mangokit：golang web项目管理工具，使用proto定义http路由和错误

前言

在使用gin框架开发web应用时，需要我们自己手动完成请求到结构体的反序列化，以及发送响应，如下：

func Handler(ctx *gin.Context) {
    user := new(User)
    if err := ctx.ShouldBind(&user); err != nil {
        ...
    }
    
    ...
    resp := serivce()
    ...
    
    ctx.Json(http.StatusOk, resp)
}

显然，这些工作都是多余的，和业务无关的，每个handler都需要我们自己处理，非常的麻烦

为了解决这个问题，我们可以使用反射的方式来字段完成请求数据到结构体的映射；对于响应，则定义一个统一的结构体，并且让handler返回这个结构体，如下：

type Response struct {
	R      RespValue
	Status int
}

type RespValue struct {
	Data interface{} `json:"data"`
    Codee    int    `json:"code"`
	Messagee string `json:"message"`
}

func NewResponse(status, code int, message string, data interface{}) *Response {
    ...
}

func Handler(ctx *gin.Context, user *User) *Response {
    ...
    resp = service()
    ...
    
    return NewResponse(http.StatusOk, 0, "success", resp)
}

在注册路由时，则需要使用反射来对我们的handler进行适配，使用反射机制创建请求参数，然后将数据反序列化为对应的结构体，然后调用我们定义的handler，并且获取到返回值，调用ctx.Json来发送

这种方式方便了我们的开发，但是使用反射会对程序带来一定的性能损失（但是在这里只是简单的使用，性能损失很少），并且使用反射容易出现错误

最近在使用了bilibili的kratos框架后，给了我一些灵感，我们完全可以使用proto来定义http的路由，然后生成反序列化的结构代码，并且可以使用proto来定义返回错误码等。

因此借鉴了kratos的设计，我实现了一个小工具用来加速我的web开发

github：https://github.com/mangohow/mangokit

?

1、mangokit介绍

mangokit是一个web项目的管理工具，它的功能如下：

1. 根据预设的项目结构创建出一个web项目，使用已有的代码框架，减少工作量
2. 使用proto来定义http路由以及错误码，使用相关工具生成代码，完成自动结构体反序列化以及返回值响应
3. 使用wire来管理依赖注入，减少依赖管理的烦恼

1.1 根据proto文件生成http路由

proto定义文件如下：

hello.proto

syntax = "proto3";

package hello.v1;

import "google/api/annotations.proto";

option go_package = "api/helloworld/v1;v1";

// 定义service
service Hello {
  rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {
    option (google.api.http) = {
      get: "/hello/:name"
    };
  }
}

message HelloRequest {
  string name = 1;
}

message HelloResponse {
  string message = 2;
}

然后使用mangokit命令根据proto生成gin框架对应的路由处理器：

mangokit generate proto api

生成的文件如下：

hello.pb.go

hello_http_gin.pb.go

其中hello.pb.go是protoc --go-out生成的，而hello_http_gin.pb.go是我们自己写的proto插件protoc-gen-go-gin生成的

hello_http_gin.pb.go的代码如下：

// Code generated by protoc-gen-go-gin. DO NOT EDIT.
// versions:
// - protoc-gen-go-gin v1.0.0
// - protoc             v3.20.1
// source: helloworld/v1/proto/hello.proto

package v1

import (
	"context"
	"net/http"

	"github.com/mangohow/mangokit/serialize"
	"github.com/mangohow/mangokit/transport/httpwrapper"
)

type HelloHTTPService interface {
	SayHello(context.Context, *HelloRequest) (*HelloReply, error)
}

func RegisterHelloHTTPService(server *httpwrapper.Server, svc HelloHTTPService) {
	server.GET("/hello/:name", _Hello_SayHello_HTTP_Handler(svc))
}

func _Hello_SayHello_HTTP_Handler(svc HelloHTTPService) httpwrapper.HandlerFunc {
	return func(ctx *httpwrapper.Context) error {
		in := new(HelloRequest)
		if err := ctx.BindRequest(in); err != nil {
			return err
		}

		value := context.WithValue(context.Background(), "gin-ctx", ctx)
		reply, err := svc.SayHello(value, in)
		if err != nil {
			return err
		}

		ctx.JSON(http.StatusOK, serialize.Response{Data: reply})

		return nil
	}
}

在上面生成的go代码中，包含一个接口的定义，其中包含了我们定义的handler方法

并且提供了RegisterHelloHTTPService函数来注册路由，注册的路由为_Hello_SayHello_HTTP_Handler函数，在这个函数中有反序列化的代码，以及响应代码

