golang的net/http库是我们平时写代码中，非常常用的标准库。由于go语言拥有goroutine，goroutine的上下文切换成本比普通线程低很多，net/http库充分利用了这个优势，因此，它的内部实现跟其他语言会有一些区别。
其中最大的区别在于，其他语言中，一般是多个网络句柄共用一个或多个线程，以此来减少线程之间的切换成本。而golang则会为每个网络句柄创建两个goroutine，一个用于读数据，一个用于写数据。
读写协程
下图是net/http源码中创建这两个goroutine的地方。
源码中创建两个协程的地方
了解它的内部实现原理，可以帮助我们写出更高性能的代码，以及避免协程泄露造成的内存泄漏问题。
这篇文章是希望通过几个例子让大家对net/http的内部实现有更直观的理解。
连接与协程数量的关系
首先我们来看一个例子。
func main() {
tr := &http.Transport{
MaxIdleConns: 100,
IdleConnTimeout: 3 * time.Second,
}
n := 5
for i := 0; i < n; i++ {
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://www.baidu.com", nil)
req.Header.Add("content-type", "application/json")
client := &http.Client{
Transport: tr,
Timeout: 3 * time.Second,
}
resp, _ := client.Do(req)
_, _ = ioutil.ReadAll(resp.Body)
_ = resp.Body.Close()
}
time.Sleep(time.Second * 5)
fmt.Printf("goroutine num is %d\n", runtime.NumGoroutine())
}上面的代码做的事情很简单，执行5次循环http请求，最终通过runtime.NumGoroutine()方法打印当前的goroutine数量。
代码里只有三个地方需要注意：
- Transport设置了一个3s的空闲连接超时。
- for循环执行了5次http请求。
- 程序退出前执行了5s sleep。
答案输出1。也就是说当程序退出的时候，当前的goroutine数量为1，毫无疑问它指的是正在运行main方法的goroutine，后面我们都叫它main goroutine。
再来看个例子。
func main() {
tr := &http.Transport{
MaxIdleConns: 100,
IdleConnTimeout: 3 * time.Second,
}
n := 5
for i := 0; i < n; i++ {
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://www.baidu.com", nil)
req.Header.Add("content-type", "application/json")
client := &http.Client{
Transport: tr,
Timeout: 3 * time.Second,
}
resp, _ := client.Do(req)
_, _ = ioutil.ReadAll(resp.Body)
_ = resp.Body.Close()
}
time.Sleep(time.Second * 1)
fmt.Printf("goroutine num is %d\n", runtime.NumGoroutine())
}在原来的基础上，我们程序退出前的睡眠时间，从5s改成1s，此时输出3。也就是说除了main方法所在的goroutine，还多了两个goroutine，我们大概也能猜到，这就是文章开头提到的读goroutine和写goroutine。也就是说程序在退出时，还有一个网络连接没有断开。
这是一个TCP长连接。
HTTP1.1底层依赖TCP
网络五层模型中，HTTP处于应用层，它的底层依赖了传输层的TCP协议。
当我们发起http请求时，如果每次都要建立新的TCP协议，那就需要每次都经历三次握手，这会影响性能，因此更好的方式就是在http请求结束后，不立马断开TCP连接，将它放到一个空闲连接池中，后续有新的http请求时就复用该连接。
像这种长时间存活，被多个http请求复用的TCP连接，就是所谓的长连接。反过来，如果每次HTTP请求结束就将TCP连接进行四次挥手断开，下次有需要执行HTTP调用时就再建立，这样的TCP连接就是所谓的短连接。
HTTP1.1之后默认使用长连接。
连接池复用连接
那为什么这跟5s和1s有关系？
这是因为长连接在空闲连接池也不能一直存放着，如果一直没被使用放着也是浪费资源，因此会有个空闲回收时间，也就是上面代码中的IdleConnTimeout，我们设置的是3s，当代码在结束前sleep了5s后，长连接就已经被释放了，因此输出结果是只剩一个main goroutine。当sleep 1s时，长连接还在空闲连接池里，因此程序结束时，就还剩3个goroutine（main goroutine+网络读goroutine+网络写goroutine）。
我们可以改下代码下验证这个说法。我们知道，HTTP可以通过connection的header头来控制这次的HTTP请求是用的长连接还是短连接。connection:keep-alive 表示http请求结束后，tcp连接保持存活，也就是长连接， connection:close则是短连接。
req.Header.Add("connection", "close")就像下面这样。
func main() {
tr := &http.Transport{
MaxIdleConns: 100,
