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# 19｜提效（上）：实现调试模式加速开发效率
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你好，我是轩脉刃。
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上一节课我们把前端Vue融合进hade框架中，让框架能直接通过命令行启动包含前端和后端的一个应用，今天继续思考优化。
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在使用Vue的时候，你一定使用过 `npm run dev` 这个命令，为前端开启调试模式，在这个模式下，只要你修改了src下的文件，编译器就会自动重新编译，并且更新浏览器页面上的渲染。这种调试模式，为开发者提高了不少开发效率。
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那这种调试模式能否应用到Golang后端，让前后端都开启这种调试模式，来进一步提升我们开发应用的效率呢？接下来两节课，我们就来尝试实现这种调试模式。
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## 方案思考和设计
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先来思考下调试模式应该怎么设计？因为分为前端和后端，关于Vue前端，既然已经有了 `npm run dev` 这种调试模式，自然可以直接使用这种方式，要改的主要就是后端。
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对于后端Golang代码，Golang本身并没有提供任何调试模式的方式进行代码调试，**只能先通过go build 编译出二进制文件，通过运行二进制文件再启动服务**。那我们如何实现刚才的想法，一旦修改代码源文件，就能重新编译运行呢？
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相信你一定很快想到了之前实现过配置文件的热更新。在第16章开发配置服务的时候，我们使用了 [fsnotify](https://github.com/fsnotify/fsnotify) 库，来对配置目录下的所有文件进行变更监听，一旦修改了配置目录下的文件，就重新更新内存中的配置文件map。
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那这里是否可以如法炮制，将 AppPath 目录下的文件也进行监听呢？一旦这个目录下的文件有了变更，就重新编译运行后端服务？
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是的，原理可行，我们完全可以按照这种想法来构想一下。现在假设我们**监听了后端文件，能变更调试后端服务，也能通过Vue自带命令调试前端**，但这里又遇到难点了，如果需要前后端服务同时调试呢？
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前端启动调试模式的方式和我们之前的编译方式完全不一样，它是直接启动一个端口来服务，并没有在dist下生成最终编译文件。这样，我们上一章设计的后端直接代理最终编译文件的方法就无法使用了。怎么办？
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虽然过程不一样，但启动后的行为是差不多的。后端，实现了监听文件重新编译启动后，也是启动了一个进程来提供服务。思考到这里，自然而然，我们就想到**是否能在前端和后端服务的前面，设计一个反向代理proxy服务呢**？
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让所有外部请求进入这个反响代理服务，然后由反向代理服务进行代理分发，前端请求分发到前端进程，后端请求分发到后端进程。
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方案思路很流畅，我们来看如何实现。
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## 实现技术难点分析
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先攻坚最关键的技术难点，如何实现反向代理。
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所谓反向代理，就是能将一个请求按照条件分发到不同的服务中去。在Golang中的net/http/httputil 包中提供了ReverseProxy 这么一个数据结构，它是实现整个反向代理的关键。
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我们使用命令 `go doc net/http/httputil.ReverseProxy` 看下这个数据结构的定义，每个字段的说明我详细写在代码注释里面了：
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```go
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// 反向代理
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type ReverseProxy struct {
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// Director这个函数传入的参数是新复制的一个请求，我们可以修改这个请求
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// 比如修改请求的请求Host或者请求URL等
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Director func(*http.Request)
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// Transport 代表底层的连接池设置，比如连接最长保持多久等
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// 如果不填的话，则使用默认的设置
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Transport http.RoundTripper
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// FlushInterval表示多久将下游的response的数据拷贝到proxy的response
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FlushInterval time.Duration
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// ErrorLog 表示错误日志打印的句柄
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ErrorLog *log.Logger
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// BufferPool表示将下游response拷贝到proxy的response的时候使用的缓冲池大小
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BufferPool BufferPool
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// ModifyResponse 函数表示，如果要将下游的response内容进行修改，再传递给proxy
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// 的response，这个函数就可以进行设置，但是如果这个函数返回了error，则将response
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// 传递进入ErrorHandler，否则使用默认设置
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ModifyResponse func(*http.Response) error
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// ErrorHandler 处理ModifyResponse返回的Error
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ErrorHandler func(http.ResponseWriter, *http.Request, error)
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}
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```
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这里我着重解释一下这次会使用到的三个字段 Director、ModifyResponse、ErrorHandler，Director是必须填写的，而ModifyResponse、ErrorHandler是可选的。
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**Director的参数是请求，表示如何对请求进行转发**。最简单的，我们可以修改请求的目标Host，将请求转发到后端的服务。具体如何使用，可以看net/http/httputil库带的NewSingleHostReverseProxy方法，它将请求转发给后端target地址的时候，直接将request的scheme、host、path 都进行了替换。这个方法也是后面我们经常要用到的。
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```go
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// 将原先的请求转发到target地址
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func NewSingleHostReverseProxy(target *url.URL) *ReverseProxy {
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targetQuery := target.RawQuery
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// 设置director
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director := func(req *http.Request) {
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// 将原先的request替换scheme, host，path。
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req.URL.Scheme = target.Scheme
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req.URL.Host = target.Host
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req.URL.Path, req.URL.RawPath = joinURLPath(target, req.URL)
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...
