Node.js开发入门—Express里的路由和中间件

我们已经基于Express写了HelloWorld示例，还使用express generator工具创建了一个HelloExpress项目，但有一些代码一直没有好好解释，这是因为它们牵涉到路由和中间件等概念，三言两语说不清楚，所以我专门用一篇文章来讲路由和中间件。

路由

通常HTTP URL的格式是这样的：

http://host[:port][path]

http表示协议。

host表示主机。

port为端口，可选字段，不提供时默认为80。

path指定请求资源的URI(Uniform Resource Identifier，统一资源定位符)，如果URL中没有给出path，一般会默认成“/”（通常由浏览器或其它HTTP客户端完成补充上）。

所谓路由，就是如何处理HTTP请求中的路径部分。比如“http://xxx.com/users/profile”这个URL，路由将决定怎么处理/users/profile这个路径。

来回顾我们在Node.js开发入门——Express安装与使用中提供的express版本的HelloWorld代码：

var express = require('express');
var app = express();

app.get('/', function (req, res) {
  res.send('Hello World!');
});

app.listen(8000, function () {
  console.log('Hello World is listening at port 8000');
});

上面代码里的app.get()调用，实际上就为我们的网站添加了一条路由，指定“/”这个路径由get的第二个参数所代表的函数来处理。

express对象可以针对常见的HTTP方法指定路由，使用下面的方法：

app.METHOD(path, callback [, callback ...])

METHOD可以是GET、POST等HTTP方法的小写，例如app.get，app.post。path部分呢，既可以是字符串字面量，也可以是正则表达式。最简单的例子，把前面代码里的app.get()调用的一个参数’/’修改为’*’，含义就不一样。改动之前，只有访问“http://localhost:8000”或“http://localhost:8000/”这种形式的访问才会返回“Hello World!”，而改之后呢，像“http://localhost:8000/xxx/yyyy.zz”这种访问也会返回“Hello World!”。

使用express构建Web服务器时，很重要的一部分工作就是决定怎么响应针对某个路径的请求，也即路由处理。

最直接的路由配置方法，就是调用app.get()、app.post()一条一条的配置，不过对于需要处理大量路由的网站来讲，这会搞出人命来的。所以呢，我们实际开发中需要结合路由参数（query string、正则表达式、自定义的参数、post参数）来减小工作量提高可维护性。更详细的信息，参考http://expressjs.com/guide/routing.html。

中间件

Express里有个中间件（middleware）的概念。所谓中间件，就是在收到请求后和发送响应之前这个阶段执行的一些函数。

要在一条路由的处理链上插入中间件，可以使用express对象的use方法。该方法原型如下：

app.use([path,] function [, function...])

当app.use没有提供path参数时，路径默认为“/”。当你为某个路径安装了中间件，则当以该路径为基础的路径被访问时，都会应用该中间件。比如你为“/abcd”设置了中间件，那么“/abcd/xxx”被访问时也会应用该中间件。

中间件函数的原型如下：

function (req, res, next)

第一个参数是Request对象req。第二个参数是Response对象res。第三个则是用来驱动中间件调用链的函数next，如果你想让后面的中间件继续处理请求，就需要调用next方法。

给某个路径应用中间件函数的典型调用是这样的：

app.use('/abcd', function (req, res, next) {
  console.log(req.baseUrl);
  next();
})

app.static中间件

Express提供了一个static中间件，可以用来处理网站里的静态文件的GET请求，可以通过express.static访问。

express.static的用法如下：

express.static(root, [options])

第一个参数root，是要处理的静态资源的根目录，可以是绝对路径，也可以是相对路径。第二个可选参数用来指定一些选项，比如maxAge、lastModified等，更多选项的介绍看这里：http://expressjs.com/guide/using-middleware.html#middleware.built-in。

一个典型的express.static应用如下：

var options = {
  dotfiles: 'ignore',
  etag: false,
  extensions: ['htm', 'html'],
  index: false,
  maxAge: '1d',
  redirect: false,
  setHeaders: function (res, path, stat) {
    res.set('x-timestamp', Date.now());
  }
}

app.use(express.static('public', options));

上面这段代码将当前路径下的public目录作为静态文件，并且为Cache-Control头部的max-age选项为1天。还有其它一些属性，请对照express.static的文档来理解。

使用express创建的HelloExpress项目的app.js文件里有这样一行代码：

app.use(express.static(path.join(__dirname, 'public')));

这行代码将HelloExpress目录下的public目录作为静态文件交给static中间件来处理，对应的HTTP URI为“/”。path是一个Node.js模块，__dirname是Node.js的全局变量，指向当前运行的js脚本所在的目录。path.join()则用来拼接目录。

有了上面的代码，你就可以在浏览器里访问“http://localhost:3000/stylesheets/style.css”。我们做一点改动，把上面的代码修改成下面这样：

app.use('/static', express.static(path.join(__dirname, 'public')));

上面的代码呢，针对/static路径使用static中间件处理public目录。这时你再用浏览器访问“http://localhost:3000/stylesheets/”就会看到一个404页面，将地址换成“http://localhost:3000/static/stylesheets/style.css”就可以了。

