Goku

برنامه‌نویسی شبکه و HTTP در زبان Go

این جزوه به بررسی جامع برنامه‌نویسی شبکه و پروتکل HTTP در Go می‌پردازد. Go به دلیل کتابخانه استاندارد قدرتمند (net/http) و سادگی در مدیریت همزمانی، برای ساخت سرورهای وب و برنامه‌های شبکه‌ای بسیار مناسب است. تمام موضوعات درخواستی با جزئیات کامل و مثال‌های عملی شرح داده شده‌اند.

1. سرور HTTP پایه

1.1. مفهوم

پکیج net/http ابزارهای لازم برای ساخت سرورهای HTTP را فراهم می‌کند. یک سرور HTTP درخواست‌ها را دریافت کرده، پردازش می‌کند و پاسخ مناسب را ارسال می‌کند.

1.2. استفاده از net/http

ایجاد سرور ساده

package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
)

func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    fmt.Fprintf(w, "Hello, World!")
}

func main() {
    http.HandleFunc("/", handler)
    fmt.Println("Server running on :8080")
    http.ListenAndServe(":8080", nil)
}

اجرا: کد را اجرا کنید و به http://localhost:8080 بروید تا خروجی Hello, World! را ببینید.
توضیحات:
- http.HandleFunc: یک مسیر (route) را به یک تابع هندلر متصل می‌کند.
- http.ResponseWriter: برای نوشتن پاسخ به کلاینت استفاده می‌شود.
- http.Request: اطلاعات درخواست (مثل مسیر، هدرها) را نگه می‌دارد.
- ListenAndServe: سرور را روی پورت مشخص راه‌اندازی می‌کند.

1.3. هندلرها

هندلرها توابعی هستند که درخواست‌های HTTP را پردازش می‌کنند. دو نوع اصلی:

HandleFunc: برای توابع ساده.

Handler: برای پیاده‌سازی رابط http.Handler:

type CustomHandler struct{}

func (h CustomHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    w.Write([]byte("Custom Handler"))
}

func main() {
    http.Handle("/", CustomHandler{})
    http.ListenAndServe(":8080", nil)
}

1.4. پاسخ به درخواست‌ها

تنظیم هدرها:

w.Header().Set("Content-Type", "text/plain")

کد وضعیت:
```
w.WriteHeader(http.StatusOK) // 200
```

ارسال خطا:

http.Error(w, "Not Found", http.StatusNotFound) // 404

1.5. نکات پیشرفته

مدیریت همزمانی: هر درخواست در یک goroutine جداگانه پردازش می‌شود.

مهلت زمانی سرور:

server := &http.Server{
    Addr:         ":8080",
    ReadTimeout:  10 * time.Second,
    WriteTimeout: 10 * time.Second,
}
server.ListenAndServe()

خاموشی منظم:

ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)
defer cancel()
server.Shutdown(ctx)

1.6. خطاهای رایج

عدم بررسی خطاهای ListenAndServe.
تنظیم هدرها پس از نوشتن پاسخ (باعث خطا می‌شود).

2. مدیریت درخواست‌ها

2.1. مفهوم

مدیریت درخواست‌ها شامل استخراج اطلاعات از درخواست (مثل Query Parameters، Form Data، و Method‌ها) و پاسخ مناسب است.

2.2. کار با Query Parameters

Query Parameters در URL (مثل ?name=Ali) قرار دارند.

func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    name := r.URL.Query().Get("name")
    if name == "" {
        name = "Guest"
    }
    fmt.Fprintf(w, "Hello, %s!", name)
}

2.3. کار با Form Data

برای درخواست‌های POST یا PUT که داده‌های فرم دارند:

func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    if r.Method != http.MethodPost {
        http.Error(w, "Method not allowed", http.StatusMethodNotAllowed)
        return
    }
    r.ParseForm()
    username := r.Form.Get("username")
    fmt.Fprintf(w, "Welcome, %s!", username)
}

نکته: برای فایل‌ها از r.ParseMultipartForm استفاده کنید.

2.4. مدیریت Method‌ها

func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    switch r.Method {
    case http.MethodGet:
        fmt.Fprintf(w, "GET request received")
    case http.MethodPost:
        fmt.Fprintf(w, "POST request received")
    default:
        http.Error(w, "Method not supported", http.StatusMethodNotAllowed)
    }
}

2.5. نکات پیشرفته

استخراج مسیر پویا:

path := r.URL.Path // مثلاً /users/123
parts := strings.Split(path, "/")
userID := parts[len(parts)-1]

Body درخواست:

body, err := io.ReadAll(r.Body)
if err != nil {
    http.Error(w, "Bad request", http.StatusBadRequest)
    return
}
fmt.Fprintf(w, "Body: %s", body)

2.6. خطاهای رایج

عدم بررسی Method درخواست.
نادیده گرفتن خطاهای ParseForm یا ReadAll.