因此我们只需要实现HelloHTTPService中的方法，并且调用RegisterHelloHTTPService来注册路由即可，大大的减少了我们的工作量。

这有点类似于grpc的方式。

1.2 根据proto文件生成响应码

有时候只使用http的状态码是不够的，比如200表示请求成功，但是虽然请求成功了，还可能出现其它问题。

比如一个登录的接口，用户登录时可能出现以下的情况：1、用户不存在 2、密码错误 3、用户被封禁了

因此，我们需要定义相关的一些响应码来处理这些情况

proto定义文件如下：

errors.proto

syntax = "proto3";

package errors.v1;
import "errors/errors.proto";

option go_package = "api/errors/v1;v1";

enum ErrorReason {
  // 设置缺省错误码
  option (errors.default_code) = 500;

  Success = 0 [(errors.code) = 200];

  // 为某个枚举单独设置错误码
  UserNotFound = 1 [(errors.code) = 200];

  UserPasswordIncorrect = 2 [(errors.code) = 200];

  UserBanned = 3 [(errors.code) = 200];
}

在上面的proto文件中，我们使用enum来定义响应码，其中包括int类型的响应码，以及返回的http状态码(errors.code)

然后使用mangokit来生成go代码：

mangokit generate proto api

生成的文件如下：

errors.pb.go

errors_errors.pb.go

其中errors.pb.go是protoc --go_out生成的，而errors_errors.pb.go同样也是自己编写的proto插件protoc-gen-go-error生成的

errors_errors.pb.go中的代码如下：

// Code generated by protoc-gen-go-error. DO NOT EDIT.
// versions:
// - protoc-gen-go-error v1.0.0
// - protoc              v3.20.1
// source: errors/v1/proto/errors.proto

package v1

import (
	"fmt"

	"github.com/mangohow/mangokit/errors"
)

func ErrorSuccess(format string, args ...interface{}) errors.Error {
	return errors.New(int32(ErrorReason_Success), 200, ErrorReason_Success.String(), fmt.Sprintf(format, args...))
}

// 为某个枚举单独设置错误码
func ErrorUserNotFound(format string, args ...interface{}) errors.Error {
	return errors.New(int32(ErrorReason_UserNotFound), 200, ErrorReason_UserNotFound.String(), fmt.Sprintf(format, args...))
}

func ErrorUserPasswordIncorrect(format string, args ...interface{}) errors.Error {
	return errors.New(int32(ErrorReason_UserPasswordIncorrect), 200, ErrorReason_UserPasswordIncorrect.String(), fmt.Sprintf(format, args...))
}

func ErrorUserBanned(format string, args ...interface{}) errors.Error {
	return errors.New(int32(ErrorReason_UserBanned), 200, ErrorReason_UserBanned.String(), fmt.Sprintf(format, args...))
}

然后我们就可以调用这些函数来生成具体的响应码，减少我们的代码工作量

1.3 使用wire来管理依赖注入

wire是谷歌开源的一款依赖注入工具，相比于其它的反射式的依赖注入方式，wire采用代码生成的方式来完成依赖注入，代码运行效率更高

代码如下：

//go:generate wire
//go:build wireinject
// +build wireinject

package main

import (
	"github.com/google/wire"
	"mangokit_test/internal/conf"
	"mangokit_test/internal/dao"
	"mangokit_test/internal/server"
	"mangokit_test/internal/service"
	"github.com/mangohow/mangokit/transport/httpwrapper"
	"github.com/sirupsen/logrus"
)

func newApp(serverConf *conf.Server, dataConf *conf.Data, logger *logrus.Logger) (*httpwrapper.Server, func(), error) {
	panic(wire.Build(dao.ProviderSet, service.ProviderSet, server.NewHttpServer))
}

根据上面的代码，wire即可自动生成依赖创建的代码：

// Code generated by Wire. DO NOT EDIT.