IdleConnTimeout: 3 * time.Second,
}
n := 5
for i := 0; i < n; i++ {
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://www.baidu.com", nil)
req.Header.Add("content-type", "application/json")
req.Header.Add("connection", "close")
client := &http.Client{
Transport: tr,
Timeout: 3 * time.Second,
}
resp, _ := client.Do(req)
_, _ = ioutil.ReadAll(resp.Body)
_ = resp.Body.Close()
}
time.Sleep(time.Second * 1)
fmt.Printf("goroutine num is %d\n", runtime.NumGoroutine())
}此时，会发现，程序重新输出1。完全符合我们预期。
resp.body是否读取对连接复用的影响
func main() {
n := 5
for i := 0; i < n; i++ {
resp, _ := http.Get("https://www.baidu.com")
_ = resp.Body.Close()
}
fmt.Printf("goroutine num is %d\n", runtime.NumGoroutine())
}注意这里没有执行 ioutil.ReadAll(resp.Body)。也就是说http请求响应的结果并没有被读取的情况下，net/http库会怎么处理。
上面的代码最终输出3，分别是main goroutine，read goroutine 以及write goroutine。也就是说长连接没有断开，那长连接是会在下一次http请求中被复用吗？先说答案，不会复用。
我们可以看代码。resp.Body.Close() 会执行到 func (es * bodyEOFSignal) Close() error 中，并执行到es.earlyCloseFn()中。
earlyCloseFn的逻辑也非常简单，就是将一个false传入到waitForBodyRead的channel中。那写入通道后的数据会在另外一个地方被读取，我们来看下读取的地方。
bodyEOF为false, 也就不需要执行 tryPutIdleConn()方法。
tryPutIdleConn会将连接放到长连接池中备用）。
最终就是alive=bodyEOF ，也就是false，字面意思就是该连接不再存活。因此该长连接并不会复用，而是会释放。
那为什么output输出为3？这是因为长连接释放需要时间。
我们可以在结束前加一个休眠，比如再执行休眠1毫秒。
func main() {
n := 5
for i := 0; i < n; i++ {
resp, _ := http.Get("https://www.baidu.com")
_ = resp.Body.Close()
}
time.Sleep(time.Millisecond * 1)
fmt.Printf("goroutine num is %d\n", runtime.NumGoroutine())
}此时就会输出1。说明协程是退出中的，只是没来得及完全退出，休眠1ms后彻底退出了。
如果我们，将在代码中重新加入 ioutil.ReadAll(resp.Body)，就像下面这样。
func main() {
n := 5
for i := 0; i < n; i++ {
resp, _ := http.Get("https://www.baidu.com")
_, _ = ioutil.ReadAll(resp.Body)
_ = resp.Body.Close()
}
fmt.Printf("goroutine num is %d\n", runtime.NumGoroutine())
}此时，output还是输出3，但这个3跟上面的3不太一样，休眠5s后还是输出3。这是因为长连接被推入到连接池了，连接会重新复用。
下面是源码的解释。
body.close()不执行会怎么样
网上都说不执行body.close()会协程泄漏（导致内存泄露），真的会出现协程泄漏吗，如果泄漏，会泄漏多少？
func main() {
tr := &http.Transport{
MaxIdleConns: 100,
IdleConnTimeout: 3 * time.Second,
}
n := 5
for i := 0; i < n; i++ {
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://www.baidu.com", nil)
req.Header.Add("content-type", "application/json")
client := &http.Client{
Transport: tr,
}
resp, _ := client.Do(req)
_, _ = ioutil.ReadAll(resp.Body)
//_ = resp.Body.Close()
}
time.Sleep(time.Second * 1)
fmt.Printf("goroutine num is %d\n", runtime.NumGoroutine())
}我们可以运行这段代码，代码中将resp.body.close()注释掉，结果输出3。debug源码，会发现连接其实复用了。代码执行到tryPutIdleConn函数中，会将连接归还到空闲连接池中。
休眠5s，结果输出1，这说明达到idleConnTimeout，空闲连接断开。看起来一切正常。