3. کار با JSON در HTTP

3.1. مفهوم

JSON فرمت رایج برای تبادل داده در برنامه‌های وب است. Go با پکیج encoding/json از آن پشتیبانی می‌کند.

3.2. ارسال داده‌های JSON

type User struct {
    ID   int    `json:"id"`
    Name string `json:"name"`
}

func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    user := User{ID: 1, Name: "Ali"}
    w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
    json.NewEncoder(w).Encode(user)
}

خروجی: {"id":1,"name":"Ali"}

3.3. دریافت داده‌های JSON

func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    if r.Method != http.MethodPost {
        http.Error(w, "Method not allowed", http.StatusMethodNotAllowed)
        return
    }
    var user User
    if err := json.NewDecoder(r.Body).Decode(&user); err != nil {
        http.Error(w, "Invalid JSON", http.StatusBadRequest)
        return
    }
    fmt.Fprintf(w, "Received: %+v", user)
}

3.4. Middleware

Middleware توابعی هستند که قبل یا بعد از هندلر اجرا می‌شوند (مثل لاگ‌گیری، احراز هویت).

func loggingMiddleware(next http.Handler) http.Handler {
    return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        start := time.Now()
        next.ServeHTTP(w, r)
        fmt.Printf("%s %s %v\n", r.Method, r.URL.Path, time.Since(start))
    })
}

func main() {
    mux := http.NewServeMux()
    mux.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        fmt.Fprintf(w, "Hello!")
    })
    http.ListenAndServe(":8080", loggingMiddleware(mux))
}

3.5. نکات پیشرفته

Streaming JSON:

enc := json.NewEncoder(w)
for _, user := range users {
    enc.Encode(user)
}

مدیریت خطا:

type ErrorResponse struct {
    Error string `json:"error"`
}

func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
    w.WriteHeader(http.StatusBadRequest)
    json.NewEncoder(w).Encode(ErrorResponse{Error: "Invalid input"})
}

3.6. خطاهای رایج

عدم تنظیم Content-Type.
نادیده گرفتن خطاهای Decode یا Encode.

4. فریم‌ورک‌های وب

4.1. مفهوم

فریم‌ورک‌های وب ابزارهایی هستند که توسعه برنامه‌های وب را ساده‌تر می‌کنند. سه فریم‌ورک محبوب در Go عبارتند از Gin، Echo، و Fiber.

4.2. Gin

نصب

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

مثال

package main

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

func main() {
    r := gin.Default()
    r.GET("/ping", func(c *gin.Context) {
        c.JSON(200, gin.H{
            "message": "pong",
        })
    })
    r.Run(":8080")
}

ویژگی‌ها: سریع، middleware داخلی، و پشتیبانی از JSON.

4.3. Echo

نصب

go get -u github.com/labstack/echo/v4

مثال

package main

import (
    "net/http"
    "github.com/labstack/echo/v4"
)

func main() {
    e := echo.New()
    e.GET("/ping", func(c echo.Context) error {
        return c.JSON(http.StatusOK, map[string]string{"message": "pong"})
    })
    e.Start(":8080")
}

ویژگی‌ها: ساده، انعطاف‌پذیر، و مناسب برای API‌ها.

4.4. Fiber

نصب

go get -u github.com/gofiber/fiber/v2

مثال

package main

import "github.com/gofiber/fiber/v2"

func main() {
    app := fiber.New()
    app.Get("/ping", func(c *fiber.Ctx) error {
        return c.JSON(fiber.Map{"message": "pong"})
    })
    app.Listen(":8080")
}

ویژگی‌ها: الهام گرفته از Express، بسیار سریع.

4.5. نکات پیشرفته

مقایسه:
- Gin: تعادل بین سرعت و ویژگی‌ها.
- Echo: مناسب برای پروژه‌های ساده.
- Fiber: سریع‌ترین، اما ممکن است ناپایدار باشد.
Middleware: همه فریم‌ورک‌ها از middleware پشتیبانی می‌کنند (مثل لاگ‌گیری، احراز هویت).
انتخاب: برای پروژه‌های کوچک، net/http کافی است؛ برای پروژه‌های بزرگ، Gin یا Echo توصیه می‌شود.

4.6. خطاهای رایج

استفاده از فریم‌ورک بدون نیاز (افزایش پیچیدگی).
عدم مدیریت خطاها در middleware.

