В большинстве случаев веб-приложения взаимодействуют с хранилищами данных. Хранилищем может быть любая база данных, объектное хранилище, файловая система. У каждого есть свой интерфейс взаимодействия. Это большая тема для изучения, поэтому мы опишем базовый принцип работы с хранилищем в веб-приложениях. Для этого воспользуемся хранением данных в памяти Go-приложения.
Хранение данных в памяти Go-приложения
Один из подходов построения архитектуры веб-приложения на Go — это слоеная архитектура. Когда в приложение приходит запрос, он попадает в слой обработчика, далее идет в слой бизнес-логики, а затем в слой хранилища. Если обработчику нужно только прочитать/записать данные из хранилища, то можно перейти в этот слой напрямую из обработчика:
Разберем слой хранения данных на примере заказов в интернет-магазине. Мы реализуем веб-приложение, которое позволит создавать новый заказ и получать о нем информацию.
Веб-приложение будет представлено в виде слоеной архитектуры. Каждый слой будет представлен в виде отдельной структуры. Структура OrderHandler выступит в роли обработчика HTTP-запросов, а структура OrderStorage — в роли хранилища заказов.
Опишем хранилище OrderStorage. Для простоты мы будем хранить всю информацию о заказах в памяти приложения. Для этого используем структуру данных map. Ключом будет идентификатор заказа, а значениями — структуры заказов. Такая архитектура позволит получать и записывать значения за алгоритмическую сложность O(1):
type OrderStorage struct {
orders map[string]Order
}
Структура заказа содержит идентификатор, идентификатор пользователя и список товаров. Для простоты примера мы опустим необходимость указывать количество товаров в заказе:
type Order struct {
ID string
UserID int64
ProductIDs []int64
}
Теперь опишем структуру OrderHandler, которая будет представлять слой обработчика:
type OrderCreatorGetter interface {
CreateOrder(order Order) (string, error)
GetOrder(id string) (Order, error)
}
type OrderHandler struct {
storage OrderCreatorGetter
}
Мы не стали использовать структуру OrderStorage напрямую. Мы описали интерфейс OrderCreatorGetter, который будет представлять общий интерфейс для хранилища. Это позволит в будущем заменить хранилище на другое без кода обработчика. Для этого нам достаточно будет реализовать интерфейс OrderCreatorGetter в новом хранилище.
В итоге мы получили следующее веб-приложение:
package main
import (
"errors"
"fmt"
"github.com/gofiber/fiber/v2"
"github.com/google/uuid"
"github.com/sirupsen/logrus"
)
// Запросы и ответы
type (
CreateOrderRequest struct {
UserID int64 `json:"user_id"`
ProductIDs []int64 `json:"product_ids"`
}
CreateOrderResponse struct {
ID string `json:"id"`
}
GetOrderResponse struct {
ID string `json:"id"`
UserID int64 `json:"user_id"`
ProductIDs []int64 `json:"product_ids"`
}
)
func main() {
orderHandler := &OrderHandler{
storage: &OrderStorage{
orders: make(map[string]Order),
},
}
webApp := fiber.New()
webApp.Post("/orders", orderHandler.CreateOrder)
webApp.Get("/orders/:id", orderHandler.GetOrder)
logrus.Fatal(webApp.Listen(":80"))
}
// Абстрактное хранилище
type OrderCreatorGetter interface {
CreateOrder(order Order) (string, error)
GetOrder(id string) (Order, error)
}
// Обработчик
type OrderHandler struct {
storage OrderCreatorGetter
}
func (h *OrderHandler) CreateOrder(c *fiber.Ctx) error {
var request CreateOrderRequest
if err := c.BodyParser(&request); err != nil {
return fmt.Errorf("body parser: %w", err)
}
order := Order{
ID: uuid.New().String(),
UserID: request.UserID,
ProductIDs: request.ProductIDs,
}
id, err := h.storage.CreateOrder(order)
if err != nil {
return fmt.Errorf("create order: %w", err)
}
return c.JSON(CreateOrderResponse{
ID: id,
})
}
func (h *OrderHandler) GetOrder(c *fiber.Ctx) error {
id := c.Params("id")
order, err := h.storage.GetOrder(id)
if err != nil {
return fmt.Errorf("get order: %w", err)
}
return c.JSON(GetOrderResponse(order))
}
// Модель заказа
type Order struct {
ID string
UserID int64
ProductIDs []int64
}
// Хранилище
type OrderStorage struct {
orders map[string]Order
}
func (o *OrderStorage) CreateOrder(order Order) (string, error) {
o.orders[order.ID] = order
return order.ID, nil
}
// Ошибки
var (
errOrderNotFound = errors.New("order not found")
)
func (o *OrderStorage) GetOrder(id string) (Order, error) {
order, ok := o.orders[id]
if !ok {
return Order{}, errOrderNotFound
}
return order, nil
}
Запускаем веб-приложение и отправляем запрос на сохранение тестовой записи:
curl --location --request POST 'http://localhost/orders' \
--header 'Content-Type: application/json' \
--data-raw '{
"user_id": 222,
"product_ids": [1,2,3]
}'
В ответе получаем идентификатор созданного заказа. Подставляем его в запрос на получение и проверяем, что структура заказа возвращается:
curl -v 'http://localhost/orders/4b49e11e-6f59-432e-9075-3aa429fd935a'
HTTP/1.1 200 OK
{"id":"4b49e11e-6f59-432e-9075-3aa429fd935a","user_id":222,"product_ids":[1,2,3]}
Так мы создали простое веб-приложение на Go, которое хранит данные в памяти приложения. Также мы добавили интерфейс хранилища, чтобы в будущем при необходимости легко заменить хранение в памяти на хранение в любом другом хранилище.
