前言

中間件是介于應用系統和系統軟件之間的一類軟件，它使用系統軟件所提供的基礎服務(功能)，銜接網絡上應用系統的各個部分或不同的應用，能夠達到資源共享、功能共享的目的。

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在NodeJS中，中間件主要是指封裝http請求細節處理的方法。我們都知道在http請求中往往會涉及很多動作, 如下: IP篩選 查詢字符串傳遞 請求體解析 cookie信息處理 權限校驗 日志記錄 會話管理中間件(session) gzip壓縮中間件(如compress) * 錯誤處理

當然還有很多自定義的處理動作. 對于Web應用而言，我們并不希望了解每一個細節性的處理工作，而是希望能夠把主要精力集中在業務的開發上，以達到提升開發效率的目的, 所以引入了Node中間件來簡化和封裝這些基礎邏輯處理細節.

node中間件本質上就是在進入具體的業務處理之前，先讓特定過濾器處理。如下圖所示:

我們目前看到的主流nodejs框架, 比如connect, koa, express, egg, nest等, 都離不開中間件的設計概念, 所以為了能讓大家更深入的窺探nodejs世界, 我們就非常有比較研究中間件的實現原理.

正文

在了解node中間件的概念之后, 我們就來手動實現一下中間件, 最后我們會簡單分析一下koa中中間件的實現思路. 文章大綱如下: node中間件核心原理實現 koa中間鍵實現方式 * 利用koa中間件機制實現一個自己的koa中間件

node中間件核心原理實現

由上文介紹可知中間件是從http請求開始到響應結束過程中的處理邏輯，通常需要對請求和響應進行處理. 我們在實現node中間件模式時還需要考慮的一個問題就是多中間件共存的問題, 我們要思考如何將多個中間件的執行自動化, 不然在請求到響應的過程中只會執行最開始的中間件, 所以我們基本的中間件形式如下:

const middleware = (req, res, next) => { 
  // 請求處理邏輯 
  next() 
} 

接下來我們先寫個簡單的案例來看看中間件是如何實現的.

// 定義幾個中間間函數 
const m1 = (req, res, next) => { 
  console.log('m1 run') 
  next() 
} 
 
const m2 = (req, res, next) => { 
  console.log('m2 run') 
  next() 
} 
 
const m3 = (req, res, next) => { 
  console.log('m3 run') 
  next() 
} 
 
// 中間件集合 
const middlewares = [m1, m2, m3] 
 
function useApp (req, res) { 
  const next = () => { 
    // 獲取第一個中間件 
    const middleware = middlewares.shift() 
    if (middleware) { 
      middleware(req, res, next) 
    } 
  } 
  next() 
} 
 
// 第一次請求流進入 
useApp() 

由以上代碼我們就不難發現next的作用了, 也就是實現自動調用中間件鏈的關鍵參數. 打印結果如下:

m1 run 
m2 run 
m3 run 

以上即實現了基本中間件的執行模式, 但是我們還需要考慮異步的問題, 如果中間件還依賴第三發模塊或者api的支持, 比如驗證, 識別等服務, 我們需要在該異步中間件的回調里執行next, 才能保證正常的調用執行順序, 如下代碼所示:

const m2 = (req, res, next) => { 
  fetch('/xxxxx').then(res => { 
    next() 
  }) 
} 

還有一種中間件場景, 比如說日志中間件, 請求監控中間件, 它們會在業務處理前和處理后都會執行相關邏輯, 這個時候就要求我們需要能對next函數進行二次處理, 我們可以將next的返回值包裝成promise, 使得其在業務處理完成之后通過then回調來繼續處理中間件邏輯. 如下所示:

function useApp (req, res) { 
  const next = () => { 
    const middleware = middlewares.shift() 
    if (middleware) { 
      // 將返回值包裝為Promise對象 
      return Promise.resolve(middleware(req, res, next)) 
    }else { 
      return Promise.resolve("end") 
    } 
  } 
  next() 
} 

此時我們就能使用如下方式調用了:

const m1 = (req, res, next) => { 
  console.log('m1 start') 
  return next().then(() => { 
    console.log('m1 end') 
  }) 
} 

以上我們就實現了一個基本可以的中間件設計模式, 當然我們也可以用async和await實現, 寫法會更優雅和簡單. 筆者這里上一份簡單的例子:

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() 
  } 
// 啟動中間件 
useApp() 

在koa2框架中, 中間件的實現方式也是將next()方法返回值封裝為Promise對象，實現了其提出的洋蔥圈模型，如下圖所示:

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已失效

koa中間件實現方式

koa2框架的中間件實現原理很優雅，筆者覺得很必要研究一下, 這里展示一下其核心思路:

function compose (middleware) { 
  // 提前判斷中間件類型,防止后續錯誤 
  if (!Array.isArray(middleware)) throw new TypeError('Middleware stack must be an array!') 
  for (const fn of middleware) { 
    // 中間件必須為函數類型 
    if (typeof fn !== 'function') throw new TypeError('Middleware must be composed of functions!') 
  } 
  return function (context, next) { 
    // 采用閉包將索引緩存,來實現調用計數 
    let index = -1 
    return dispatch(0) 
    function dispatch (i) { 
      // 防止next()方法重復調用 
      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 { 
        // 包裝next()返回值為Promise對象 
        return Promise.resolve(fn(context, dispatch.bind(null, i + 1))); 
      } catch (err) { 
        // 異常處理 
        return Promise.reject(err) 
      } 
    } 
  } 
} 

利用koa中間件機制實現一個自己的koa中間件

學習了中間件的設計機制和原理, 我們是不是想馬上寫一個中間件呢? 筆者這里給大家舉一個例子. 在H5-Dooring項目的服務端代碼中, 我們需要對用戶登錄權限進行分發, 此時我們提供統一個中間件來處理, 如下代碼所示:

// 模擬數據庫操作 
const token = db.user(); 
 
// router或者koa的中間件一定要用await處理next，否則將不能正常響應數據 
export default async (ctx, next) => { 
  const t = ctx.request.header.authorization 
  let uid = ctx.request.header['x-requested-with'] 
  let uidArr = uid.split(',') 
  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: '你沒有權限操作' 
        } 
    }   
} 

以上代碼即實現用戶登錄態處理, 如果用戶在沒有登錄的情況下防問任何需要登錄的接口, 都將返回權限不足或則在請求庫中讓其重定向到登錄頁面.

所以, 今天你又博學了嗎?