Go言語のWebフレームワーク「Echo」を使ってみる ③（セッションデータストアを作る）

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**Go言語でWebサイトを作ってみる：目次**
http://qiita.com/y_ussie/items/8fcc3077274449478bc9

前回のリクエストパラメータ篇 http://qiita.com/y_ussie/items/2d397e70bfc38f75ca51 の続きです。

ログイン機能のようなものを作ろうとすると、ブラウザセッション毎のデータ管理が必要になります。
セッション毎のデータ管理を行うために、以下を行ってみようと思います。

* サーバー側でセッションIDを発行する。
* 発行されたセッションIDをブラウザ側の Cookie に保存しておく。
* ページ①にて、 Coockie に保存されたセッションIDをキーにして、サーバー側のセッションデータストアにデータを保存する。
* ページ②にて、セッションデータストアに保存されたデータを、 Cookie に保存されたセッションIDをキーにして読み込む。

上記の手始めとして、サーバー側のセッションデータストアを作ってみます。
（そして3回目にしてすでにecho自体はほぼ関係ない内容になってます。。すみません。）

#やりたいこと
以下のI/Fを作成する。

* セッションの新規作成　戻り値：セッションID
* セッションデータの保存（パラメータ：セッションID、保存するデータ）
* セッションデータの読み出し（パラメータ：セッションID）戻り値：読み込んだデータ
* セッションの削除（パラメータ：セッションID）

セッションデータストアは複数のリクエストハンドラから同時にアクセスされるので排他制御を行う必要があります。
単純にMutexを使ってもよかったのですが、今回はせっかくのGoですので勉強も兼ねて、1本の Goroutine でデータ操作を逐次処理化しておいて、外からは Channel でアクセスしてみたいと思います。

