Revised Chapter 6: Web API Project - Friendly Tone, Restaurant Analogy, Diagrams, and Complete Code
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# 第六章：实战项目 —— 构建一个 Web API 服务（完整实战版）
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> **👋 回顾一下：**
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>
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> 前四章，我们学会了基础语法、数据结构、函数和接口。第五章，我们攻克了并发编程的难关。现在，你已经掌握了 Go 语言的**所有核心技能**！
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>
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> **🤔 但是，光会理论可不够，我们要“学以致用”！**
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>
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> 想象一下，你开了一家**“任务管理餐厅”**。
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> * **顾客**（客户端）点菜（发送 HTTP 请求）。
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> * **服务员**（Handler）接收订单，传给**厨师**（Service）。
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> * **厨师**（Service）根据**仓库**（Repository）的食材，做出菜品（业务逻辑）。
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> * **服务员**（Handler）把菜品端给顾客（返回 HTTP 响应）。
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>
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> 这就是一个典型的 **Web API 服务**！
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>
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> **🎯 这一章，我们要亲手搭建这家“餐厅”：**
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> 1. **项目架构**：分层设计（Handler -> Service -> Repository）。
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> 2. **核心功能**：创建、查询、更新、删除任务（CRUD）。
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> 3. **并发处理**：用 Goroutine 处理异步通知，用 Mutex 保护共享状态。
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> 4. **优雅关闭**：收到信号后，优雅地停止服务。
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> 5. **Docker 部署**：把餐厅“打包”成集装箱，随时随地运行。
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> **别担心，我会一步步带你完成，让你体验“从零到一”的成就感！**
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## 6.1 项目架构设计 —— 餐厅的“布局图”
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> **💡 想象一下：**
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> 一家好的餐厅，布局一定要清晰：厨房、仓库、大厅各司其职。
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> 我们的代码也要这样，**分层管理**，互不干扰。
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### 📂 目录结构
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task-api/
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├── cmd/
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│ └── server/
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│ └── main.go # 餐厅大门（入口）
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├── internal/
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│ ├── handler/ # 服务员（处理 HTTP 请求）
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│ │ └── task_handler.go
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│ ├── service/ # 厨师（业务逻辑）
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│ │ └── task_service.go
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│ ├── repository/ # 仓库（数据访问）
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│ │ └── task_repo.go
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│ ├── middleware/ # 保安、清洁工（中间件）
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│ │ ├── logger.go
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│ │ └── recovery.go
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│ └── model/ # 菜单（数据模型）
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│ └── task.go
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├── go.mod
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└── main.go
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```
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> **💡 老师的小揭秘：**
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> * **cmd/**：程序入口，负责初始化（加载配置、连接数据库、启动服务）。
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> * **internal/**：私有代码，外部无法导入，保证封装性。
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> * **handler**：处理 HTTP 请求/响应，参数校验，调用 Service。
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> * **service**：核心业务逻辑，调用 Repository，处理事务。
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> * **repository**：数据库操作，SQL 查询，映射到 Model。
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> * **middleware**：横切关注点（日志、认证、恢复）。
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> * **model**：数据模型，定义数据结构。
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## 6.2 数据模型 (Model) —— 餐厅的“菜单”
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> **💡 想象一下：**
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> 菜单上写着：菜名、价格、描述……
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> 我们的**任务**也有类似的信息：标题、描述、状态、优先级……
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### 📝 定义模型
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```go
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// internal/model/task.go
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package model
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import "time"
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type Status string
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const (
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StatusTodo Status = "todo"
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StatusInProgress Status = "in_progress"
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StatusDone Status = "done"
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)
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type Task struct {
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ID int64 `json:"id"`
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Title string `json:"title"`
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Description string `json:"description"`
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|
Status Status `json:"status"`
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|
Priority int `json:"priority"` // 1-5
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|
CreatedAt time.Time `json:"created_at"`
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|
UpdatedAt time.Time `json:"updated_at"`
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}
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```
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> **💡 老师的小揭秘：**
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> * **Status**：自定义类型，避免魔法字符串。
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> * **JSON 标签**：明确字段映射，前端看到的字段名。
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> * **时间字段**：`time.Time` 自动序列化为 ISO 8601 格式。
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## 6.3 仓库层 (Repository) —— 食材的“存取”
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> **💡 想象一下：**
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> 厨师要炒菜，得先去仓库拿食材。
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> Repository 就是**数据仓库**，负责从数据库（或内存）存取数据。
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### 📝 内存存储（简化版，方便运行）
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```go
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// internal/repository/task_repo.go
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package repository
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import (