将resp.Body.Close()那一行代码重新加回来，也就是下面这样，会发现代码结果依然输出3。我们是否删除这行代码，对结果没有任何影响。
func main() {
tr := &http.Transport{
MaxIdleConns: 100,
IdleConnTimeout: 3 * time.Second,
}
n := 5
for i := 0; i < n; i++ {
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://www.baidu.com", nil)
req.Header.Add("content-type", "application/json")
client := &http.Client{
Transport: tr,
}
resp, _ := client.Do(req)
_, _ = ioutil.ReadAll(resp.Body)
_ = resp.Body.Close()
}
time.Sleep(time.Second * 1)
fmt.Printf("goroutine num is %d\n", runtime.NumGoroutine())
}既然执不执行body.close()都没啥区别，那body.close()的作用是什么呢？
它是为了标记当前连接请求中，response.body是否使用完毕，如果不执行body.close()，则resp.Body中的数据是可以不断重复读且不报错的（但不一定能读到数据），执行了body.close()，再次去读取resp.Body则会报错，如果resp.body数据读一半，处理代码逻辑就报错了，此时你不希望其他地方继续去读，那就需要使用body.close()去关闭它。这更像是一种规范约束，它可以更好的保证数据正确。
也就是说不执行body.close()，并不一定会内存泄露。那么什么情况下会协程泄露呢？
直接说答案，既不执行 ioutil.ReadAll(resp.Body) 也不执行resp.Body.Close()，并且不设置http.Client内timeout的时候，就会导致协程泄露。
比如下面这样。
func main() {
tr := &http.Transport{
MaxIdleConns: 100,
IdleConnTimeout: 3 * time.Second,
}
n := 5
for i := 0; i < n; i++ {
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://www.baidu.com", nil)
req.Header.Add("content-type", "application/json")
client := &http.Client{
Transport: tr,
}
resp, _ := client.Do(req)
_ = resp
}
time.Sleep(time.Second * 5)
fmt.Printf("goroutine num is %d\n", runtime.NumGoroutine())
}最终结果会输出11，也就是1个main goroutine + （1个read goroutine + 1个read goroutine）* 5次http请求。
前面提到，不执行ioutil.ReadAll(resp.Body)，网络连接无法归还到连接池。不执行resp.Body.Close()，网络连接就无法为标记为关闭，也就无法正常断开。因此能导致协程泄露，非常好理解。
但http.Client内timeout有什么关系？这是因为timeout是指，从发起请求到从resp.body中读完响应数据的总时间，如果超过了，网络库会自动断开网络连接，并释放read+write goroutine。因此如果设置了timeout，则不会出现协程泄露的问题。
另外值得一提的是，我看到有不少代码都是直接用下面的方式去做网络请求的。
resp, _ := http.Get("https://www.baidu.com")这种方式用的是DefaultClient，是没有设置超时的，生产环境中使用不当，很容易出现问题。
func Get(url string) (resp *Response, err error) {
return DefaultClient.Get(url)
}
var DefaultClient = &Client{}连接池的结构
我们了解到连接池可以复用网络连接，接下来我们通过一个例子来看看网络连接池的结构。
func main() {
tr := &http.Transport{
MaxIdleConns: 100,
IdleConnTimeout: 3 * time.Second,
}
n := 5
for i := 0; i < n; i++ {
req, _ := http.NewRequest("POST", "http://www.baidu.com", nil)
req.Header.Add("content-type", "application/json")
client := &http.Client{
Transport: tr,
Timeout: 3 * time.Second,
}
resp, _ := client.Do(req)
_, _ = ioutil.ReadAll(resp.Body)
_ = resp.Body.Close()
}
time.Sleep(time.Second * 1)
fmt.Printf("goroutine num is %d\n", runtime.NumGoroutine())
}注意这里请求的不是https，而是http。最终结果输出5，为什么？
这是因为，http://www.baidu.com会返回307，重定向到https://www.baidu.com。
