Go 装饰器模式在 API 服务程序中的使用

Golang 开发 API server

  Go 语言是由谷歌主导并开源的编程语言，和 C 语言有不少相似之处，都强调执行效率，语言结构尽量简单，也都主要用来解决相对偏底层的问题。因为 Go 简洁的语法、较高的开发效率和 goroutine，有一段时间也在 Web 开发上颇为流行。由于工作的关系，我最近也在用 Go 开发 API 服务。但对于 Golang 这种奉行极简主义的语言，如何提高代码复用率就会成为一个很大的挑战，API server 中的大量接口很可能有完全一致的逻辑，如果不解决这个问题，代码会变得非常冗余和难看。

Python 中的装饰器

  在 Python 中，装饰器功能非常好的解决了这个问题，下面的伪代码中展示了一个例子，检查 token 的逻辑放在了装饰器函数 check_token 里，在接口函数上加一个 @check_token 就可以在进入接口函数逻辑前，先检查 token 是否有效。虽然说不用装饰器一样可以将公共逻辑抽取出来，但是调用还是要写在每个接口函数的函数体里，侵入性明显大于使用装饰器的方式。

# 装饰器函数，用来检查客户端的 token 是否有效。
def check_token(): 
    ...

@check_token
# 接口函数，用来让用户登陆。
def login():
    ...

@check_token
# 接口函数，查询用户信息。
def get_user():
    ...

Go 中装饰器的应用

  Go 语言也是可以使用相同的思路来解决这个问题的，但因为 Go 没有提供象 Python 一样便利的语法支持，所以很难做到像 Python 那样漂亮，不过我觉得解决问题才是更重要的，让我们一起来看看是如何做到的吧。

  以下的 API 服务代码示例是基于 Gin-Gonic 框架，对 Gin 不太熟悉的朋友，可以参考我之前翻译的一篇文章：如何使用 Gin 和 Gorm 搭建一个简单的 API 服务器 （一）
  本文中的代码为了方便展示，我做了些简化，完整版见于 https://github.com/blackpiglet/go-api-example

简单示例

  Go 语言实现装饰器的道理并不复杂，CheckParamAndHeader 实现了一个高阶函数，入参 h 是 gin 的基本函数类型 gin.HandlerFunc。返回值是一个匿名函数，类型也是 gin.HandlerFunc。CheckParamAndHeader 中除了运行自己的代码，也调用了作为入参传递进来的 h 函数。

package main

import (
        "fmt"

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

func CheckParamAndHeader(h gin.HandlerFunc) gin.HandlerFunc {
        return func(c *gin.Context) {
                header := c.Request.Header.Get("token")
                if header == "" {
                        c.JSON(200, gin.H{
                                "code":   3,  
                                "result": "failed",
                                "msg":    ". Missing token",
                        })  
                        return
                }   
        }   
}

func Login(c *gin.Context) {
        c.JSON(200, gin.H{
                "code":   0,  
                "result": "success",
                "msg":    "验证成功",
        })  
}

func main() {
        r := gin.Default()
        r.POST("/v1/login", CheckParamAndHeader(Login))
        r.Run(":8080")
}

装饰器的 pipeline

  装饰器的功能已经实现了，但如果接口函数需要调用多个装饰，那么函数套函数，还是比较乱，可以写一个装饰器处理函数来简化代码，将装饰器及联起来，这样代码变得简洁了不少。

package main

import (
    "fmt"

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

func Decorator(h gin.HandlerFunc, decors ...HandlerDecoratored) gin.HandlerFunc {
    for i := range decors {
        d := decors[len(decors)-1-i] // iterate in reverse
        h = d(h)
    }
    return h
}

func CheckParamAndHeader(h gin.HandlerFunc) gin.HandlerFunc {
    return func(c *gin.Context) {
        header := c.Request.Header.Get("token")
        if header == "" {
            c.JSON(200, gin.H{
                "code":   3,
                "result": "failed",
                "msg":    ". Missing token",
            })
            return
        }
    }
}

func CheckParamAndHeader_1(h gin.HandlerFunc) gin.HandlerFunc {
    return func(c *gin.Context) {
        header := c.Request.Header.Get("auth")
        if header == "" {
            c.JSON(200, gin.H{
                "code":   3,
                "result": "failed",
                "msg":    ". Missing auth",
            })
            return
        }
    }
}

func Login(c *gin.Context) {
    c.JSON(200, gin.H{
        "code":   0,
        "result": "success",
        "msg":    "验证成功",
    })
}

func main() {
    r := gin.Default()
    r.POST("/v1/login", Decorator(CheckParamAndHeader, CheckParamAndHeader_1, Login))
    r.Run(":8080")
}