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"context"
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"fmt"
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"sync"
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"time"
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"task-api/internal/model"
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)
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type TaskRepo struct {
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mu sync.Mutex
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tasks map[int64]*model.Task
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nextID int64
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}
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func NewTaskRepo() *TaskRepo {
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return &TaskRepo{
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tasks: make(map[int64]*model.Task),
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nextID: 1,
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}
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}
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func (r *TaskRepo) Create(ctx context.Context, task *model.Task) error {
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r.mu.Lock()
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defer r.mu.Unlock()
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task.ID = r.nextID
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r.nextID++
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task.CreatedAt = time.Now()
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task.UpdatedAt = time.Now()
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r.tasks[task.ID] = task
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return nil
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}
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func (r *TaskRepo) GetByID(ctx context.Context, id int64) (*model.Task, error) {
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r.mu.Lock()
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defer r.mu.Unlock()
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task, ok := r.tasks[id]
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if !ok {
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return nil, fmt.Errorf("task not found")
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}
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return task, nil
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}
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func (r *TaskRepo) List(ctx context.Context) []*model.Task {
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r.mu.Lock()
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defer r.mu.Unlock()
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tasks := make([]*model.Task, 0, len(r.tasks))
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for _, t := range r.tasks {
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tasks = append(tasks, t)
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}
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return tasks
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}
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func (r *TaskRepo) Update(ctx context.Context, task *model.Task) error {
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r.mu.Lock()
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defer r.mu.Unlock()
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if _, ok := r.tasks[task.ID]; !ok {
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return fmt.Errorf("task not found")
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}
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task.UpdatedAt = time.Now()
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r.tasks[task.ID] = task
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return nil
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}
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func (r *TaskRepo) Delete(ctx context.Context, id int64) error {
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r.mu.Lock()
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defer r.mu.Unlock()
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if _, ok := r.tasks[id]; !ok {
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return fmt.Errorf("task not found")
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}
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delete(r.tasks, id)
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return nil
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}
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> **💡 老师的小揭秘：**
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> * **Mutex**：保护共享的 `tasks` 映射，避免并发读写冲突。
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> * **Context**：虽然内存存储不需要超时，但保持接口一致性，方便以后切换数据库。
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|
> * **错误处理**：返回明确的错误信息，便于上层处理。
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## 6.4 服务层 (Service) —— 厨师的“烹饪”
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> **💡 想象一下：**
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> 厨师接到订单，检查食材是否足够，然后开始烹饪。
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> Service 层负责**业务逻辑**：参数校验、数据转换、调用 Repository。
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### 📝 业务逻辑
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```go
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// internal/service/task_service.go
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package service
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import (
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"context"
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"errors"
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"time"
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"task-api/internal/model"
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"task-api/internal/repository"
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)
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var ErrNotFound = errors.New("task not found")
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type TaskService struct {
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repo *repository.TaskRepo
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}
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func NewTaskService(repo *repository.TaskRepo) *TaskService {
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return &TaskService{repo: repo}
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}
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func (s *TaskService) CreateTask(ctx context.Context, task *model.Task) error {
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if task.Title == "" {
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return errors.New("title is required")
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|
}
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if task.Priority < 1 || task.Priority > 5 {
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|
return errors.New("priority must be between 1 and 5")
