Go 实现热重启的详细介绍

需求背景

在开发 Go Web 应用时，应用的代码更新、配置的修改或者资源文件的变化都可能影响到应用的运行，在传统的方式下每次修改都需要重启应用，而这种方式会导致用户的访问受影响，因此我们需要一种方式能够在不影响用户访问的情况下热重启应用。

实现思路

由于 Go 没有像其他语言那样提供官方的热重启功能，因此我们需要通过以下方式实现：

1. 当程序启动时，启动一个新的 goroutine 监控配置文件或程序文件，如果文件有变化，则发送指令给主 goroutine。
2. 主 goroutine 接收到指令之后，创建一个新的 goroutine，在该 goroutine 中执行新的代码，然后设置一个新的监听端口启动 ListenAndServe，绑定至一个独立的端口，由新的 goroutine 提供新的服务。
3. 新的 goroutine 启动之后，主 goroutine 关闭旧的服务，终止监听并退出 goroutine，然后将新的服务切换至原来的端口，这样用户就可以完全无感知地继续访问应用。

热重启示例

下面是一个简单的示例，演示如何通过修改监听端口实现热重启。

首先，我们需要编写一个简单的 web 应用：

package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
)

func helloWorld(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    fmt.Fprintf(w, "Hello, World!")
}

func main() {
    http.HandleFunc("/", helloWorld)

    fmt.Println("[INFO] Server is listening on :8080 ...")
    http.ListenAndServe(":8080", nil)
}

接下来，我们需要编写一个新的 main() 函数，该函数负责启动一个 goroutine 监听代码变化，并进行热重启操作：

package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
    "os"
    "syscall"
    "time"
)

// 检查文件是否有更改
func watchFileChange(path string) <-chan bool {
    c := make(chan bool)

    go func() {
        var lastModTime time.Time

        for {
            fileInfo, err := os.Stat(path)

            if err == nil {
                modTime := fileInfo.ModTime()

                if !lastModTime.IsZero() && modTime.After(lastModTime) {
                    fmt.Println("[INFO] Detected code change, restarting ...")
                    c <- true
                }

                lastModTime = modTime
            }

            time.Sleep(time.Second)
        }
    }()

    return c
}

func main() {
    serverAddr := ":8080"
    handler := http.NewServeMux()

    handler.HandleFunc("/", func(writer http.ResponseWriter, request *http.Request) {
        fmt.Fprintln(writer, "Hello World!")
    })

    server := http.Server{
        ReadTimeout:  5 * time.Second,
        WriteTimeout: 10 * time.Second,
        Addr:         serverAddr,
        Handler:      handler,
    }

    fmt.Println("[INFO] Starting server on " + serverAddr)

    // 启动新的 goroutine 监听代码变化
    fileChanged := watchFileChange("main.go")

    // 启动 http 服务
    go func() {
        server.ListenAndServe()
    }()

    // 不断监听文件变化
    for {
        if <-fileChanged {
            fmt.Println("[INFO] Restarting server ...")

            // 获取进程 PID
            pid := syscall.Getpid()

            // 创建新的子进程
            procAttr := syscall.ProcAttr{
                Dir:   ".",
                Env:   os.Environ(),
                Files: []uintptr{os.Stdin.Fd(), os.Stdout.Fd(), os.Stderr.Fd()},
                Sys:   &syscall.SysProcAttr{},
            }

            newProc, err := syscall.ForkExec(os.Args[0], os.Args, &procAttr)

            if err != nil {
                fmt.Printf("[ERROR] Failed to fork: %v\n", err)
                continue
            }

            fmt.Printf("[INFO] New PID: %d\n", newProc)

            // 等待子进程退出
            syscall.Wait4(newProc, nil, 0, nil)

            // 关闭旧的服务
            server.Close()

            // 启动新的服务
            fmt.Println("[INFO] Starting new server ...")
            server = http.Server{
                Handler:      handler,
                ReadTimeout:  5 * time.Second,
                WriteTimeout: 10 * time.Second,
                Addr:         serverAddr,
            }

            go func() {
                server.ListenAndServe()
            }()
        }
    }
}

在上述代码中，我们首先编写了一个 watchFileChange() 函数，该函数会循环检查指定的文件是否有变化。如果文件有变化，则向一个无缓冲的 chan 发送 true 消息。我们启动一个新的 goroutine 执行该函数，并返回所创建的 chan。

在 main() 函数中，我们首先启动一个 http 服务，然后启动一个新的 goroutine，该 goroutine 通过读取创建的 chan，实现监听文件变化操作。当该 goroutine 接收到指令之后，首先获取当前进程的 PID，并通过 syscall.ForkExec() 函数创建一个新的子进程，该子进程是新的服务进程。

接下来，原进程会关闭旧的服务，根据新的热重启方式，新服务会监听一个新的端口，因此需要重新设置 serverAddr。重新设置 serverAddr 之后，我们可以启动新的服务，然后返回等待文件变化。整个过程类似于进程的 daemon 化操作。

通过以上实现，我们可以在不影响用户访问的情况下，实现 Go 热重启操作。