Go Webサーバー完全ガイド：基礎から実践まで



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# Go言語でWebサーバーを書くいくつかの方法

## I. WebサーバーとHTTPサーバーの違い
名前からわかるように、HTTPサーバーはHTTPプロトコルをサポートするサーバーです。一方、WebサーバーはHTTPプロトコルをサポートするだけでなく、他のネットワークプロトコルもサポートする場合があります。この記事では、Golangの公式パッケージを使用してWebサーバーを書くいくつかの一般的な方法を紹介します。

## II. 最もシンプルなHTTPサーバー
これはWebサーバーを実装する最も簡単な方法です。以下はサンプルコードです。
```go
package main

import (
    "fmt"
    "log"
    "net/http"
)

func myHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    fmt.Fprintf(w, "Hello there!\n")
}

func main() {
    http.HandleFunc("/", myHandler) // アクセスルートを設定する
    log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", nil))
}
```
このプログラムを起動した後、別のターミナルを開いて `curl localhost:8080` コマンドを入力するか、ブラウザで直接 `localhost:8080` を開くと、出力結果 `Hello there!` が表示されます。

`ListenAndServe` 関数の機能は、接続をリッスンして処理することです。その内部の処理方法は、各接続に対してgoroutineを起動して処理することです。しかし、これは理想的な処理方法ではありません。オペレーティングシステムを学んだ学生は、プロセスまたはスレッドの切り替えのコストが大きいことを知っています。goroutineはユーザーレベルの軽量スレッドであり、それらを切り替えてもユーザーモードとカーネルモードの切り替えは発生しませんが、goroutineの数が多い場合、切り替えのコストは無視できません。より良い方法はgoroutineプールを使用することですが、この記事では今のところ詳しく説明しません。

## III. Handlerインターフェースを使用する
前の方法は拡張性が低いです。たとえば、サーバーのタイムアウトを設定することができません。このとき、カスタムサーバーを使用することができます。

`Server` 構造体は次のように定義されています。
```go
type Server struct {
    Addr         string        // リッスンするTCPアドレス
    Handler      Handler       // 呼び出すハンドラー
    ReadTimeout  time.Duration // リクエストの読み取りがタイムアウトするまでの最大時間
    WriteTimeout time.Duration // レスポンスの書き込みがタイムアウトするまでの最大時間
    TLSConfig    *tls.Config
    // ...
}
```
`Handler` はインターフェースで、次のように定義されています。
```go
type Handler interface {
    ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)
}
```
したがって、`Handler` インターフェースの `ServeHTTP` メソッドを実装するだけで、サーバーをカスタマイズすることができます。サンプルコードは次のとおりです。
```go
package main

import (
    "log"
    "net/http"
    "time"
)

type myHandler struct{}

func (this myHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    // 具体的な処理ロジック
}

func main() {
    server := http.Server{
        Addr:         ":8080",
        Handler:      &myHandler{},
        ReadTimeout:  3 * time.Second,
        // ...
    }
    log.Fatal(server.ListenAndServe())
}
```

## IV. connを直接処理する
時には、より基本的なレベルで接続を処理する必要があります。このとき、`net` パッケージを使用することができます。サーバー側のコードは次のように簡単に実装できます。
```go
package main

import (
    "log"
    "net"
)

func handleConn(conn net.Conn) {
    // 接続を処理する具体的なロジック
}

func main() {
    listener, err := net.Listen("tcp", ":8080")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    for {
        conn, err := listener.Accept()
        if err != nil {
            // エラーを処理する
        }
        go handleConn(conn)
    }
}
```
例を簡単にするために、ここでは各接続に対してgoroutineを起動して処理しています。実際の使用では、通常、goroutineプールを使用する方が良い選択です。クライアントへの返信情報は、`conn` に書き戻すだけです。

## V. プロキシ
前のセクションでは、Webサーバーを実装するいくつかの方法を紹介しました。では、簡単にHTTPプロキシを実装してみましょう。Golangでプロキシを書くのは非常に簡単です。接続を転送するだけです。

```go
package main

import (
    "io"
    "log"
    "net"
)

func handleConn(from net.Conn) {
    to, err := net.Dial("tcp", ":8001") // ターゲットサーバーとの接続を確立する
    if err != nil {
        // エラーを処理する
    }

    done := make(chan struct{})

    go func() {
        defer from.Close()
        defer to.Close()
        io.Copy(from, to)
        done <- struct{}{}
    }()

    go func() {
        defer from.Close()
        defer to.Close()
        io.Copy(to, from)
        done <- struct{}{}
    }()

    <-done
    <-done
}

func main() {
    listener, err := net.Listen("tcp", ":8080")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    for {
        conn, err := listener.Accept()
        if err != nil {
            // エラーを処理する
        }
        go handleConn(conn)
    }
}
```
プロキシを少し強化することで、より多くの機能を実装することができます。

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