Защита мап с мьютексом
В нашем веб-приложении на Go есть одно упущение, которое может привести к возникновению фатальной ошибки программы. Каждый HTTP-запрос обрабатывается в отдельной горутине в Go-приложениях, что может привести к ситуации, когда несколько горутин одновременно пытаются записать или читать из мапы orders. В этом случае происходит гонка данных — случай, когда две и более параллельные горутины пытаются изменить состояние одной структуры. Когда в Go-приложении возникает гонка данных с мапой, то оно завершается с фатальной ошибкой.
Чтобы избежать этой проблемы, можно использовать мьютексы. Мьютекс - это механизм синхронизации, который позволяет блокировать доступ к критической секции кода, чтобы только одна горутина могла читать или изменять данные в мапе в один момент времени.
Давайте рассмотрим простой пример использования мьютекса:
import "sync"
var (
mu = sync.Mutex{}
i = 0
)
func safeInc() {
mu.Lock()
i++
mu.Unlock()
}
Структура мьютекс предоставляет две функции: заблокировать и разблокировать. В примере выше мы заблокировали секцию инкремента переменной i, что гарантирует изменение переменной только одной горутиной в один момент времени. Такой код безопасен для использования в производственной среде.
Мы узнали, как использовать мьютекс. Давайте перепишем хранилище OrderStorage, чтобы его можно было безопасно использовать при параллельных запросах:
type OrderStorage struct {
mu sync.Mutex
orders map[string]Order
}
func (o *OrderStorage) CreateOrder(order Order) (string, error) {
o.mu.Lock()
defer o.mu.Unlock()
o.orders[order.ID] = order
return order.ID, nil
}
func (o *OrderStorage) GetOrder(id string) (Order, error) {
o.mu.Lock()
defer o.mu.Unlock()
order, ok := o.orders[id]
if !ok {
return Order{}, errOrderNotFound
}
return order, nil
}
Мы добавили блокировки в каждый метод, который читает или пишет в мапу orders. Теперь только одна горутина может изменять или читать данные в мапе в один момент времени, и гонки данных больше не возникает.
Мы более подробно изучим различные механизмы синхронизации в отдельном курсе. Сейчас следует запомнить, что если мапа используется в разных горутинах, то всегда необходимо защищать ее мьютексом.
Выводы
- Веб-приложения используют различные хранилища для хранения данных. В самом простом случае можно хранить данные в памяти Go-приложения
- В Go-приложениях часто используют слоеную архитектуру, когда логика обработчика отделена от логики хранилища
- Зависимости между слоями лучше передавать через интерфейсы. Это позволит легко заменять реализацию зависимости в будущем и при этом не изменять код слоя выше
- Если в веб-приложении в памяти используются переменные, которые могут быть изменены в разных горутинах, то всегда необходимо защищать их мьютексами
Дополнительные материалы
Остались вопросы? Задайте их в разделе «Обсуждение»
Вам ответят команда поддержки Хекслета или другие студенты
- Статья «Как учиться и справляться с негативными мыслями»
- Статья «Ловушки обучения»
- Статья «Сложные простые задачи по программированию»
- Вебинар «Как самостоятельно учиться»
Для полного доступа к курсу нужен базовый план
Базовый план откроет полный доступ ко всем курсам, упражнениям и урокам Хекслета, проектам и пожизненный доступ к теории пройденных уроков. Подписку можно отменить в любой момент.
