四种Golang实现middleware框架的方式小结_Golang

写在前面

middleware是一般框架里面常用的形式，比如web框架、rpc框架，通过middleware在流量入口和出口做一些公共事情，包括鉴权、日志、埋点、统计、限流、参数处理、异常处理等等。

在工作中经常会用到，在阅读web框架（gin,beego）的时候也会遇到，今天总结一下middleware有哪些实现方式。

方案一：数组递归调用

package middleware

import "context"

// 处理函数
type Handler func(ctx context.Context,
	msg string) error

// 插件类型
type MiddleWareFunc func(ctx context.Context,
	msg string, next Handler) error

type MiddlewareManager struct {
	handler     Handler
	middlewares []MiddleWareFunc
}

func NewMiddlewareManager(handler Handler) *MiddlewareManager {
	return &MiddlewareManager{
		handler: handler,
	}
}

func (m *MiddlewareManager) Register(middlewares ...MiddleWareFunc) {
	m.middlewares = append(m.middlewares, middlewares...)
}

func (m *MiddlewareManager) Exec(ctx context.Context, msg string) error {
	handlerFunc := func(ctx context.Context, msg string, next Handler) error {
		return m.handler(ctx, msg)
	}
	m.middlewares = append(m.middlewares, handlerFunc)

	callChain := m.mkCallChain(m.middlewares)
	return callChain(ctx, msg)
}

func (m *MiddlewareManager) mkCallChain(
	middlewares []MiddleWareFunc) Handler {
	if len(middlewares) <= 0 {
		return nil
	}

	return func(ctx context.Context, msg string) error {
		return middlewares[0](ctx, msg, m.mkCallChain(middlewares[1:]))
	}
}

在MiddlewareManager结构体中定义业务处理函数handler和插件数组middlewares,在执行函数Exec里面，将业务处理函数handler封装成一个middleware放到middlewares后面，然后递归调用内部函数mkCallChain。这个内部函数mkCallChain返回的是一个函数，将所有middleware一层一层包裹起来，最终callChain := m.mkCallChain(m.middlewares)得到的是一个调用链。

这段代码有点绕，需要细品。

测试方案一

	// 方案一
	fmt.Println("===方案一 begin")
	m1 := middleware.NewMiddlewareManager(HandlerMsg)
	m1.Register(middleware.TimeCostMW, middleware.FilterMW, middleware.LoggerMW)
	if err := m1.Exec(context.Background(), "hello chain"); err != nil {
		panic(err)
	}
	fmt.Println("===方案一 end")

结果

===方案一 begin
TimeCost before
FinlterMW begin
LoggerMW before
HandlerMsg: hello chain
LoggerMW end
FinlterMW end
TimeCostMW:cost 1000428754
===方案一 end

方案二：顺序实现

package middlewarecontext

type MiddleWareFunc func(ctx *MyContext) error

type MyContext struct {
	middlewares []MiddleWareFunc
	idx         int
	maxIdx      int
}

func NewMyContext() *MyContext {
	return &MyContext{
		middlewares: make([]MiddleWareFunc, 0),
	}
}

// 执行下一个middleware
func (m *MyContext) Next() error {
	if m.idx < m.maxIdx-1 {
		m.idx += 1
		return m.middlewares[m.idx](m)
	}

	return nil
}

// 终止middleware
func (m *MyContext) Abort() {
	m.idx = m.maxIdx
}

func (m *MyContext) Register(middlewares ...MiddleWareFunc) {
	m.middlewares = append(m.middlewares, middlewares...)
	m.maxIdx = len(m.middlewares)
}

func (m *MyContext) Exec() error {
	// 从第一个middleware开始执行
	return m.middlewares[0](m)
}

核心代码是这段

type MyContext struct {
	middlewares []MiddleWareFunc
	idx         int
	maxIdx      int
}

自己定义一个context将所有middleware作为数组放在context中，执行Exec()的时候就执行第一个middleware，并且将context传进去。其他middlewaer中通过调用Next()函数来触发下一个middleware。