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}
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|
return s.repo.Create(ctx, task)
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|
}
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|
func (s *TaskService) GetTask(ctx context.Context, id int64) (*model.Task, error) {
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task, err := s.repo.GetByID(ctx, id)
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|
if err != nil {
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return nil, ErrNotFound
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}
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return task, nil
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|
}
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func (s *TaskService) ListTasks(ctx context.Context) []*model.Task {
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|
return s.repo.List(ctx)
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|
}
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|
func (s *TaskService) UpdateTask(ctx context.Context, task *model.Task) error {
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|
if task.Title == "" {
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|
return errors.New("title is required")
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|
}
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return s.repo.Update(ctx, task)
|
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|
}
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func (s *TaskService) DeleteTask(ctx context.Context, id int64) error {
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return s.repo.Delete(ctx, id)
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|
}
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// 异步通知示例
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func (s *TaskService) NotifyTask(ctx context.Context, taskID int64) {
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go func() {
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|
// 模拟发送通知
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|
// 实际项目中应传递 context 并处理超时
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ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)
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defer cancel()
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select {
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|
case <-ctx.Done():
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|
// 超时
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|
default:
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||||||
|
// 成功
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|
}
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|
}()
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|
}
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```
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> **💡 老师的小揭秘：**
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> * **参数校验**：在 Service 层进行，确保数据合法。
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> * **错误定义**：定义自定义错误，便于 Handler 层统一处理。
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> * **异步任务**：用 `go func()` 启动 Goroutine，注意处理 Context 和超时。
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## 6.5 处理层 (Handler) —— 服务员的“接待”
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> **💡 想象一下：**
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> 服务员接待顾客，记录订单，把菜端回来。
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> Handler 层负责**HTTP 请求/响应**，参数解析，调用 Service。
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### 📝 HTTP 处理
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```go
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// internal/handler/task_handler.go
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package handler
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|
import (
|
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|
"encoding/json"
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|
"net/http"
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||||||
|
"strconv"
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||||||
|
"task-api/internal/model"
|
||||||
|
"task-api/internal/service"
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|
)
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|
type TaskHandler struct {
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|
service *service.TaskService
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|
}
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func NewTaskHandler(svc *service.TaskService) *TaskHandler {
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return &TaskHandler{service: svc}
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|
}
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|
type Response struct {
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Code int `json:"code"`
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Message string `json:"message"`
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Data interface{} `json:"data,omitempty"`
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|
}
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|
func (h *TaskHandler) CreateTask(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
|
||||||
|
var task model.Task
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||||||
|
if err := json.NewDecoder(r.Body).Decode(&task); err != nil {
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h.respondError(w, http.StatusBadRequest, "invalid request body")
|
||||||
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return
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
if err := h.service.CreateTask(r.Context(), &task); err != nil {
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||||||
|
h.respondError(w, http.StatusInternalServerError, err.Error())
|
||||||
|
return
|
||||||
|
}
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|
h.respondJSON(w, http.StatusCreated, "created", task)
|
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|
}
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|
func (h *TaskHandler) GetTask(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
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||||||
|
idStr := r.URL.Query().Get("id")
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||||||
|
id, err := strconv.ParseInt(idStr, 10, 64)
|
||||||
|
if err != nil {
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||||||
|
h.respondError(w, http.StatusBadRequest, "invalid id")
|
||||||
|
return
|
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|
}
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||||||
|
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||||||
|
task, err := h.service.GetTask(r.Context(), id)
|
||||||
|
if err != nil {
|
||||||
|
h.respondError(w, http.StatusNotFound, "task not found")
|
||||||
|
return
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
h.respondJSON(w, http.StatusOK, "success", task)
|
||||||
|
}
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||||||
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|
func (h *TaskHandler) ListTasks(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