http重定向为https
在网络中，我们可以通过一个五元组来唯一确定一个TCP连接。
五元组
它们分别是源ip，源端口，协议，目的ip，目的端口。只有当多次请求的五元组一样的情况下，才有可能复用连接。
放在我们这个场景下，源ip、源端口、协议都是确定的，也就是两次http请求的目的ip或目的端口有区别的时候，就需要使用不同的TCP长连接。
而http用的是80端口，https用的是443端口。于是连接池就为不同的网络目的地建立不同的长连接。
因此最终结果5个goroutine，其实2个goroutine来自http,2个goroutine来自https，1个main goroutine。
我们来看下源码的具体实现。net/http底层通过一个叫idleConn的map去存空闲连接，也就是空闲连接池。
idleConn这个map的key是协议和地址，其实本质上就是ip和端口。map的value是长连接的数组（[]*persistConn），说明net/http支持为同一个地址建立多个TCP连接，这样可以提升传输的吞吐。
连接池的结构和逻辑
Transport是什么？
Transport本质上是一个用来控制http调用行为的一个组件，里面包含超时控制，连接池等，其中最重要的是连接池相关的配置。
我们通过下面的例子感受下。
func main() {
n := 5
for i := 0; i < n; i++ {
httpClient := &http.Client{}
resp, _ := httpClient.Get("https://www.baidu.com")
_, _ = ioutil.ReadAll(resp.Body)
_ = resp.Body.Close()
}
time.Sleep(time.Second * 1)
fmt.Printf("goroutine num is %d\n", runtime.NumGoroutine())
}func main() {
n := 5
for i := 0; i < n; i++ {
httpClient := &http.Client{
Transport: &http.Transport{},
}
resp, _ := httpClient.Get("https://www.baidu.com")
_, _ = ioutil.ReadAll(resp.Body)
_ = resp.Body.Close()
}
time.Sleep(time.Second * 1)
fmt.Printf("goroutine num is %d\n", runtime.NumGoroutine())
}上面的代码第一个例子的代码会输出3。分别是main goroutine + read goroutine + write goroutine，也就是有一个被不断复用的TCP连接。
在第二例子中，当我们在每次client中都创建一个新的http.Transport，此时就会输出11。
说明TCP连接没有复用，每次请求都会产生新的连接。这是因为每个http.Transport内都会维护一个自己的空闲连接池，如果每个client都创建一个新的http.Transport，就会导致底层的TCP连接无法复用。如果网络请求过大，上面这种情况会导致协程数量变得非常多，导致服务不稳定。
因此，最佳实践是所有client都共用一个transport。
func main() {
tr := &http.Transport{
MaxIdleConns: 100,
IdleConnTimeout: 3 * time.Second,
}
n := 5
for i := 0; i < n; i++ {
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://www.baidu.com", nil)
req.Header.Add("content-type", "application/json")
client := &http.Client{
Transport: tr,
Timeout: 3 * time.Second,
}
resp, _ := client.Do(req)
_, _ = ioutil.ReadAll(resp.Body)
_ = resp.Body.Close()
}
time.Sleep(time.Second * 1)
fmt.Printf("goroutine num is %d\n", runtime.NumGoroutine())
}如果创建客户端的时候不指定http.Client，会默认所有http.Client都共用同一个DefaultTransport。这一点可以从源码里看出。
默认使用DefaultTransport
DefaultTransport
因此当第二段代码中，每次都重新创建一个Transport的时候，每个Transport内都会各自维护一个空闲连接池。因此每次建立长连接后都会多两个协程（读+写），对应1个main goroutine+（read goroutine + write goroutine）* 5 =11。
别设置 Transport.Dail里的SetDeadline
http.Transport.Dial的配置里有个SetDeadline，它表示连接建立后发送接收数据的超时时间。听起来跟client.Timeout很像。
那么他们有什么区别呢？我们通过一个例子去看下。
package main
import (
"bytes"
"encoding/json"
"fmt"
"io/ioutil"
"net"
"net/http"
"time"
)
var tr *http.Transport
func init() {
tr = &http.Transport{
MaxIdleConns: 100,
Dial: func(netw, addr string) (net.Conn, error) {