# ということで作ってみた。

```go:session/session.go
package session

import (
	"errors"
	"time"

	"github.com/labstack/echo"
	uuid "github.com/satori/go.uuid"
)

// ID はセッションを一意に識別するIDです。
type ID string

// Store はセッションデータと整合性トークンを保持する構造体です。
type Store struct {
	Data             map[string]string
	ConsistencyToken string
}

// Manager は Sessionの操作・管理を行います。
type Manager struct {
	stopCh    chan struct{}
	commandCh chan command
	stopGCCh  chan struct{}
}

// Start は Managerの開始を行います。
func (m *Manager) Start(echo *echo.Echo) {
	e = echo
	go m.mainLoop()
	time.Sleep(100 * time.Millisecond)
	go m.gcLoop()
}

// Stop は Managerの停止を行います。
func (m *Manager) Stop() {
	m.stopGCCh <- struct{}{}
	time.Sleep(100 * time.Millisecond)
	m.stopCh <- struct{}{}
}

// Create は セッションの作成を行います。
func (m *Manager) Create() (ID, error) {
	respCh := make(chan response, 1)
	defer close(respCh)
	cmd := command{commandCreate, nil, respCh}
	m.commandCh <- cmd
	resp := <-respCh
	var res ID
	if resp.err != nil {
		e.Logger.Debugf("Session Create Error. [%s]", resp.err)
		return res, resp.err
	}
	if res, ok := resp.result[0].(ID); ok {
		return res, nil
	}
	e.Logger.Debugf("Session Create Error. [%s]", ErrorOther)
	return res, ErrorOther
}

// LoadStore は データストアの読み出しを行います。
func (m *Manager) LoadStore(sessionID ID) (Store, error) {
	respCh := make(chan response, 1)
	defer close(respCh)
	req := []interface{}{sessionID}
	cmd := command{commandLoadStore, req, respCh}
	m.commandCh <- cmd
	resp := <-respCh
	var res Store
	if resp.err != nil {
		e.Logger.Debugf("Session[%s] Load store Error. [%s]", sessionID, resp.err)
		return res, resp.err
	}
	if res, ok := resp.result[0].(Store); ok {
		return res, nil
	}
	e.Logger.Debugf("Session[%s] Load store Error. [%s]", sessionID, ErrorOther)
	return res, ErrorOther
}

// SaveStore は データストアの保存を行います。
func (m *Manager) SaveStore(sessionID ID, sessionStore Store) error {
	respCh := make(chan response, 1)
	defer close(respCh)
	req := []interface{}{sessionID, sessionStore}
	cmd := command{commandSaveStore, req, respCh}
	m.commandCh <- cmd
	resp := <-respCh
	if resp.err != nil {
		e.Logger.Debugf("Session[%s] Save store Error. [%s]", sessionID, resp.err)
		return resp.err
	}
	return nil
}

// Delete は セッションの削除を行います。
func (m *Manager) Delete(sessionID ID) error {
	respCh := make(chan response, 1)
	defer close(respCh)
	req := []interface{}{sessionID}
	cmd := command{commandDelete, req, respCh}
	m.commandCh <- cmd
	resp := <-respCh
	if resp.err != nil {
		e.Logger.Debugf("Session[%s] Delete Error. [%s]", sessionID, resp.err)
		return resp.err
	}
	return nil
}

// DeleteExpired は 期限切れセッションの削除を行います。
func (m *Manager) DeleteExpired() error {
	respCh := make(chan response, 1)
	defer close(respCh)
	cmd := command{commandDelete, nil, respCh}
	m.commandCh <- cmd
	resp := <-respCh
	if resp.err != nil {
		e.Logger.Debugf("Session DeleteExpired Error. [%s]", resp.err)
		return resp.err
	}
	return nil
}

// Managerが返す各エラーのインスタンスを生成します。
var (
	ErrorBadParameter   = errors.New("Bad Parameter")
	ErrorNotFound       = errors.New("Not Found")
	ErrorInvalidToken   = errors.New("Invalid Token")
	ErrorInvalidCommand = errors.New("Invalid Command")
	ErrorNotImplemented = errors.New("Not Implemented")
	ErrorOther          = errors.New("Other")
)

// echoのインスタンス
var e *echo.Echo

// セッション毎の情報
type session struct {
	store  Store
	expire time.Time
}

// セッションの有効期限
const sessionExpire time.Duration = (3 * time.Minute)

// コマンド種別の定義
type commandType int

const (
	commandCreate        commandType = iota // セッションの作成
	commandLoadStore                        // データストアの読み出し
	commandSaveStore                        // データストアの保存
	commandDelete                           // セッションの削除
	commandDeleteExpired                    // 期限切れのセッションを削除
)

// コマンド実行のためのパラメータ
type command struct {
	cmdType    commandType
	req        []interface{}
	responseCh chan response
}

// コマンド実行の結果
type response struct {
	result []interface{}
	err    error
}

// Manager のメインループ処理
func (m *Manager) mainLoop() {
	sessions := make(map[ID]session)
	m.stopCh = make(chan struct{}, 1)
	m.commandCh = make(chan command, 1)
	defer close(m.commandCh)
	defer close(m.stopCh)
	e.Logger.Info("session.Manager:start")
loop:
	for {
		// 受信したコマンドによって処理を振り分ける
		select {
		case cmd := <-m.commandCh:
			switch cmd.cmdType {
			// セッションの作成
			case commandCreate:
				sessionID := ID(createSessionID())
				session := session{}
				sessionStore := Store{}
				sessionData := make(map[string]string)
				sessionStore.Data = sessionData
				sessionStore.ConsistencyToken = createToken()
				session.store = sessionStore
				session.expire = time.Now().Add(sessionExpire)
				sessions[sessionID] = session
