15.6. 在 Web 应用中使用模板

以下程序是用 100 行以内代码实现可行的 wiki 网页应用，它由一组页面组成，用于阅读、编辑和保存。它是来自 Go 网站 codelab 的 wiki 制作教程，我所知的最好的 Go 教程之一，非常值得进行完整的实验，以见证并理解程序是如何被构建起来的（https://golang.org/doc/articles/wiki/）。这里，我们将以自顶向下的视角，从整体上给出程序的补充说明。程序是网页服务器，它必须从命令行启动，监听某个端口，例如 8080。浏览器可以通过请求 URL 阅读 wiki 页面的内容，例如：http://localhost:8080/view/page1。

接着，页面的文本内容从一个文件中读取，并显示在网页中。它包含一个超链接，指向编辑页面（http://localhost:8080/edit/page1）。编辑页面将内容显示在一个文本域中，用户可以更改文本，点击“保存”按钮保存到对应的文件中。然后回到阅读页面显示更改后的内容。如果某个被请求阅读的页面不存在（例如：http://localhost:8080/edit/page999），程序可以作出识别，立即重定向到编辑页面，如此新的 wiki 页面就可以被创建并保存。

wiki 页面需要一个标题和文本内容，它在程序中被建模为如下结构体，Body 字段存放内容，由字节切片组成。

type Page struct {
    Title string
    Body  []byte
}

为了在可执行程序之外维护 wiki 页面内容，我们简单地使用了文本文件作为持久化存储。程序、必要的模板和文本文件可以在 wiki中找到。

示例 15.12 wiki.go

package main

import (
    "net/http"
    "io/ioutil"
    "log"
    "regexp"
    "text/template"
)

const lenPath = len("/view/")

var titleValidator = regexp.MustCompile("^[a-zA-Z0-9]+$")
var templates = make(map[string]*template.Template)
var err error

type Page struct {
    Title string
    Body  []byte
}

func init() {
    for _, tmpl := range []string{"edit", "view"} {
        templates[tmpl] = template.Must(template.ParseFiles(tmpl + ".html"))
    }
}

func main() {
    http.HandleFunc("/view/", makeHandler(viewHandler))
    http.HandleFunc("/edit/", makeHandler(editHandler))
    http.HandleFunc("/save/", makeHandler(saveHandler))
    err := http.ListenAndServe("localhost:8080", nil)
    if err != nil {
        log.Fatal("ListenAndServe: ", err.Error())
    }
}

func makeHandler(fn func(http.ResponseWriter, *http.Request, string)) http.HandlerFunc {
    return func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        title := r.URL.Path[lenPath:]
        if !titleValidator.MatchString(title) {
            http.NotFound(w, r)
            return
        }
        fn(w, r, title)
    }
}

func viewHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request, title string) {
    p, err := load(title)
    if err != nil { // page not found
        http.Redirect(w, r, "/edit/"+title, http.StatusFound)
        return
    }
    renderTemplate(w, "view", p)
}

func editHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request, title string) {
    p, err := load(title)
    if err != nil {
        p = &Page{Title: title}
    }
    renderTemplate(w, "edit", p)
}

func saveHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request, title string) {
    body := r.FormValue("body")
    p := &Page{Title: title, Body: []byte(body)}
    err := p.save()
    if err != nil {
        http.Error(w, err.Error(), http.StatusInternalServerError)
        return
    }
    http.Redirect(w, r, "/view/"+title, http.StatusFound)
}

func renderTemplate(w http.ResponseWriter, tmpl string, p *Page) {
    err := templates[tmpl].Execute(w, p)
    if err != nil {
        http.Error(w, err.Error(), http.StatusInternalServerError)
    }
}

func (p *Page) save() error {
    filename := p.Title + ".txt"
    // file created with read-write permissions for the current user only
    return ioutil.WriteFile(filename, p.Body, 0600)
}

func load(title string) (*Page, error) {
    filename := title + ".txt"
    body, err := ioutil.ReadFile(filename)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    return &Page{Title: title, Body: body}, nil
}

让我们来通读代码：

• 首先导入必要的包。由于我们在构建网页服务器，http 当然是必须的。不过还导入了 io/ioutil 来方便地读写文件，regexp 用于验证输入标题，以及 template 来动态创建 html 文档。
• 为避免黑客构造特殊输入攻击服务器，我们用如下正则表达式检查用户在浏览器上输入的 URL（同时也是 wiki 页面标题）：

  var titleValidator = regexp.MustCompile("^[a-zA-Z0-9]+$")
  

  makeHandler 会用它对请求管控。

• 必须有一种机制把 Page 结构体数据插入到网页的标题和内容中，可以利用 template 包通过如下步骤完成：

  1. 先在文本编辑器中创建 html 模板文件，例如 view.html：

     <h1>{{.Title |html}}</h1>
     <p>[<a href="/edit/{{.Title |html}}">edit</a>]</p>
     <div>{{printf "%s" .Body |html}}</div>
     