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}
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return &ReverseProxy{Director: director}
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}
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```
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其次是**ModifyResponse字段**，在下游response要拷贝给上游proxy的response的时候，会使用到它代表的函数，如果我们要对下游的返回数据进行修改，就可以设置这个字段。
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```go
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ModifyResponse func(*http.Response) error
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```
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这个字段的参数就只有一个，http.Response指针，代表的是下游返回给上游的返回结构，我们可以对这个指针的内容进行操作。而返回值error，代表操作的结果，如果在操作过程中出现错误，会返回error。
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返回的error，就会进入**第三个字段函数 ErrorHandler**中。
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```go
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ErrorHandler func(http.ResponseWriter, *http.Request, error)
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```
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ErrorHandler有三个参数，responseWriter是新proxy的reponse的写句柄，request 是Director修改后给下游的request，而error则是ModifyResponse处理后的error。
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了解清楚这三个字段函数中每个参数和返回值是非常重要的，这样才能准确地使用这些字段。下面我们就活学活用这个ReverseProxy。
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**使用ReverseProxy作为反向代理，那么对应的路由规则是什么样的呢？什么样的请求进入后端，什么样的请求进入前端呢**？这里我们需要再思考下。
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还记得么，在上一节课增加前端代码Vue进入hade框架中的时候，我们使用了一个中间件static，来将请求按照规则进行分发：如果请求地址在dist目录中存在，返回对应的请求文件，而如果请求地址在dist目录中不存在，就什么都不做，进行后续的路由规则判定。
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但是在调试模式下，并没有前端编译环境，那我们怎么判断这个请求是进入前端，还是进入后端呢？这里是一个比较难的点。
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可以反过来做。**一个请求到了，直接先请求一下后端服务，如果后端发现请求不存在，返回404 Not Found之后， 我们再将请求再请求到前端服务**，就可以完美解决这个问题。这里用到刚才学习的 ReverseProxy 结构里面的 Director。
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在Director中，将请求设置为转发给后端服务。这样当后端服务查找到路由不存在，返回404的时候，我们是能在 ModifyResponse 中获取到后端返回的StatusCode的。之后再判断如果为404，让 ModifyResponse 返回一个自定义的 NotFoundErr。
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一旦ModifyResponse返回了Error，就会进入到 ErrorHandler 函数中，在这个函数中，我们判断一下参数中的error是否是之前定义的NotFoundErr，如果是的话，就再用NewSingleHostReverseProxy来创建一个前端的Proxy，将这个请求代理到前端服务中。
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把这段实现的网关服务逻辑翻译成代码，在framework/command/dev.go中：
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```go
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// 重新启动一个proxy网关
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func (p *Proxy) newProxyReverseProxy(frontend, backend *url.URL) *httputil.ReverseProxy {
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...