Router

Express还提供了一个叫做Router的对象，行为很像中间件，你可以把Router直接传递给app.use，像使用中间件那样使用Router。另外你还可以使用router来处理针对GET、POST等的路由，也可以用它来添加中间件，总之你可以将Router看作一个微缩版的app。

下面的代码创建一个Router实例：

var router = express.Router([options]);

然后你就可以像使用app一样使用router（代码来自http://expressjs.com/4x/api.html#router）：

// invoked for any requests passed to this router
router.use(function(req, res, next) {
  // .. some logic here .. like any other middleware
  next();
});

// will handle any request that ends in /events
// depends on where the router is "use()'d"
router.get('/events', function(req, res, next) {
  // ..
});

定义了router后，也可以将其作为中间件传递给app.use：

app.use('/events', router);

上面这种用法，会针对URL中的“/events”路径应用router，你在router对象上配置的各种路由策略和中间件，都会被在合适的时候应用。

路由模块

express工具创建的应用，有一个routes目录，下面保存了应用到网站的Router模块，index.js和user.js。这两个模块基本一样，我们研究一下index.js。

下面是index.js的内容：

var express = require('express');
var router = express.Router();

/* GET home page. */
router.get('/', function(req, res, next) {
  res.render('index', { title: 'Express' });
});

module.exports = router;

index.js创建了一个Router实例，然后调用router.get为“/”路径应用了路由函数。最后呢使用module.exports将Router对象导出。

下面是app.js里引用到index.js的代码：

var routes = require('./routes/index');
...
app.use('/', routes);

第一处，require(‘./routes/index’)将其作为模块使用，这行代码导入了index.js，并且将index.js导出的router对象保存在变量routes里以供后续使用。注意，上面代码里的routes就是index.js里的router。

第二处代码，把routes作为一个中间件，挂载到了“/”路径上。

模块

前面分析index.js时看到了module.exports的用法。module.exports用来导出一个Node.js模块内的对象，调用者使用require加载模块时，就会获得导出的对象的实例。

我们的index.js导出了Router对象。app.js使用require(‘./routes/index’)获取了一个Router实例。

module.exports还有一个辅助用法，即直接使用exports来导出。

exports.signup = function(req, res){
  //some code
}

exports.login = function(req, res){
  //some code
}

上面的代码（假定在users.js文件里）直接使用exports来导出。当使用exports来导出时，你设置给exports的属性和方法，实际上都是module.exports的。这个模块最终导出的是module.exports对象，你使用类似“exports.signup”这种形式设置的方法或属性，调用方在require后都可以直接使用。

使用users模块的代码可能是这样的：

var express = require('express');
var app = express();
...
var users = require('./routes/users');
app.post('/signup', users.signup);
app.post('/login', users.login);
...

HelloExpress再回首

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好啦，有了前面介绍的内容，再来看express生成的应用结构和代码，问题不大了。现在我们总结一下HelloExpress应用。

目录结构

express会按照特定的定目录结构创建应用。

bin目录，里面就一个www文件，其实还是个js脚本文件，使用npm start启动网站时会调用www。你可以看控制台输出来确认。
public目录，里面放了一些静态文件，默认生成的项目，只有stylesheets下有一个style.css文件。javascripts子目录可以放js文件，images子目录放图片。
routes目录内放的是路由模块，前面分析过了。你可以在这里配置你网站的路由。
views目录放的HTML模板文件。下次我们再聊它。
node_modules目录是根据package.json生成的，package.json由express生成
app.js，应用入口

app.js

app.js的代码如下，再回顾一下：

var express = require('express');
var path = require('path');
var favicon = require('serve-favicon');
var logger = require('morgan');
var cookieParser = require('cookie-parser');
var bodyParser = require('body-parser');

var routes = require('./routes/index');
var users = require('./routes/users');

var app = express();

// view engine setup
app.set('views', path.join(__dirname, 'views'));
app.set('view engine', 'jade');

// uncomment after placing your favicon in /public
//app.use(favicon(path.join(__dirname, 'public', 'favicon.ico')));
app.use(logger('dev'));
app.use(bodyParser.json());
app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: false }));
app.use(cookieParser());
app.use(express.static(path.join(__dirname, 'public')));

app.use('/', routes);
app.use('/users', users);

// catch 404 and forward to error handler
app.use(function(req, res, next) {
  var err = new Error('Not Found');
  err.status = 404;
  next(err);
});

// error handlers

// development error handler
// will print stacktrace
if (app.get('env') === 'development') {
  app.use(function(err, req, res, next) {
    res.status(err.status || 500);
    res.render('error', {
      message: err.message,
      error: err
    });
  });
}

// production error handler
// no stacktraces leaked to user
app.use(function(err, req, res, next) {
  res.status(err.status || 500);
  res.render('error', {
    message: err.message,
    error: {}
  });
});


module.exports = app;

现在看上面的代码，应该没有压力了。只有一处，配置模板引擎的两行代码，后面隐藏了神秘的故事，下一回咱再说了。