根据接口名称判断用户是否有权限访问

  API 服务程序可能会需要判断用户是否有权限访问接口，如果使用了 MVC 模式，就需要根据接口所在的 module 和接口自己的名称来判断用户能否访问，这就要求在装饰器函数中知道被调用的接口函数名称是什么，这点可以通过 Go 自带的 runtime 库来实现。

package main

import (
    "fmt"
    "runtime"
    "strings"

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

func Decorator(h gin.HandlerFunc, decors ...HandlerDecoratored) gin.HandlerFunc {
    for i := range decors {
        d := decors[len(decors)-1-i] // iterate in reverse
        h = d(h)
    }
    return h
}

func CheckParamAndHeader(h gin.HandlerFunc) gin.HandlerFunc {
    return func(c *gin.Context) {
        header := c.Request.Header.Get("token")
        if header == "" {
            c.JSON(200, gin.H{
                "code":   3,
                "result": "failed",
                "msg":    "Missing token",
            })
            return
        }
    }
}

func CheckPermission(h gin.HandlerFunc) gin.HandlerFunc {
    return func(c *gin.Context) {
        function_name_str := runtime.FuncForPC(reflect.ValueOf(input).Pointer()).Name()

        function_name_array := strings.Split(function_name_str, "/")
        module_method := strings.Split(function_name_array[len(function_name_array)-1], ".")
        module := module_method[0]
        method := module_method[1]

        if module != "Login" {
            c.JSON(200, gin.H{
                "code":   2,
                "result": "failed",
                "msg":    "No permission",
            })
            return
        }
    }
}

func Login(c *gin.Context) {
    c.JSON(200, gin.H{
        "code":   0,
        "result": "success",
        "msg":    "验证成功",
    })
}

func main() {
    r := gin.Default()
    r.POST("/v1/login", Decorator(CheckParamAndHeader, CheckPermission, Login))
    r.Run(":8080")
}

向装饰器函数传参

  接口可能会有要求客户端必须传某些特定的参数或者消息头，而且很可能每个接口的必传参数都不一样，这就要求装饰器函数可以接收参数，不过我目前还没有找到在 pipeline 的方式下传参的方法，只能使用最基本的方式。

package main

import (
    "fmt"
    "runtime"
    "strconv"
    "strings"

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

func CheckParamAndHeader(input gin.HandlerFunc, http_params ...string) gin.HandlerFunc {
    return func(c *gin.Context) {
        http_params_local := append([]string{"param:user_id", "header:token"}, http_params...)
        required_params_str := strings.Join(http_params_local, ", ")
        required_params_str = "Required parameters include: " + required_params_str
        fmt.Println(http_params_local, required_params_str, len(http_params_local))

        for _, v := range http_params_local {
            ret := strings.Split(v, ":")

            switch ret[0] {
            case "header":
                header := c.Request.Header.Get(ret[1])

                if header == "" {
                    c.JSON(200, gin.H{
                        "code":   3,
                        "result": "failed",
                        "msg":    required_params_str + ". Missing " + v,
                    })
                    return
                }
            case "param":
                _, err := c.GetQuery(ret[1])
                if err == false {
                    c.JSON(200, gin.H{
                        "code":   3,
                        "result": "failed",
                        "msg":    required_params_str + ". Missing " + v,
                    })
                    return

                }
            case "body":
                body_param := c.PostForm(ret[1])

                if body_param == "" {
                    c.JSON(200, gin.H{
                        "code":   3,
                        "result": "failed",
                        "msg":    required_params_str + ". Missing " + v,
                    })
                    return
                }
            default:
                fmt.Println("Unsupported checking type: %s", ret[0])
            }
        }
        input(c)
    }
}

func CheckPermission(h gin.HandlerFunc) gin.HandlerFunc {
    return func(c *gin.Context) {
        function_name_str := runtime.FuncForPC(reflect.ValueOf(input).Pointer()).Name()

        function_name_array := strings.Split(function_name_str, "/")
        module_method := strings.Split(function_name_array[len(function_name_array)-1], ".")
        module := module_method[0]
        method := module_method[1]

        if module != "Login" {
            c.JSON(200, gin.H{
                "code":   2,
                "result": "failed",
                "msg":    "No permission",
            })
            return
        }
    }
}

func Login(c *gin.Context) {
    c.JSON(200, gin.H{
        "code":   0,
        "result": "success",
        "msg":    "验证成功",
    })
}

func main() {
    r := gin.Default()
    r.POST("/v1/login", CheckParamAndHeader(CheckPermission(Login), "body:password", "body:name"))
    r.Run(":8080")
}

  到目前为止，已经实现了我对 API 服务器的基本需求，如果大家有更好的实现方式，烦请赐教，有什么我没想到的需求，也欢迎留言讨论。

  本文主要参考以下两篇文章：
  GO语言的修饰器编程
  Decorated functions in Go
  尤其推荐左耳朵耗子的 GO语言的修饰器编程，里面还谈到了装饰器的范型，让装饰器更加通用。