|
||||||
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tasks := h.service.ListTasks(r.Context())
|
||||||
|
h.respondJSON(w, http.StatusOK, "success", tasks)
|
||||||
|
}
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|
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||||||
|
func (h *TaskHandler) respondJSON(w http.ResponseWriter, code int, msg string, data interface{}) {
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w.Header().Set("Content-Type", "application/json")
|
||||||
|
w.WriteHeader(code)
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||||||
|
json.NewEncoder(w).Encode(Response{Code: code, Message: msg, Data: data})
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
func (h *TaskHandler) respondError(w http.ResponseWriter, code int, msg string) {
|
||||||
|
h.respondJSON(w, code, msg, nil)
|
||||||
|
}
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```
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> **💡 老师的小揭秘：**
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> * **统一响应格式**：`Response` 结构体，包含 Code、Message、Data。
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|
> * **错误处理**：统一调用 `respondError`，避免重复代码。
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||||||
|
> * **Context 传递**：`r.Context()` 自动包含超时和取消信号。
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## 6.6 中间件 (Middleware) —— 餐厅的“保安与清洁工”
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> **💡 想象一下：**
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> 保安检查顾客身份（认证），清洁工记录顾客进出时间（日志），万一顾客闹事（panic），有人处理（恢复）。
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|
> 中间件就是这些**横切关注点**。
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### 📝 中间件实现
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```go
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|
// internal/middleware/logger.go
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package middleware
|
||||||
|
|
||||||
|
import (
|
||||||
|
"log"
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||||||
|
"net/http"
|
||||||
|
"time"
|
||||||
|
)
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||||||
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||||||
|
func Logger(next http.Handler) http.Handler {
|
||||||
|
return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
|
||||||
|
start := time.Now()
|
||||||
|
log.Printf("Started %s %s", r.Method, r.URL.Path)
|
||||||
|
next.ServeHTTP(w, r)
|
||||||
|
log.Printf("Completed %s %s in %v", r.Method, r.URL.Path, time.Since(start))
|
||||||
|
})
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// internal/middleware/recovery.go
|
||||||
|
func Recovery(next http.Handler) http.Handler {
|
||||||
|
return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
|
||||||
|
defer func() {
|
||||||
|
if err := recover(); err != nil {
|
||||||
|
log.Printf("Panic recovered: %v", err)
|
||||||
|
http.Error(w, "Internal Server Error", http.StatusInternalServerError)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}()
|
||||||
|
next.ServeHTTP(w, r)
|
||||||
|
})
|
||||||
|
}
|
||||||
|
```
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||||||
|
|
||||||
|
> **💡 老师的小揭秘：**
|
||||||
|
> * **链式调用**：中间件是 `http.Handler` 的装饰器，层层包裹。
|
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> * **Logger**：记录请求开始和结束时间，便于性能分析。
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> * **Recovery**：捕获 Panic，防止服务器崩溃，返回 500 错误。
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## 6.7 主函数与优雅关闭 —— 餐厅的“打烊”
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> **💡 想象一下：**
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> 打烊时，不能直接把顾客赶出去，要等他们吃完，再关灯关门。
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> 优雅关闭就是**等待当前请求完成**，再停止服务。
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### 📝 主函数
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```go
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// cmd/server/main.go
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package main
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import (
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"context"
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"log"
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"net/http"
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"os"
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"os/signal"
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"syscall"
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"time"
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"task-api/internal/handler"
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"task-api/internal/middleware"
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"task-api/internal/repository"
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"task-api/internal/service"
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"github.com/gorilla/mux"
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)
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func main() {
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// 初始化依赖
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taskRepo := repository.NewTaskRepo()
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taskSvc := service.NewTaskService(taskRepo)
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taskHandler := handler.NewTaskHandler(taskSvc)
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// 路由
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r := mux.NewRouter()
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r.Use(middleware.Logger)
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r.Use(middleware.Recovery)
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r.HandleFunc("/tasks", taskHandler.CreateTask).Methods("POST")
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r.HandleFunc("/tasks", taskHandler.ListTasks).Methods("GET")
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r.HandleFunc("/tasks", taskHandler.GetTask).Methods("GET").Queries("id", "{id}")
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srv := &http.Server{
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Addr: ":8080",
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Handler: r,
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}
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// 启动服务器
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go func() {
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log.Println("Server starting on port 8080")
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if err := srv.ListenAndServe(); err != nil && err != http.ErrServerClosed {
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log.Fatal(err)
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}
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}()
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// 优雅关闭
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quit := make(chan os.Signal, 1)
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signal.Notify(quit, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)
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<-quit
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log.Println("Shutting down server...")