//go:generate go run github.com/google/wire/cmd/wire
//go:build !wireinject
// +build !wireinject

package main

import (
	"mangokit_test/internal/conf"
	"mangokit_test/internal/dao"
	"mangokit_test/internal/server"
	"mangokit_test/internal/service"
	"github.com/mangohow/mangokit/transport/httpwrapper"
	"github.com/sirupsen/logrus"
)

// Injectors from wire.go:

func newApp(serverConf *conf.Server, dataConf *conf.Data, logger *logrus.Logger) (*httpwrapper.Server, func(), error) {
	db, cleanup, err := dao.NewFakeMysqlClient(dataConf)
	if err != nil {
		return nil, nil, err
	}
	greeterDao := dao.NewGreeterDao(db)
	greeterService := service.NewGreeterService(greeterDao, logger)
	httpwrapperServer := server.NewHttpServer(serverConf, logger, greeterService)
	return httpwrapperServer, func() {
		cleanup()
	}, nil
}

同样的mangokit中也添加了相应的指令来生成wire依赖注入代码

mangokit generate wire

?

2、mangokit实现

mangokit主要包含三个组件：

• protoc-gen-go-gin
• protoc-gen-go-error
• mangokit

protoc-gen-go-gin用于根据proto文件中定义的service来生成gin框架的路由代码

protoc-gen-go-error用于根据proto文件中定义的enum来生成相应的响应错误码

mangokit中则设置了多种指令用于管理项目，比如：

1. 使用create命令来生成一个初始项目结构
2. 使用add命令来添加proto文件、makefile或Dockerfile
3. 使用generate命令来根据proto文件生成go代码、生成openapi以及生成wire依赖注入

2.1 protobuf插件开发

在使用protoc时可以指定其它的插件用于生成代码，比如：

• --go_out则会调用protoc-gen-go插件来生成go的代码
• --go-grpc_out则会调用protoc-gen-go-grpc插件来生成grpc的代码

同样的，我们可以使用go来实现一个类似的插件，从而根据proto文件来生成gin框架的代码以及响应码代码

工作原理：

在使用 protoc --go-gin_out时，protoc会解析proto文件，然后生成抽象语法树，并且它会使用protobuf将语法树序列化为二进制序列，然后使用标准输入将二进制序列传入我们的插件中，然后再使用protobuf进行反序列化，然后我们在自己的程序中就可以根据提供的信息来生成go代码，比如：proto中定义的message、service、enum等

开发proto插件我们可以使用google.golang.org/protobuf/compiler/protogen库

我们可以参考kratos的代码来实现自己的代码：https://github.com/go-kratos/kratos/tree/main/cmd/protoc-gen-go-errors

首先看main函数：

protogen.Options.Run来运行我们的程序

在传入的匿名函数中，我们会接收到protogen.Plugin参数，该参数中有proto文件中定义的各种结构的详细信息

然后我们可以遍历每个proto文件来生成相应的代码，在generateFile中生成代码

package main

import (
	"flag"
	"fmt"

	"google.golang.org/protobuf/compiler/protogen"
	"google.golang.org/protobuf/types/pluginpb"
)

var (
	showVersion = flag.Bool("version", false, "print the version and exit")
)


func main() {
	flag.Parse()
	if *showVersion {
		fmt.Printf("protoc-gen-go-gin %v\n", version)
		return
	}

	protogen.Options{
		ParamFunc: flag.CommandLine.Set,
	}.Run(func(plugin *protogen.Plugin) error {
		plugin.SupportedFeatures = uint64(pluginpb.CodeGeneratorResponse_FEATURE_PROTO3_OPTIONAL)
		for _, f := range plugin.Files {
			if !f.Generate {
				continue
			}

			generateFile(plugin, f)
		}

		return nil
	})
}

在protogen.File中保存了一个proto文件中定义的各种结构解析后的信息：

详细代码参考：https://github.com/mangohow/mangokit

代码编写好之后编译为二进制程序，在使用protoc时指定插件名称，我们的插件一定要以protoc-gen开头，在指定插件名称时指定protoc-gen后面的部分拼接上_out即可；比如protoc-gen-go-error，在使用时为：protoc --go-error_out=. hello.proto

2.2 mangokit工具

mangokit使用cobra命令行工具开发，包含以下功能：

1. 创建基础项目：根据预设的项目目录结构和代码生成
2. 添加文件：包括api proto、error proto、makefile和Dockerfile
3. 生成代码：包括go代码生成、wire生成和openapi生成

?