conn, err := net.DialTimeout(netw, addr, time.Second*2) //设置建立连接超时
if err != nil {
return nil, err
}
err = conn.SetDeadline(time.Now().Add(time.Second * 3)) //设置发送接受数据超时
if err != nil {
return nil, err
}
return conn, nil
},
}
}
func main() {
for {
_, err := Get("http://www.baidu.com/")
if err != nil {
fmt.Println(err)
break
}
}
}
func Get(url string) ([]byte, error) {
m := make(map[string]interface{})
data, err := json.Marshal(m)
if err != nil {
return nil, err
}
body := bytes.NewReader(data)
req, _ := http.NewRequest("Get", url, body)
req.Header.Add("content-type", "application/json")
client := &http.Client{
Transport: tr,
}
res, err := client.Do(req)
if res != nil {
defer res.Body.Close()
}
if err != nil {
return nil, err
}
resBody, err := ioutil.ReadAll(res.Body)
if err != nil {
return nil, err
}
return resBody, nil
}上面这段代码，我们设置了SetDeadline为3s，当你执行一段时间，会发现请求baidu会超时，但其实baidu的接口很快，不可能超过3s。
在生产环境中，假如是你的服务调用下游服务，你看到的现象就是，你的服务显示3s超时了，但下游服务可能只花了200ms就已经响应你的请求了，并且这是随机发生的问题。遇到这种情况，我们一般会认为是“网络波动”。
但如果我们去对网络抓包，就很容易发现问题的原因 。
抓包结果
可以看到，在tcp三次握手之后，就会开始多次网络请求。直到3s的时候，就会触发RST包，断开连接。也就是说，我们设置的SetDeadline，并不是指单次http请求的超时是3s，而是指整个tcp连接的存活时间是3s，计算长连接被连接池回收，这个时间也不会重置。
SetDeadline的解释
我实在想不到什么样的场景会需要这个功能，因此我的建议是，不要使用它。
下面是修改后的代码。这个问题其实在我另外一篇文章有过详细的解释，如果你对源码解析感兴趣的话，可以去看看。
package main
import (
"bytes"
"encoding/json"
"fmt"
"io/ioutil"
"net/http"
"time"
)
var tr *http.Transport
func init() {
tr = &http.Transport{
MaxIdleConns: 100,
// 下面的代码被干掉了
//Dial: func(netw, addr string) (net.Conn, error) {
// conn, err := net.DialTimeout(netw, addr, time.Second*2) //设置建立连接超时
// if err != nil {
// return nil, err
// }
// err = conn.SetDeadline(time.Now().Add(time.Second * 3)) //设置发送接受数据超时
// if err != nil {
// return nil, err
// }
// return conn, nil
//},
}
}
func Get(url string) ([]byte, error) {
m := make(map[string]interface{})
data, err := json.Marshal(m)
if err != nil {
return nil, err
}
body := bytes.NewReader(data)
req, _ := http.NewRequest("Get", url, body)
req.Header.Add("content-type", "application/json")
client := &http.Client{
Transport: tr,
Timeout: 3*time.Second, // 超时加在这里，是每次调用的超时
}
res, err := client.Do(req)
if res != nil {
defer res.Body.Close()
}
if err != nil {
return nil, err
}
resBody, err := ioutil.ReadAll(res.Body)
if err != nil {
return nil, err
}
return resBody, nil
}
func main() {
for {
_, err := Get("http://www.baidu.com/")
if err != nil {
fmt.Println(err)
break
}
}
}总结
golang的net/http部分有不少细节点，直接上源码分析怕劝退不少人，所以希望以几个例子作为引子展开话题然后深入了解它的内部实现。总体内容比较碎片化，但这个库的重点知识点基本都在这里面了。希望对大家后续排查问题有帮助。