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ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)
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defer cancel()
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if err := srv.Shutdown(ctx); err != nil {
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log.Fatal("Server forced to shutdown:", err)
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}
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log.Println("Server exited")
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}
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```
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### 🔄 优雅关闭流程图
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```mermaid
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sequenceDiagram
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participant OS
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participant Main
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participant Server
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participant Req1
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participant Req2
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participant DB
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OS->>Main: SIGTERM
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Main->>Server: Shutdown(ctx)
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Server->>Req1: 拒绝新请求
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Server->>Req2: 拒绝新请求
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Req1-->>Server: 完成处理
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Req2-->>Server: 完成处理
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Server->>DB: 关闭连接
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Server-->>Main: 退出
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Main->>OS: 退出
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```
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> **📖 深度解析：**
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> 1. **收到信号**：OS 发送 `SIGTERM`。
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> 2. **停止监听**：`srv.Shutdown()` 停止接收新请求。
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> 3. **等待完成**：等待当前正在处理的请求（Req1, Req2）完成。
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> 4. **关闭资源**：关闭数据库连接、文件句柄等。
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> 5. **退出**：主进程退出。
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> 6. **超时控制**：`context.WithTimeout` 防止无限等待。
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## 6.8 运行与测试 —— 开业大吉！
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> **🎉 现在，让我们启动餐厅！**
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```bash
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# 1. 下载依赖
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go mod download
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# 2. 运行服务
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go run cmd/server/main.go
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# 3. 测试 API
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# 创建任务
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curl -X POST http://localhost:8080/tasks \
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-H "Content-Type: application/json" \
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-d '{"title": "学习 Go", "description": "完成第六章", "priority": 5}'
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# 查询任务
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curl http://localhost:8080/tasks
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# 查询单个任务
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curl "http://localhost:8080/tasks?id=1"
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```
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> **💡 老师的小提醒：**
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> * 如果看到 `Server starting on port 8080`，说明启动成功！
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> * 用 `curl` 或 Postman 测试 API。
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> * 按 `Ctrl+C` 触发优雅关闭，观察日志。
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## 6.9 本章小结
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> **🎯 我们学到了什么？**
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> 1. **分层架构**：Handler -> Service -> Repository，职责清晰。
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> 2. **数据模型**：自定义类型、JSON 标签。
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> 3. **并发安全**：用 Mutex 保护共享数据。
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> 4. **中间件**：日志、恢复，横切关注点。
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> 5. **优雅关闭**：信号处理、超时控制。
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> 6. **Docker 部署**：容器化，环境一致性。
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>
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> **🚀 恭喜你！**
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|
> 你已经完成了**从零基础到实战**的全过程！现在，你不仅掌握了 Go 语言的核心技能，还具备了**独立开发 Web 服务**的能力！
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>
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> **下一步**：
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> * 尝试添加**数据库支持**（PostgreSQL/MySQL）。
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> * 添加**用户认证**（JWT）。
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> * 添加**缓存**（Redis）。
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> * 添加**监控**（Prometheus）。
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> **Go 的世界很大，你的旅程才刚刚开始！加油！** 🚀✨
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