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// 先创建一个后端服务的directory
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director := func(req *http.Request) {
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req.URL.Scheme = backend.Scheme
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req.URL.Host = backend.Host
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}
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// 定义一个NotFoundErr
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NotFoundErr := errors.New("response is 404, need to redirect")
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return &httputil.ReverseProxy{
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Director: director, // 先转发到后端服务
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ModifyResponse: func(response *http.Response) error {
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// 如果后端服务返回了404，我们返回NotFoundErr 会进入到errorHandler中
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if response.StatusCode == 404 {
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return NotFoundErr
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}
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return nil
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},
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ErrorHandler: func(writer http.ResponseWriter, request *http.Request, err error) {
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// 判断 Error 是否为NotFoundError, 是的话则进行前端服务的转发，重新修改writer
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if errors.Is(err, NotFoundErr) {
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httputil.NewSingleHostReverseProxy(frontend).ServeHTTP(writer, request)
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}
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}}
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}
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```
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## command 设计
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思考清楚了技术难点，我们就可以开始设计命令了。这里为我们的框架重新定义一个dev一级命令，这个命令专门是调试模式，没有什么实际的作用，只是显示帮助信息。而它下面有三个二级命令：dev frontend 调试前端、dev backend 调试后端、dev all 前后端同时调试。
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```go
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./hade dev //显示帮助信息
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./hade dev frontend // 调试前端
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./hade dev backend // 调试后端
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./hade dev all // 显示所有
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```
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在定义工具命令的时候，如果遇到有前端和后端的，我们应该统一在命令中使用关键字 frontend 和 backend 分别代表前后端，这样可以给使用者不断加深强调这两个关键字，这样我们在使用命令的时候，就能很快反应出前后端对应的命令了。
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创建一个 framework/command/dev.go 来存放这个调试命令：
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```go
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// 初始化Dev命令
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func initDevCommand() *cobra.Command {
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devCommand.AddCommand(devBackendCommand)
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devCommand.AddCommand(devFrontendCommand)
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devCommand.AddCommand(devAllCommand)
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return devCommand
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}
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// devCommand 为调试模式的一级命令
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var devCommand = &cobra.Command{
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Use: "dev",
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Short: "调试模式",
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RunE: func(c *cobra.Command, args []string) error {
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c.Help()
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return nil
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},
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}
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// devBackendCommand 启动后端调试模式
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var devBackendCommand = &cobra.Command{
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Use: "backend",
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Short: "启动后端调试模式",
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RunE: func(c *cobra.Command, args []string) error {
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...
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},
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}
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// devFrontendCommand 启动前端调试模式
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var devFrontendCommand = &cobra.Command{
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Use: "frontend",
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Short: "前端调试模式",
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RunE: func(c *cobra.Command, args []string) error {
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...
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},
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}
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// 同时启动前端和后端调试
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var devAllCommand = &cobra.Command{
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Use: "all",
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Short: "同时启动前端和后端调试",
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RunE: func(c *cobra.Command, args []string) error {
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|
...
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|
},
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|
}
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```
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同时在 framework/command/kernel.go 中，我们加上dev的命令：
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|
```go
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// 框架核心命令
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func AddKernelCommands(root *cobra.Command) {
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|
...
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// dev 调试命令
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root.AddCommand(initDevCommand())
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```
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## proxy 类的设计
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定义了dev 命令的设计，我们再思考一下它如何实现。首先需要一个结构来承担起调试模式所有的逻辑，这里定义为Proxy结构。proxy结构和proxy结构对应的方法我们都存放在 framework/command/dev.go中：
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```go
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// Proxy 代表serve启动的服务器代理
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type Proxy struct {
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|
...