     把要插入的数据结构字段放在 {{ 和 }} 之间，这里是把 Page 结构体数据 {{.Title |html}} 和 {{printf "%s" .Body |html}} 插入页面（当然可以是非常复杂的 html，但这里尽可能地简化了，以突出模板的原理。）（{{.Title |html}} 和 {{printf "%s" .Body |html}} 语法说明详见后续章节）。

  2. template.Must(template.ParseFiles(tmpl + ".html")) 把模板文件转换为 *template.Template 类型的对象，为了高效，在程序运行时仅做一次解析，在 init() 函数中处理可以方便地达到目的。所有模板对象都被保持在内存中，存放在以 html 文件名作为索引的 map 中：

     templates = make(map[string]*template.Template)
     

     此种技术被称为模板缓存，是推荐的最佳实践。

  3. 为了真正从模板和结构体构建出页面，必须使用：

     templates[tmpl].Execute(w, p)
     

     它基于模板执行，用 Page 结构体对象 p 作为参数对模板进行替换，并写入 ResponseWriter 对象 w。必须检查该方法的 error 返回值，万一有一个或多个错误，我们可以调用 http.Error 来明示。在我们的应用程序中，这段代码会被多次调用，所以把它提取为单独的函数 renderTemplate。

• 在 main() 中网页服务器用 ListenAndServe 启动并监听 8080 端口。但正如 15.2节 那样，需要先为紧接在 URL localhost:8080/ 之后， 以view, edit 或 save 开头的 url 路径定义一些处理函数。在大多数网页服务器应用程序中，这形成了一系列 URL 路径到处理函数的映射，类似于 Ruby 和 Rails，Django 或 ASP.NET MVC 这样的 MVC 框架中的路由表。请求的 URL 与这些路径尝试匹配，较长的路径被优先匹配。如不与任何路径匹配，则调用 / 的处理程序。

  在此定义了 3 个处理函数，由于包含重复的启动代码，我们将其提取到单独的 makeHandler 函数中。这是一个值得研究的特殊高阶函数：其参数是一个函数，返回一个新的闭包函数：

  func makeHandler(fn func(http.ResponseWriter, *http.Request, string)) http.HandlerFunc {
    return func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        title := r.URL.Path[lenPath:]
        if !titleValidator.MatchString(title) {
            http.NotFound(w, r)
            return
        }
        fn(w, r, title)
    }
  }
  

• 闭包封闭了函数变量 fn 来构造其返回值。但在此之前，它先用 titleValidator.MatchString(title) 验证输入标题 title 的有效性。如果标题包含了字母和数字以外的字符，就触发 NotFound 错误（例如：尝试 localhost:8080/view/page++）。viewHandler，editHandler 和 saveHandler 都是传入 main() 中 makeHandler 的参数，类型必须都与 fn 相同。

• viewHandler 尝试按标题读取文本文件，这是通过调用 load() 函数完成的，它会构建文件名并用 ioutil.ReadFile 读取内容。如果文件存在，其内容会存入字符串中。一个指向 Page 结构体的指针按字面量被创建：&Page{Title: title, Body: body}。

  另外，该值和表示没有 error 的 nil 值一起返回给调用者。然后在 renderTemplate 中将该结构体与模板对象整合。

  万一发生错误，也就是说 wiki 页面在磁盘上不存在，错误会被返回给 viewHandler，此时会自动重定向，跳转请求对应标题的编辑页面。

• editHandler 基本上也差不多：尝试读取文件，如果存在则用“编辑”模板来渲染；万一发生错误，创建一个新的包含指定标题的 Page 对象并渲染。

• 当在编辑页面点击“保存”按钮时，触发保存页面内容的动作。按钮须放在 html 表单中，它开头是这样的：

  <form action="/save/{{.Title |html}}" method="POST">
  

  这意味着，当提交表单到类似 http://localhost/save/{Title} 这样的 URL 格式时，一个 POST 请求被发往网页服务器。针对这样的 URL 我们已经定义好了处理函数：saveHandler()。在 request 对象上调用 FormValue() 方法，可以提取名称为 body 的文本域内容，用这些信息构造一个 Page 对象，然后尝试通过调用 save() 方法保存其内容。万一运行失败，执行 http.Error 以将错误显示到浏览器。如果保存成功，重定向浏览器到该页的阅读页面。save() 函数非常简单，利用 ioutil.WriteFile()，写入 Page 结构体的 Body 字段到文件 filename 中，之后会被用于模板替换占位符 {{printf "%s" .Body |html}}。

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