这种方式看起来逻辑简单，容易理解。gin框架的middleware就是这样实现的。这个方式是作者对gin框架的middleware的总结和抽象。

测试方案二

	fmt.Println("===方案二 begin")
	m2 := middlewarecontext.NewMyContext()
	m2.Register(
		middlewarecontext.TimeCostMW,
		middlewarecontext.FilterMW,
		middlewarecontext.LoggerMW)
	if err := m2.Exec(); err != nil {
		panic(err)
	}
	fmt.Println("===方案二 end")

结果

===方案二 begin
TimeCost before
FinlterMW begin
LoggerMW before
LoggerMW end
FinlterMW end
TimeCostMW:cost 1000588399
===方案二 end

方式三：链式调用

package middlewarechain

import "context"

type Handler func(ctx context.Context) error

type MiddleWareFunc func(ctx context.Context, next Handler) Handler

这段代码逻辑很简单，它就是将上一个middleweare作为next参数传到当前middleware，形成链式调用。

看到这个定义你会不会觉得很奇怪，怎么这么点代码？

是的，它的代码就是这么少。有句话说的好“哪有什么岁月静好,不过是有人替你负重前行,生活从来都不容易”，定义的地方代码少了，调用的时候肯定就复杂了。

下面看看测试用例

	fmt.Println("===方案三 begin")
	ctx := context.Background()
	m3 := middlewarechain.TimeCostMW(ctx, func(ctx context.Context) error {
		PrintMsg("test")
		return nil
	})
	m4 := middlewarechain.FilterMW(ctx, m3)
	m5 := middlewarechain.LoggerMW(ctx, m4)
	if err := m5(ctx); err != nil {
		fmt.Println(err)
	}
	fmt.Println("===方案三 end")

结果

===方案三 begin
LoggerMW before
FinlterMW begin
TimeCost before
PrintMsg:test
TimeCostMW:cost 6130
FinlterMW end
LoggerMW end
===方案三 end

可见，在定义middleweare的时候，要将上一个middleeware传入当前middleeware的定义。跟其他几种方案相比，其实它就是将middleware的注册去掉了，没有地方维护所有的middleware。

方案四：for循环实现

package middlewarefor

import "context"

type Handler func(ctx context.Context) error

type Middleware func(next Handler) Handler

type MiddlewareManager struct {
	middlewares []Middleware
}

func NewMiddlewareManager(middlewares ...Middleware) *MiddlewareManager {
	return &MiddlewareManager{
		middlewares: middlewares,
	}
}

func (m *MiddlewareManager) Register(middlewares ...Middleware) {
	m.middlewares = append(m.middlewares, middlewares...)
}

func (m *MiddlewareManager) Exec(ctx context.Context) error {
	handler := defaultHandler
	for i := range m.middlewares {
		handler = m.middlewares[len(m.middlewares)-i-1](handler)
	}

	return handler(ctx)
}

func defaultHandler(ctx context.Context) error {
	return nil
}

它跟方案一很像，都是定义一个MiddlewareManager结构体，内部维护一个middlewares数组，在调用Exec的时候，循环执行middlewares

测试方案四

	fmt.Println("===方案四 begin")
	ctx = context.Background()
	middleware4 := middlewarefor.NewMiddlewareManager(
		middlewarefor.RecoveryMW,
		middlewarefor.LoggerMW,
		middlewarefor.TimeCostMW,
	)

	middleware4.Exec(ctx)
	fmt.Println("===方案四 end")

结果

===方案四 begin
2023/01/15 15:27:09 [RecoveryMW] befor
2023/01/15 15:27:09 [LoggerMW] befor
2023/01/15 15:27:09 [TimeCostMW] cost:0.000000s
2023/01/15 15:27:09 [LoggerMW] end
2023/01/15 15:27:09 [RecoveryMW] end
===方案四 end