深入浅出了解javascript的node中间件原理

今天Javascript栏目介绍node中间件原理。

我们目前看到的主流nodejs框架, 比如connect, koa, express, egg, nest等, 都离不开中间件的设计概念, 所以为了能让大家更深入的窥探nodejs世界, 我们就非常有比较研究中间件的实现原理.

正文

在了解node中间件的概念之后, 我们就来手动实现一下中间件, 最后我们会简单分析一下koa中中间件的实现思路. 文章大纲如下:

• node中间件核心原理实现
• koa中间键实现方式
• 利用koa中间件机制实现一个自己的koa中间件

node中间件核心原理实现

由上文介绍可知中间件是从http请求开始到响应结束过程中的处理逻辑，通常需要对请求和响应进行处理. 我们在实现node中间件模式时还需要考虑的一个问题就是多中间件共存的问题, 我们要思考如何将多个中间件的执行自动化, 不然在请求到响应的过程中只会执行最开始的中间件, 所以我们基本的中间件形式如下:

const middleware = (req, res, next) => {  // 请求处理逻辑
  next()
} 

接下来我们先写个简单的案例来看看中间件是如何实现的.

// 定义几个中间间函数const m1 = (req, res, next) => {  console.log(&＃39;m1 run&＃39;)
  next()
}const m2 = (req, res, next) => {  console.log(&＃39;m2 run&＃39;)
  next()
}const m3 = (req, res, next) => {  console.log(&＃39;m3 run&＃39;)
  next()
}// 中间件集合const middlewares = [m1, m2, m3]function useApp (req, res) {  const next = () => {    // 获取第一个中间件
    const middleware = middlewares.shift()    if (middleware) {
      middleware(req, res, next)
    }
  }
  next()
}// 第一次请求流进入useApp() 

由以上代码我们就不难发现next的作用了, 也就是实现自动调用中间件链的关键参数. 打印结果如下:

m1 run
m2 run
m3 run 

以上即实现了基本中间件的执行模式, 但是我们还需要考虑异步的问题, 如果中间件还依赖第三发模块或者api的支持, 比如验证, 识别等服务, 我们需要在该异步中间件的回调里执行next, 才能保证正常的调用执行顺序, 如下代码所示:

const m2 = (req, res, next) => {
  fetch(&＃39;/xxxxx&＃39;).then(res => {
	next()
  })
} 

还有一种中间件场景, 比如说日志中间件, 请求监控中间件, 它们会在业务处理前和处理后都会执行相关逻辑, 这个时候就要求我们需要能对next函数进行二次处理, 我们可以将next的返回值包装成promise, 使得其在业务处理完成之后通过then回调来继续处理中间件逻辑. 如下所示:

function useApp (req, res) {  const next = () => {    const middleware = middlewares.shift()    if (middleware) {      // 将返回值包装为Promise对象
      return Promise.resolve(middleware(req, res, next))
    }else {      return Promise.resolve("end")
    }
  }
  next()
} 

此时我们就能使用如下方式调用了:

const m1 = (req, res, next) => {  console.log(&＃39;m1 start&＃39;)  return next().then(() => {    console.log(&＃39;m1 end&＃39;)
  })
} 

以上我们就实现了一个基本可以的中间件设计模式, 当然我们也可以用async和await实现, 写法会更优雅和简单. 笔者这里上一份简单的例子:

const m1 = async (req, res, next) => {    // something...
    let result = await next();
  }  
  const m2 = async (req, res, next) => {    // something...
    let result = await next();
  }  const m3 = async (req, res, next) => {    // something...
    let result = await next();    return result;
  }const middlewares = [m1, m2, m3];function useApp (req, res) {    const next = () => {      const middleware = middlewares.shift()      if (middleware) {        return Promise.resolve(middleware(req, res, next))
      }else {        return Promise.resolve("end")
      }
    }
    next()
  }// 启动中间件useApp() 

在koa2框架中, 中间件的实现方式也是将next()方法返回值封装为Promise对象，实现了其提出的洋葱圈模型，如下图所示:

koa中间件实现方式

koa2框架的中间件实现原理很优雅，笔者觉得很必要研究一下, 这里展示一下其核心思路:

function compose (middleware) {  // 提前判断中间件类型,防止后续错误
  if (!Array.isArray(middleware)) throw new TypeError(&＃39;Middleware stack must be an array!&＃39;)  for (const fn of middleware) {    // 中间件必须为函数类型
    if (typeof fn !== &＃39;function&＃39;) throw new TypeError(&＃39;Middleware must be composed of functions!&＃39;)
  }  return function (context, next) {    // 采用闭包将索引缓存,来实现调用计数
    let index = -1
    return dispatch(0)    function dispatch (i) {      // 防止next()方法重复调用
      if (i <= index) return Promise.reject(new Error(&＃39;next() called multiple times&＃39;))
      index = i      let fn = middleware[i]      if (i === middleware.length) fn = next      if (!fn) return Promise.resolve()      try {        // 包装next()返回值为Promise对象
        return Promise.resolve(fn(context, dispatch.bind(null, i + 1)));
      } catch (err) {        // 异常处理
        return Promise.reject(err)
      }
    }
  }
} 

利用koa中间件机制实现一个自己的koa中间件

学习了中间件的设计机制和原理, 我们是不是想马上写一个中间件呢? 笔者这里给大家举一个例子. 在H5-Dooring项目的服务端代码中, 我们需要对用户登录权限进行分发, 此时我们提供统一个中间件来处理, 如下代码所示:

// 模拟数据库操作const token = db.user();// router或者koa的中间件一定要用await处理next，否则将不能正常响应数据export default async (ctx, next) => {  const t = ctx.request.header.authorization  let uid = ctx.request.header[&＃39;x-requested-with&＃39;]  let uidArr = uid.split(&＃39;,&＃39;)  if(uidArr.length > 1) {
      uid = uidArr.pop().trim()
  }    if(token[uid] && token[uid][1] === t) {        await next()
    }else {
        ctx.status = 403;
        ctx.body = {            state: 403,            msg: &＃39;你没有权限操作&＃39;
        }
    }  
} 

以上代码即实现用户登录态处理, 如果用户在没有登录的情况下防问任何需要登录的接口, 都将返回权限不足或则在请求库中让其重定向到登录页面.

所以, 今天你又博学了吗?

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