阅读koa源码， Koa中间件是如何工作的(DAY 1)

Koa中的中间件不同于Express，Koa使用了洋葱模型。神奇的Koa框架仅仅只包含了4个文件。今天我们只看一下主文件—application.js,它包含了中间件如何工作的核心逻辑。

准备

git clone [e-mail]:koajs/koa.git
npm install

然后我们在项目根目录添加一个index.js文件，作测试用途。

// index.js
// Include the entry file of koa
const Koa = require('./lib/application.js');
const app = new Koa();
const debug = require('debug')('koa');
app.use(async (ctx, next) => {
  console.log(1);
  await next();
  console.log(6);
  const rt = ctx.response.get('X-Response-Time');
  console.log(`${ctx.method} ${ctx.url} - ${rt}`);
});
// time logger here
app.use(async (ctx, next) => {
  console.log(2);
  const start = Date.now();
  await next();
  console.log(5);
  const ms = Date.now() - start;
  ctx.set('X-Response-Time', `${ms}ms`);
});
app.use(async (ctx, next) => {
  console.log(3);
  ctx.body = 'Hello World';
  await next();
  console.log(4);
});


app.listen(3000);

运行服务器：

node index.js

访问http://localhost:3000，你将看到1, 2, 3, 4, 5, 6的输出，这叫做洋葱模型（中间件）

洋葱模型如何工作

让我们来看看Koa的核心代码，了解一下中间件的工作原理。在index.js文件中，我们可以这样使用中间件：

const app = new Koa();
app.use(// middleware);
app.use(// middleware);
app.listen(3000);

然后再来看看application.js，下面的代码是和中间件有关的，我在代码中加了一下备注。

const compose = require('koa-compose');

module.exports = class Application extends Emitter {
  
  constructor() {
    super();
    this.proxy = false;
    // Step 0: init a middleware list
    this.middleware = [];
  }

  use(fn) {
    // Step 1: adding the middleware to the list
    this.middleware.push(fn);
    return this;
  }

  listen(...args) {
    debug('listen');
    // Step 2: using this.callback() to compose all middleware
    const server = http.createServer(this.callback());
    return server.listen(...args);
  }

  callback() {
    // Step 3: This is the most important part - compose, it group all 
    // middleware to one big function and return a promise, we will talk more
    // about this function
    const fn = compose(this.middleware);
    if (!this.listenerCount('error')) this.on('error', this.onerror);
    const handleRequest = (req, res) => {
      const ctx = this.createContext(req, res);
      return this.handleRequest(ctx, fn);
    };

    return handleRequest;
  }

  handleRequest(ctx, fnMiddleware) {
    const res = ctx.res;
    res.statusCode = 404;
    const onerror = err => ctx.onerror(err);
    const handleResponse = () => respond(ctx);
    onFinished(res, onerror);
    // Step 4: Resolve the promise
    return fnMiddleware(ctx).then(handleResponse).catch(onerror);
  }
}

关于Compose函数

关于compose函数的更多信息，我们来看看koa-compose包

module.exports = compose
function compose (middleware) {
  // skipped type checking code here
  return function (context, next) {
    // last called middleware #
    let index = -1
    return dispatch(0)
    function dispatch (i) {
      if (i <= index) return Promise.reject(new Error('next() called multiple times'))
      index = i
      let fn = middleware[i]
      if (i === middleware.length) fn = next
      if (!fn) return Promise.resolve()
      try {
        return Promise.resolve(fn(context, dispatch.bind(null, i + 1)));
      } catch (err) {
        return Promise.reject(err)
      }
    }
  }
}

所有的中间件都传递给compose函数，它将返回dispatch(0),dispatch函数将立即执行并返回一个promise。在我们理解dispatch函数的内容前，我们必须先了解promise的语法。

关于Promise

通常我们是这样使用promise的:

const promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  if (success){
    resolve(value);
  } else {
    reject(error);
  }
});

在Koa中，promise是这样使用的:

let testPromise = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('test success');
  }, 1000);
});
Promise.resolve(testPromise).then(function (value) {
  console.log(value); // "test success"
});

所以，我们知道，在compose函数中，它返回一个promise

回到Koa - compose中间件

module.exports = compose
function compose (middleware) {
  // skipped type checking code here
  return function (context, next) {
    // last called middleware #
    let index = -1
    return dispatch(0)
    function dispatch (i) {
      if (i <= index) return Promise.reject(new Error('next() called multiple times'))
      index = i
      let fn = middleware[i]
      if (i === middleware.length) fn = next
      if (!fn) return Promise.resolve()
      try {
        return Promise.resolve(fn(context, dispatch.bind(null, i + 1)));
      } catch (err) {
        return Promise.reject(err)
      }
    }
  }
}

dispatch是一个递归函数，它将遍历所有的中间件。在我们的index.js文件中，我们有三个中间件，这三个中间件将在await next()前执行代码

app.use(async (ctx, next) => {
  console.log(2);
  const start = Date.now();
  await next(); // <- stop here and wait for the next middleware complete
  console.log(5);
  const ms = Date.now() - start;
  ctx.set('X-Response-Time', `${ms}ms`);
});

我们可以看看三个中间件的执行顺序:

• 当执行dispatch(0)， Promise.resolve(fn(context, dispatch.bind(null,0+1))) 被执行
• 第一个中间件运行至await next()
• 第二个中间件是，next() = dispatch.bind(null, 0+1)
• 第二个中间件运行至await next()
• 第三个中间件是, next() = dispatch.bind(null, 1+1)
• 第三个中间件运行至await next()
• next() = dispatch.bind(null, 2+1), 没有第四个中间件，立即返回 if(!fn) return Promise.resolve(), 在第三个中间件中的await next() 被 resolved， 并执行第三个中间件剩下的代码
• 在第二个中间件中的await next() 被resolve，并执行第二个中间件剩下的代码
• 在第一个中间件中的await next() 被resolve，并执行第一个中间件剩下的代码

为什么使用洋葱模型？

如果在中间件中有async/await，编码会变得更加的简单。当我们想写一个针对api请求的时间记录器，将会是一件非常简单的事：

app.use(async (ctx, next) => {
  const start = Date.now();
  await next(); // your API logic
  const ms = Date.now() - start;
  console.log('API response time:' + ms);
});