Koa源码分析（三） -- middleware机制的实现

Abstract

本系列是关于Koa框架的文章，目前关注版本是Koa v1。主要分为以下几个方面：

Koa概括

Koa是基于generator与co之上的新一代中间件框架，它的优势主要集中在以下几个方面

中间件机制
封装了request/response, context对象
使用yield，方便异步编程进行流程控制
在忽略同步或者异步的情况下，使用try catch可以获取程序运行中的异常（错误处理是服务端程序的核心）

示例代码

var Koa = require('koa');

var app = new Koa();

//添加中间件1

app.use(function *(next){

    var start = new Date;

    console.log("start=======1111");

    yield next;

    console.log("end  =======1111");

    var ms = new Date - start;

    console.log('%s %s - %s', this.method, this.url, ms);

});

//添加中间件2

app.use(function *(){

    console.log("start=======2222");

    this.body = 'Hello World';

    console.log("end  =======2222");

});

app.listen(3000);

/*

start=======1111

start=======2222

end  =======2222

end  =======1111

GET / - 10

start=======1111

start=======2222

end  =======2222

end  =======1111

GET /favicon.ico - 5

*/

从上述代码中，我们添加了两个middleware，其中第一个middleware中有一个输入参数next，并通过yield进行调用。通过分析输出的log信息，不难发现，先运行middelware1中的yield之前的代码，然后进入到middleware2中运行，待middleware2运行结束后又回到middleware1中，并运行yield之后的代码。

由于app.use输入的是generator函数，如果熟悉generator函数的同学，或许会说，这是将middleware2作为middleware1中的next参数，依次调用多个generator函数。对，没错，实际运行就是这样的，但是koa框架是如何组织代码实现这样方面的调用，将地狱式调用的异步编程编程这样清晰的结构？请看下文的源码分析

源码分析

Application初始化

function Application() {

    if (!(this instanceof Application)) return new Application;

    this.env = process.env.NODE_ENV || 'development';

    this.subdomainOffset = 2;

    // 用于存放中间件，即generator对象

    this.middleware = [];

    this.proxy = false;

    // 获得封装的上下文对象

    this.context = Object.create(context);

    // 获取封装的请求对象

    this.request = Object.create(request);

    // 获取封装的响应对象

    this.response = Object.create(response);

}

启动服务

listen() {

    debug('listen');

    // 调用node原生中的创建服务

    // 其中callback()是服务创建的核心，具体见下面分析

    const server = http.createServer(this.callback());

    // 开启服务的监听

    return server.listen.apply(server, arguments);

}

添加中间件

app.use = function(fn){

    if (!this.experimental) {

        // es7 async functions are not allowed,

        // so we have to make sure that `fn` is a generator function

        assert(fn && 'GeneratorFunction' == fn.constructor.name, 'app.use() requires a generator function');

    }

    debug('use %s', fn._name || fn.name || '-');

    // 将输入的fn依次push到middleware数组中

    this.middleware.push(fn);

    // 返回this，以便链式调用

    return this;

};

node native 创建服务

app.callback = function(){

    if (this.experimental) {

        console.error('Experimental ES7 Async Function support is deprecated. Please look into Koa v2 as the middleware signature has changed.')

    }

    // 将中间件按照加入的顺序，实现yield的链式调用，即组织异步调用结构，详细见下面的compose

    // co.wrap方法将generator函数转化为Promise

    var fn = this.experimental ? compose_es7(this.middleware) : co.wrap(compose(this.middleware));

    var self = this;

    if (!this.listeners('error').length) this.on('error', this.onerror);

    // 返回node native的请求处理函数

    return function handleRequest(req, res){

        res.statusCode = 404;

        var ctx = self.createContext(req, res);

        onFinished(res, ctx.onerror);

        fn.call(ctx).then(function handleResponse() {

            respond.call(ctx);

        }).catch(ctx.onerror);

    }

};

中间件异步构建

// 返回一个启动函数

function compose(middleware){

    return function *(next){

        if (!next) next = noop();

        var i = middleware.length;

        // 对中间件队列从后遍历，逐个获取对应的generator对象

        while (i--) {

            // 将后面的generator对象传递给前面中间件的generatorFunction

            next = middleware[i].call(this, next);

        }

        // 返回一个yield，next指向第一个中间件的generator

        return yield *next;

    }

}

function *noop(){}

这样，我们就从返回的启动函数（generator函数）的yield处指向第一个中间件，然后从之前while循环构成的从前往后的调用链，依次调用下一个中间件，直至最后一个中间件然后再返回。

这边我们再次回到callback()这个启动函数处，调用co.wrap()实现对generator函数的逐步调用。

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