要携带Content-Length和Transfer-Encoding字段。

    常见的首部如下所示：

首部字段	作用
Accept	客户端在HTTP响应中能够接收处理的内容类型
Accept-Charset	客户端希望服务器使用的字符集编码
Authorization	用于向服务器发送基本的身份验证证书
Cookie	客户端需要在首部中把服务器之前设置的cookie回传给服务器
Content-Length	请求主体的字节长度
Content-Type	当请求报文中包含主体时，用于记录主体内容类型
Host	请求服务器的地址和端口号
Referer	发起请求时，页面所在的地址
User-Agent	发起请求时的客户端描述信息

1.1.2.3 HTTP响应

    HTTP响应报文是对HTTP请求报文的回复。与HTTP请求一样，也是由一系列文本行组成，如下所示:

• 一个状态行
• 0个或任意数量的响应首部
• 一行空白行
• 可选的报文主体

    示例如下所示：

HTTP/1.1 200 OK
Date: Sat, 12 Oct 2024 04:06:59 GMT
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Content-Encoding: gzip
<空白行>
<响应报文主体>

HTTP响应的第一行为状态行，包含一个状态码和相应的原因短语。

1.1.2.3.1 HTTP响应状态码

    HTTP响应中状态码表明了响应类型，其常见的状态码如下所示：

状态码	类别	作用
1XX	信息状态码	服务器通过该状态码告知客户端，已经成功接收到请求，正在处理中
2XX	成功状态码	服务器通过该状态码告知客户端，已经成功接收到请求，已经处理完成
3XX	重定向状态码	服务器通过该状态码告知客户端，已经成功接收到请求，但还需要一些附加操作以完成请求
4XX	客户端错误码	服务器通过该状态码告知客户端，已经成功接收到请求，但服务器无法处理该请求
5XX	服务端错误码	服务器通过该状态码告知客户端，已经成功接收到请求，但服务器处理出错

1.1.2.3.2 HTTP响应首部

    响应首部与请求首部一样，都是由冒号分隔的纯文本键值对，并且同样以回车(CR)和换行(LF)结尾。通过响应首部向客户端传达更多与响应相关和服务器的相关信息。常见的响应首部如下所示：

首部字段	作用
Allow	服务器支持的哪些方法
Content-Length	响应主体的字节长度
Content-Type	当响应报文中包含主体时，用于记录主体内容类型
Date	以GMT格式记录当前时间
Location	仅在重定向时使用，告知客户端接下来应该向哪个URL发起请求
Server	返回响应服务器的域名
Set-Cookie	在客户端设置Cookie，一个响应里面可以包含多个Set-Cookie首部
WWW-Authenticate	服务器通过这个首部告知客户端，在Authorization请求首部中应该提供哪种类型的身份验证信息

1.1.2.4 HTTP 2 简介

    HTTP自创建以来经历了多个版本的发展，分别是HTTP 0.9、HTTP 1.0、HTTP 1.1、HTTP 2、HTTP 3。目前使用最多的是HTTP 1.1 和 HTTP 2。

    HTTP 2 优化了性能、而且兼容HTTP 1.1的语义，但也与HTTP 1.1 有一些区别。比如，它不是文本协议，而是二进制协议，而且HTTP头部信息使用HPACK进行压缩，支持多路复用、服务器推送等功能。

    相比于HTTP 1.1，HTTP 2新增了头部信息压缩及推送功能，提高了传输效率。

• 头部信息压缩：在HTTP 1.1 中，每次发送请求和返回响应，HTTP头部信息都必须是完整，且头部信息中有很多内容，都是以字符串形式保存的，这样会占用较大的带宽。HTTP 2 对头部信息进行压缩，可以有效减少占用带宽。
• 推送功能：在HTTP 2 之前，只能是客户端发送请求，服务端返回响应。客户端是主动方，服务端永远是被动方。而在HTTP 2中有了的推送功能，即服务端可以主动向客户端发送一些请求。

1.1.3 Web 程序组成

    Web 程序是通过调用解释引擎来处理动态内容的。而解释器引擎是一种用于执行源码或脚本的计算机程序，它逐行读取和分析代码，并即时执行其中的指令，而不是将整体代码先编译成机器语言再运行。解释引擎通常由 处理器(handler) 和 模板引擎(Template Engine) 组成，其中处理器负责接收来自客户端的HTTP请求执行逻辑，模板引擎负责生成动态网页内容，如下所示：