5. REST API

5.1. مفهوم

REST (Representational State Transfer) یک معماری برای طراحی API‌های وب است که از متدهای HTTP (GET، POST، PUT، DELETE) استفاده می‌کند.

5.2. طراحی REST API

منابع: هر منبع (مثل کاربر) با یک URL مشخص می‌شود (مثل /users).
متدها:
- GET: دریافت داده.
- POST: ایجاد داده.
- PUT/PATCH: به‌روزرسانی.
- DELETE: حذف.
ساختار URL:
- /users: لیست کاربران.
- /users/:id: کاربر خاص.

5.3. پیاده‌سازی

package main

import (
    "encoding/json"
    "net/http"
    "strconv"
)

type User struct {
    ID   int    `json:"id"`
    Name string `json:"name"`
}

var users = map[int]User{
    1: {ID: 1, Name: "Ali"},
}

func main() {
    mux := http.NewServeMux()

    // دریافت همه کاربران
    mux.HandleFunc("GET /users", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
        json.NewEncoder(w).Encode(users)
    })

    // دریافت کاربر خاص
    mux.HandleFunc("GET /users/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        idStr := r.URL.Path[len("/users/"):]
        id, _ := strconv.Atoi(idStr)
        user, ok := users[id]
        if !ok {
            http.Error(w, "User not found", http.StatusNotFound)
            return
        }
        w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
        json.NewEncoder(w).Encode(user)
    })

    // ایجاد کاربر
    mux.HandleFunc("POST /users", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        var user User
        if err := json.NewDecoder(r.Body).Decode(&user); err != nil {
            http.Error(w, "Invalid input", http.StatusBadRequest)
            return
        }
        user.ID = len(users) + 1
        users[user.ID] = user
        w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
        w.WriteHeader(http.StatusCreated)
        json.NewEncoder(w).Encode(user)
    })

    http.ListenAndServe(":8080", mux)
}

5.4. بهترین شیوه‌ها

کدهای وضعیت مناسب:
- 200: موفقیت.
- 201: ایجاد موفقیت‌آمیز.
- 400: ورودی نامعتبر.
- 404: منبع یافت نشد.
نسخه‌بندی: از /v1/users برای نسخه‌بندی API استفاده کنید.

HATEOAS: لینک‌های مرتبط را در پاسخ‌ها قرار دهید:

{
    "id": 1,
    "name": "Ali",
    "links": {
        "self": "/users/1"
    }
}

مدیریت خطا:

{
    "error": "Invalid input",
    "details": "Name is required"
}

5.5. نکات پیشرفته

احراز هویت: از JWT یا OAuth2 استفاده کنید.

Rate Limiting: برای جلوگیری از سوءاستفاده:

func rateLimit(next http.Handler) http.Handler {
    // پیاده‌سازی محدودیت
}

Pagination:

limit := r.URL.Query().Get("limit")
offset := r.URL.Query().Get("offset")

5.6. خطاهای رایج

عدم استفاده از کدهای وضعیت مناسب.
نادیده گرفتن اعتبارسنجی ورودی.

6. WebSocket

6.1. مفهوم

WebSocket پروتکلی برای ارتباط دوطرفه و بلادرنگ بین سرور و کلاینت است. پکیج github.com/gorilla/websocket ابزار محبوبی در Go است.

6.2. نصب

go get -u github.com/gorilla/websocket

6.3. پیاده‌سازی

package main

import (
    "log"
    "net/http"
    "github.com/gorilla/websocket"
)

var upgrader = websocket.Upgrader{
    ReadBufferSize:  1024,
    WriteBufferSize: 1024,
    CheckOrigin: func(r *http.Request) bool {
        return true // در تولید محدود کنید
    },
}

func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    conn, err := upgrader.Upgrade(w, r, nil)
    if err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }
    defer conn.Close()

    for {
        msgType, msg, err := conn.ReadMessage()
        if err != nil {
            log.Println(err)
            return
        }
        log.Printf("Received: %s", msg)
        err = conn.WriteMessage(msgType, msg)
        if err != nil {
            log.Println(err)
            return
        }
    }
}

func main() {
    http.HandleFunc("/ws", handler)
    log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", nil))
}

6.4. نکات پیشرفته

مدیریت اتصال‌ها: از نقشه‌ای برای ذخیره اتصال‌های فعال استفاده کنید:
```
var clients = make(map[*websocket.Conn]bool)
var mutex = &sync.Mutex{}
```

پخش پیام:

func broadcast(msg []byte) {
    mutex.Lock()
    defer mutex.Unlock()
    for client := range clients {
        client.WriteMessage(websocket.TextMessage, msg)
    }
}

Heartbeat: برای بررسی زنده بودن کلاینت‌ها از ping/pong استفاده کنید.