3、使用示例

3.1 创建新项目

首先使用mangokit来创建一个项目，项目目录为mangokit-test，go mod名称为mangokit_test

mangokit create mangokit-test mangokit_test

然后执行cd mangokit-test && go mod tidy来下载依赖

项目目录结构如下：

$ tree
.
|-- api
|   |-- errors
|   |   `-- v1
|   |       |-- errors.pb.go
|   |       |-- errors_errors.pb.go
|   |       `-- proto
|   |           `-- errors.proto
|   `-- helloworld
|       `-- v1
|           |-- greeter.pb.go
|           |-- greeter_http_gin.pb.go
|           `-- proto
|               `-- greeter.proto
|-- cmd
|   `-- server
|       |-- main.go
|       |-- wire.go
|       `-- wire_gen.go
|-- configs
|   `-- application.yaml
|-- internal
|   |-- conf
|   |   |-- conf.pb.go
|   |   `-- conf.proto
|   |-- dao
|   |   |-- dao.go
|   |   |-- data.go
|   |   `-- userdao.go
|   |-- middleware
|   |-- model
|   |   `-- user.go
|   |-- server
|   |   `-- http.go
|   `-- service
|       |-- helloservice.go
|       `-- service.go
|-- pkg
|-- test
|-- third_party
|-- go.mod
|-- go.sum
|-- makefile
|-- Dockerfile
|-- openapi.yaml

32 directories, 52 files

• api：api目录用来放置proto文件以及根据proto文件生成的go代码，通常将.proto文件放在proto文件夹下，而生成的代码放在它的上一级目录，这样看起来更清晰一些
• cmd：cmd目录存放了wire注入代码和main文件
• configs：configs目录用来放置程序的配置文件
• internal：internal用来存放本项目依赖的代码，不会暴露给其它的项目，其中包括middleware（中间件）、model（数据库结构体模型）、dao（数据库访问对象）、conf（配置信息代码）、server（服务初始化代码）、service（service的具体实现代码）
• pkg：用来存放一些共用代码
• test：存放测试代码
• third_party：其中包含一些使用到的proto的扩展文件

在创建项目时默认会从github拉取一个预制的项目结构，如果遇到网络问题导致无法拉取，则可以使用-r命令来指定其它的仓库，比如使用gitee：

mangokit create -r https://gitee.com/mangohow/mangokit-template mangokit-test mangokit_test

3.2 添加新的proto文件

可以使用下面的命令来添加新的proto文件

# 添加http api
mangokit add api api/helloworld/v1/proto hello.proto

然后就会在api/helloworld/v1/proto目录下生成一个hello.proto文件

syntax = "proto3";

package hello.v1;

import "google/api/annotations.proto";

option go_package = "api/helloworld/v1;v1";

service Hello {

}

使用下面的命令来添加error proto

mangokit add error api/errors/v1/proto errorReason.proto

同样的，在api/errors/v1/proto目录下生成了errorReason.proto文件

syntax = "proto3";

package errorReason.v1;

import "errors/errors.proto";

option go_package = "api/errors/v1;v1";

enum ErrorReason {
	option (errors.default_code) = 500;

	Placeholder = 0 [(errors.code) = 0];

}

除了添加proto文件，还可以添加预制的makefile和Dockerfile

3.3 代码生成

根据proto生成代码

# 根据api目录下的proto文件生成go代码
mangokit generate proto api

根据wire依赖注入生成代码：

mangokit generate wire

生成openapi文档

mangokit generate openapi

生成上面所有的三个项目

mangokit generate all