1.1.3.1 处理器

    在Web程序中，处理器是核心组件，负责接收和处理客户端发来的HTTP请求。通常，处理器会先解析请求的路由(Route)，将URL映射到相应的控制器(Controller)，控制器根据请求，可能会访问模型(Model)来获取或修改数据，然后调用模板引擎生成相应的视图(View)。最后处理器将生成的视图通过HTTP响应返回给客户端。这种模型属于MVC模型，各个功能如下所示：

• 模型负责处理与业务逻辑相关的数据，并可直接访问数据库
• 视图负责展示数据，一般不包含业务逻辑，仅用于呈现内容
• 控制器负责协调模型与视图，处理用户请求并更新数据或显示相应的页面

    三者关系如下所示：

MVC模型是一种长期编程经验的总结，并不是唯一的模型，实践中采用什么模型，需要根据具体的场景来决定。

1.1.3.2 模板引擎

    模板引擎是为了使用户界面和业务数据分离而产生的。它可以生成特定格式的文档，以便将模板(template)和数据(data)组合在一超，最终生成HTML文档。

    模板引擎有多种类型，最简单的为置换型模板引擎。这种模板引擎通过将模板中的特定标记替换为实际数据，生成最终内容。虽然实现起来非常简单，但效率较低，难以满足高流量的网站需求。

    为提高性能，后续还出现了解释型和编译型的模板引擎。这些模板引擎不仅能更高效的生成内容，还能支持更复杂的逻辑和功能。模板引擎的主要优势在于将网站的界面与数据、业务代码和逻辑代码分离。大大提高了开发效率。它使得代码的复用更容易。同时将前端页面与业务逻辑分离，便于代码的维护、阅读。

1.2 Gin

1.2.1 Gin简介

    Gin是Go语言中一个Web框架，轻量、快速且易于使用。通过其提供的库和工具，可以快速构建Web程序。Gin官网地址：https://gin-gonic.com/

1.2.2 Gin库和工具

    Gin是基于Go语言标准库构建的Web框架，提供了一系列额外的库和工具，使开发Web程序和API更加方便。常见的Gin库和工具如下所示：

• gin-gonic/gin:提供核心功能，如路由管理、中间件和请求处理，是构建Web程序和API的基础
• gin-gonic/contrib/cache:用于缓存Gin路由响应的库，可提升性能
• gin-gonic/gin-testutil:Gin测试工具，方便编写单元测试
• gin-gonic/gin-jwt:用于支持JWT(JSON Web Token)身份验证的中间件库
• swaggo/gin-swagger:能够根据OpenAPI规范自动生成API文档
• gin-contrib:附加中间件和实用工具的集合，支持身份验证、速率限制和跨域(CORS)等功能

1.2.3 Gin优势

    使用Gin进行 Web 开发的优势如下所示：

• 快速：Gin是专为高性能而设计，专注于提升开发速度和使用最少的内存空间
• 轻量级：不会给开发者的程序增加不必要的开销，使其易于开发和部署
• 易于使用：具有最简单直观的API，更易于使用
• 灵活性强：可以轻松地进行自定义以满足特定的需求，例如添加中间件，使用不同的路由等
• 社区活跃：社区提供资源，以帮助开发者构建更好的Web程序

1.2.4 Gin架构

    Gin 将程序分为三个相互关联的组件：模型、视图和控制器。

• 模型：负责程序的数据传输和业务逻辑。在Gin中，模型通常由结构体或接口表示，用于处理数据存储等操作
• 视图：负责展示用户界面或呈现数据。在Gin，视图通过HTML模板或其他模板引擎生成，向用户展示结果
• 控制器：负责处理用户请求，与模型交互并生成响应。在Gin，控制器通常是路由处理程序，定义如何根据用户请求执行相应的操作并返回结果。

    HTTP服务器监听传入的请求并将它们传递给路由器，路由器将每个请求映射到适当的请求处理程序，请求处理程序处理请求，与模型交互、并生成响应。

1.2.5 示例

    Gin安装命令如下所示：

go get -u github.com/gin-gonic/gin

    示例代码如下所示：

package main

import "github.com/gin-gonic/gin"

func hello(c *gin.Context) {
	c.JSON(200, gin.H{
		"message": "Hello world",
	})
}

func main() {

	r := gin.Default()
	r.GET("/hello", hello)
    
    // 默认监听0.0.0.0:8080
	r.Run()
}

    在浏览器中访问地址 http://127.0.0.1:8080/hello ，返回结果如下所示：

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