6.5. خطاهای رایج

عدم بستن اتصال‌ها.
محدود نکردن CheckOrigin در تولید.

7. کلاینت HTTP

7.1. مفهوم

کلاینت HTTP برای ارسال درخواست‌ها به سرورهای دیگر استفاده می‌شود.

7.2. ارسال درخواست‌ها

GET

resp, err := http.Get("https://api.example.com/data")
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}
defer resp.Body.Close()
body, err := io.ReadAll(resp.Body)
fmt.Println(string(body))

POST

data := []byte(`{"name":"Ali"}`)
resp, err := http.Post("https://api.example.com/users", "application/json", bytes.NewBuffer(data))
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}
defer resp.Body.Close()

7.3. کلاینت سفارشی

client := &http.Client{
    Timeout: 10 * time.Second,
}
req, err := http.NewRequest("GET", "https://api.example.com/data", nil)
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}
req.Header.Set("Authorization", "Bearer token")
resp, err := client.Do(req)

7.4. نکات پیشرفته

مدیریت خطا:

if resp.StatusCode != http.StatusOK {
    log.Printf("Unexpected status: %s", resp.Status)
}

Retry:

for i := 0; i < 3; i++ {
    resp, err := client.Do(req)
    if err == nil && resp.StatusCode == http.StatusOK {
        return resp, nil
    }
    time.Sleep(time.Second * time.Duration(i+1))
}

7.5. خطاهای رایج

عدم بستن resp.Body.
نادیده گرفتن خطاهای شبکه.

8. امنیت در HTTP

8.1. CORS

برای اجازه دسترسی از دامنه‌های دیگر:

func corsMiddleware(next http.Handler) http.Handler {
    return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        w.Header().Set("Access-Control-Allow-Origin", "*")
        w.Header().Set("Access-Control-Allow-Methods", "GET, POST, PUT, DELETE")
        w.Header().Set("Access-Control-Allow-Headers", "Content-Type, Authorization")
        if r.Method == http.MethodOptions {
            return
        }
        next.ServeHTTP(w, r)
    })
}

8.2. CSRF

برای جلوگیری از حملات CSRF:

از توکن‌های CSRF استفاده کنید:

token := generateCSRFToken()
http.SetCookie(w, &http.Cookie{Name: "csrf_token", Value: token})

بررسی توکن در درخواست‌های POST:

if r.FormValue("csrf_token") != expectedToken {
    http.Error(w, "Invalid CSRF token", http.StatusForbidden)
}

8.3. TLS

برای فعال‌سازی HTTPS:

http.ListenAndServeTLS(":443", "cert.pem", "key.pem", nil)

ایجاد گواهی:

openssl req -x509 -newkey rsa:4096 -keyout key.pem -out cert.pem -days 365 -nodes

8.4. نکات پیشرفته

HSTS: برای اجبار HTTPS:

w.Header().Set("Strict-Transport-Security", "max-age=31536000; includeSubDomains")

Content Security Policy (CSP):

w.Header().Set("Content-Security-Policy", "default-src 'self'")

OWASP: از استانداردهای OWASP برای امنیت API استفاده کنید.

8.5. خطاهای رایج

اجازه CORS بیش از حد باز.
عدم استفاده از TLS در تولید.

9. بهترین شیوه‌ها و نکات

ساختار پروژه:

/myapp
├── /handlers
├── /models
├── /middleware
├── main.go

مدیریت خطا: همیشه خطاها را به صورت استاندارد برگردانید.
پروفایلینگ: از pprof برای بررسی عملکرد سرور استفاده کنید.

تست: تست‌های واحد و یکپارچگی برای API‌ها بنویسید:

func TestHandler(t *testing.T) {
    req := httptest.NewRequest(http.MethodGet, "/", nil)
    w := httptest.NewRecorder()
    handler(w, req)
    if w.Code != http.StatusOK {
        t.Errorf("Expected status 200, got %d", w.Code)
    }
}

مستندسازی: از ابزارهایی مثل Swagger برای مستندسازی API استفاده کنید.

10. نتیجه‌گیری

این جزوه تمام جنبه‌های برنامه‌نویسی شبکه و HTTP در Go را با جزئیات کامل پوشش داد. از ساخت سرورهای ساده تا پیاده‌سازی REST API، WebSocket، و امنیت، هر بخش با مثال‌های عملی و نکات پیشرفته ارائه شد. برای یادگیری عمیق‌تر:

مستندات رسمی: https://golang.org/doc/
کتاب “Building RESTful Web Services with Go”
تمرین با پروژه‌های واقعی مثل ساخت API یا برنامه‌های بلادرنگ

This site is open source. Improve this page.