				res := []interface{}{sessionID}
				e.Logger.Debugf("Session[%s] Create. expire[%s]", sessionID, session.expire)
				cmd.responseCh <- response{res, nil}
			// データストアの読み出し
			case commandLoadStore:
				reqSessionID, ok := cmd.req[0].(ID)
				if !ok {
					cmd.responseCh <- response{nil, ErrorBadParameter}
					break
				}
				session, ok := sessions[reqSessionID]
				if !ok {
					cmd.responseCh <- response{nil, ErrorNotFound}
					break
				}
				if time.Now().After(session.expire) {
					cmd.responseCh <- response{nil, ErrorNotFound}
					break
				}
				sessionStore := Store{}
				sessionData := make(map[string]string)
				for k, v := range session.store.Data {
					sessionData[k] = v
				}
				sessionStore.Data = sessionData
				sessionStore.ConsistencyToken = session.store.ConsistencyToken
				session.expire = time.Now().Add(sessionExpire)
				sessions[reqSessionID] = session
				e.Logger.Debugf("Session[%s] Load store. store[%s] expire[%s]", reqSessionID, session.store, session.expire)
				res := []interface{}{sessionStore}
				cmd.responseCh <- response{res, nil}
			// データストアの保存
			case commandSaveStore:
				reqSessionID, ok := cmd.req[0].(ID)
				if !ok {
					cmd.responseCh <- response{nil, ErrorBadParameter}
					break
				}
				reqSessionStore, ok := cmd.req[1].(Store)
				if !ok {
					cmd.responseCh <- response{nil, ErrorBadParameter}
					break
				}
				session, ok := sessions[reqSessionID]
				if !ok {
					cmd.responseCh <- response{nil, ErrorNotFound}
					break
				}
				if time.Now().After(session.expire) {
					cmd.responseCh <- response{nil, ErrorNotFound}
					break
				}
				if session.store.ConsistencyToken != reqSessionStore.ConsistencyToken {
					cmd.responseCh <- response{nil, ErrorInvalidToken}
					break
				}
				sessionStore := Store{}
				sessionData := make(map[string]string)
				for k, v := range reqSessionStore.Data {
					sessionData[k] = v
				}
				sessionStore.Data = sessionData
				sessionStore.ConsistencyToken = createToken()
				session.store = sessionStore
				session.expire = time.Now().Add(sessionExpire)
				sessions[reqSessionID] = session
				e.Logger.Debugf("Session[%s] Save store. store[%s] expire[%s]", reqSessionID, session.store, session.expire)
				cmd.responseCh <- response{nil, nil}
			// セッションの削除
			case commandDelete:
				reqSessionID, ok := cmd.req[0].(ID)
				if !ok {
					cmd.responseCh <- response{nil, ErrorBadParameter}
					break
				}
				session, ok := sessions[reqSessionID]
				if !ok {
					cmd.responseCh <- response{nil, ErrorNotFound}
					break
				}
				if time.Now().After(session.expire) {
					cmd.responseCh <- response{nil, ErrorNotFound}
					break
				}
				delete(sessions, reqSessionID)
				e.Logger.Debugf("Session[%s] Delete.", reqSessionID)
				cmd.responseCh <- response{nil, nil}
			// 期限切れのセッションを削除
			case commandDeleteExpired:
				e.Logger.Debugf("Run Session GC. Now[%s]", time.Now())
				for k, v := range sessions {
					if time.Now().After(v.expire) {
						e.Logger.Debugf("Session[%s] expire delete. expire[%s]", k, v.expire)
						delete(sessions, k)
					}
				}
				cmd.responseCh <- response{nil, nil}
			// それ以外（エラー）
			default:
				cmd.responseCh <- response{nil, ErrorInvalidCommand}
			}
		case <-m.stopCh:
			break loop
		}
	}
	e.Logger.Info("session.Manager:stop")
}

// 期限切れセッションの定期削除処理
func (m *Manager) gcLoop() {
	m.stopGCCh = make(chan struct{}, 1)
	defer close(m.stopGCCh)
	e.Logger.Info("session.Manager GC:start")
	t := time.NewTicker(1 * time.Minute)
loop:
	for {
		select {
		case <-t.C:
			respCh := make(chan response, 1)
			defer close(respCh)
			cmd := command{commandDeleteExpired, nil, respCh}
			m.commandCh <- cmd
			<-respCh
		case <-m.stopGCCh:
			break loop
		}
	}
	t.Stop()
	e.Logger.Info("session.Manager GC:stop")
}

// 新規セッションIDの発行
func createSessionID() string {
	return uuid.NewV4().String()
}

// 新規整合性トークンの発行
func createToken() string {
	return uuid.NewV4().String()
}
```

セッションデータの本体は mainLoop 内の以下のmap

```go
	sessions := make(map[ID]session)
```

ですが、これを直接操作するのは mainLoop のみで、外からは commandCh チャネルからの要求を受け付けて逐次処理するようになっています。操作が終わったら、要求元から受け取った responseCh に結果を返します。
結果が返されるまで要求元はブロックします。

要求元がセッションデータの読み込み⇒書き込みを行う場合、まず読み込み要求を行い、結果として返された以下の構造体

```go
// Store はセッションデータと整合性トークンを保持する構造体です。
type Store struct {
    Data             map[string]string
    ConsistencyToken string
}
```

の Data マップにデータを入れた上で書き込み要求を行います。
この構造体の ConsistencyToken ですが、これは読み込みを行った後で同一セッションの別の書き込み要求によってデータが変更されてしまっていた場合に、書き込み要求をエラーとするために使用しています。（いわゆる楽観的ロックです）

Go初心者ですので色々とアンチパターンをやってしまっているかもしれません。
まずい箇所ありましたらご指摘いただけますと幸いです。

# 次回予定

今回作ったセッションデータストアの呼び出し元のリクエストハンドラを作成し、動作を見てみます。
Cookie にセッションIDを保存してみます。