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|
}
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```
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同时定义一个NewProxy方法来初始化这个Proxy结构：
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```go
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func NewProxy(c framework.Container) *Proxy
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|
```
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在初始化proxy的时候，需要容器中的一些服务，比如配置文件服务等，所以这里传递了一个容器的参数。
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这个proxy结构应该有几个方法，按照代理分发的结构示意图，我们要**定义proxy服务需要的方法、前端服务需要的方法和后端服务需要的方法**。
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针对proxy服务，首先需要定义我们在讲反向代理技术难点的时候提到的方法 newProxyReverseProxy，用来创建一个代理前后端的代理ReverseProxy结构。
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|
```go
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func (p *Proxy) newProxyReverseProxy(frontend, backend *url.URL) *httputil.ReverseProxy
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```
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其次，还需要一个启动proxy的方法 startProxy。它的传入参数就直接设置为两个bool，代表是否要开启前端服务的代理、以及是否要开启后端服务的代理。
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|
```go
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func (p *Proxy) startProxy(startFrontend, startBackend bool) error
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|
```
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再来定义前后端服务的方法。明显要有一个方法能启动前端服务、也要有一个方法能启动后端服务：
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```go
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func (p *Proxy) restartFrontend() error
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func (p *Proxy) restartBackend() error
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```
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这里注意一下，前端服务是直接使用 `npm run dev` 命令启动调试模式的，而后端服务是先进行 `go build` 再进行 `go run` ，所以后端服务是需要进行编译的，所以我们还需要一个编译后端服务的方法：
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```go
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func (p *Proxy) rebuildBackend() error
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```
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同时，由于前端服务已经自己有了监控文件变更的逻辑，不需要我们再监控前端文件是否有变更了。而后端服务需要一个函数来监控源码文件的变更：
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```go
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func (p *Proxy) monitorBackend() error
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```
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这个监控文件我们设计为阻塞式的，在for 循环中不断监控文件的变动，所以在调用的时候，如果不需要在这个函数中阻塞，可以开启一个Goroutine进行监听。
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有了这些函数，我们就串联一下上面的command的设计。
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首先前端调试模式，就非常简单，启动一个只带有前端的proxy就行：
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```go
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// devFrontendCommand 启动前端调试模式
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var devFrontendCommand = &cobra.Command{
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...
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RunE: func(c *cobra.Command, args []string) error {
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// 启动前端服务
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proxy := NewProxy(c.GetContainer())
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return proxy.startProxy(true, false)
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},
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}
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```
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其次是后端调试模式，先启动一个Goroutine监听后端文件，再启动一个只有后端的proxy：
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```go
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// devBackendCommand 启动后端调试模式
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var devBackendCommand = &cobra.Command{
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...
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RunE: func(c *cobra.Command, args []string) error {
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proxy := NewProxy(c.GetContainer())
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// 监听后端文件
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go proxy.monitorBackend()
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// 启动只有后端的proxy
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if err := proxy.startProxy(false, true); err != nil {
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return err
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}
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return nil
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},
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}
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```
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而前后端同时调试，则是先启动一个Goroutine监听后端文件，再同时启动监听前后端的proxy：
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```go
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var devAllCommand = &cobra.Command{
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...
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RunE: func(c *cobra.Command, args []string) error {
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proxy := NewProxy(c.GetContainer())
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// 监听后端文件
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go proxy.monitorBackend()
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// 启动前后端同时监听的proxy
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if err := proxy.startProxy(true, true); err != nil {
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return err
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}
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return nil
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},
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}
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```
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今天只在framework/command/目录下增加了一个dev.go文件，代码地址在 [geekbang/19](https://github.com/gohade/coredemo/tree/geekbang/19) 分支上。下节课我们继续完成调试模式的具体实现。
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## 小结
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今天这节课最关键的点就在于ReverseProxy的运用。ReverseProxy是Golang标准库提供的反向代理的实现方式。而反向代理，在实际业务开发过程中实际上是非常好用的。
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比如我们在业务开发过程中很有可能会需要自研网关，来全局代理和监控所有的后端接口；又或者在拆分微服务的时候，需要有一个统一路由层来引导流量。这个ReverseProxy结构的熟练使用就是这些功能的核心关键。
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今天我们为hade框架增加了调试模式，这个模式在很多Golang的框架中是没有的，算是我们的hade框架的一大特色了。大多数框架是依赖于日志进行编译调试。而hade框架之所以能提供这种方便的调试模式，也是依赖于我们前面已经实现的前后端一体、目录服务，配置服务等逻辑。
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在实际工作中，特别在调试的时候，这种调试模式一定能为你带来很大的便利。
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## 思考题
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讲ReverseProxy时，我们的逻辑是先请求后端服务，如果后端服务出现404，再请求前端。这里有两个问题你可以思考下：
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1.可以不可以先请求vue的前端服务，如果前端服务出现404，再请求后端呢？
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2.某些vue确定的请求地址，比如"/app.js", “/” ，是否可以不用走这个先后端服务、再前端服务的逻辑？如果可以，怎么做呢？
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欢迎在留言区分享你的思考。感谢你的收听，如果觉得有收获，也欢迎把今天的内容分享给你身边的朋友，邀他一起学习。我们下节课见～
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