深入解析koa之中間件流程控制

更新時間：2019年06月17日 09:39:47 作者：勇敢的半導體

這篇文章主要介紹了深入解析koa之中間件流程控制，koa被認為是第二代web后端開發(fā)框架，相比于前代express而言，其最大的特色無疑就是解決了回調金字塔的問題，讓異步的寫法更加的簡潔。,需要的朋友可以參考下

前言

koa被認為是第二代web后端開發(fā)框架，相比于前代express而言，其最大的特色無疑就是解決了回調金字塔的問題，讓異步的寫法更加的簡潔。在使用koa的過程中，其實一直比較好奇koa內部的實現(xiàn)機理。最近終于有空，比較深入的研究了一下koa一些原理，在這里會寫一系列文章來記錄一下我的學習心得和理解。

在我看來，koa最核心的函數(shù)是大名鼎鼎的co，koa正是基于這個函數(shù)實現(xiàn)了異步回調同步化，以及中間件流程控制。當然在這篇文章中我并不會去分析co源碼，我打算在整個系列文章中，一步一步講解如何實現(xiàn)koa中間件的流程控制原理，koa的異步回調同步寫法實現(xiàn)原理，最后在理解這些的基礎上，實現(xiàn)一個簡單的類似co的函數(shù)。

本篇首先只談一談koa的中間件流程控制原理。

1. koa中間件執(zhí)行流程

關于koa中間件如何執(zhí)行，官網上有一個非常經典的例子，有興趣的可以去看看，不過這里，我想把它修改的更簡單一點：

var koa = require('koa');
var app = koa();
app.use(function*(next) {
console.log('begin middleware 1');
yield next;
console.log('end middleware 1');
});
app.use(function*(next) {
console.log('begin middleware 2');
yield next;
console.log('end middleware 2');
});
app.use(function*() {
console.log('middleware 3');
});
app.listen(3000);

運行這個例子，然后使用curl工具，運行：

curl http://localhost:3000

可以看到，運行之后，會輸出：

begin middleware 1
begin middleware 2
middleware 3
end middleware 2
end middleware 1

這個例子非常形象的代表了koa的中間件執(zhí)行機制，可以用下圖的洋蔥模型來形容：

通過這種執(zhí)行流程，開發(fā)者可以非常方便的開發(fā)一些中間件，并且非常容易的整合到實際業(yè)務流程中。那么，這樣的流程又是如何實現(xiàn)和控制的呢？

2. koa中的generator和compose

簡單來說，洋蔥模型的執(zhí)行流程是通過es6中的generator來實現(xiàn)的。不熟悉generator的同學可以去看看其特性，其中一個就是generator函數(shù)可以像打斷點一樣從函數(shù)某個地方跳出，之后還可以再回來繼續(xù)執(zhí)行。下面一個例子可以說明這種特性：

var gen=function*(){
console.log('begin!');
//yield語句，在這里跳出，將控制權交給anotherfunc函數(shù)。
yield anotherfunc;
//下次回來時候從這里開始執(zhí)行
console.log('end!');
}
var anotherfunc(){
console.log('this is another function!');
}
var g=gen();
var another=g.next(); //'begin!'
//another是一個對象，其中value成員就是返回的anotherfunc函數(shù)
another.value(); //'this is another function!'
g.next(); //'end!';

從這個簡單例子中，可以看出洋蔥模型最基本的一個雛形，即yield前后的語句最先和最后執(zhí)行，yield中間的代碼在中心執(zhí)行。

現(xiàn)在設想一下，如果yield后面跟的函數(shù)本身就又是一個generator，會怎么樣呢？其實就是從上面例子里面做一個引申：

var gen1=function*(){
console.log('begin!');
yield g2;
console.log('end!');
}
var gen2=function*(){
console.log('begin 2');
yield anotherfunc;
console.log('end 2');
}
var anotherfunc(){
console.log('this is another function!');
}
var g=gen();
var g2=gen2();
var another1=g.next(); //'begin!';
var another2=another1.value.next(); //'begin 2';
another2.value(); //'this is another function!';
another1.value.next(); //'end 2';
g.next(); //'end!';

可以看出，基本上是用上面的例子，再加一個嵌套而已，原理是一樣的。

而在koa中，每個中間件generator都有一個next參數(shù)。在我們這個例子中，g2就可以看成是g函數(shù)的next參數(shù)。事實上，koa也確實是這樣做的，當使用app.use()掛載了所有中間件之后，koa有一個koa-compose模塊，用于將所有generator中間件串聯(lián)起來，基本上就是將后一個generator賦給前一個generator的next參數(shù)。koa-compose的源碼非常簡單短小，下面是我自己實現(xiàn)的一個：

function compose(middlewares) {
return function(next) {
var i = middlewares.length;
var next = function*() {}();
while (i--) {
next = middlewares[i].call(this, next);
}
return next;
}
}

使用我們自己寫的compose對上面一個例子改造，是的其更接近koa的形式：

function compose(middlewares) {
return function(next) {
var i = middlewares.length;
var next = function*() {}();
while (i--) {
next = middlewares[i].call(this, next);
}
return next;
}
}
var gen1=function*(next){
console.log('begin!');
yield next;
console.log('end!');
}
var gen2=function*(next){
console.log('begin 2');
yield next;
console.log('end 2');
}
var gen3=function*(next){
console.log('this is another function!');
}
var bundle=compose([gen1,gen2,gen3]);
var g=bundle();
var another1=g.next(); //'begin!';
var another2=another1.value.next(); //'begin 2';
another2.value.next(); //'this is another function!';
another1.value.next(); //'end 2';
g.next(); //'end!';

怎么樣？是不是有一點koa中間件寫法的感覺了呢？但是目前，我們還是一步一步手動的在執(zhí)行我們這個洋蔥模型，能否寫一個函數(shù)，自動的來執(zhí)行我們這個模型呢？

3. 讓洋蔥模型自動跑起來：一個run函數(shù)的編寫

上面例子中，最后的代碼我們可以看出一個規(guī)律，基本就是外層的generator調用next方法把控制權交給內層，內層再繼續(xù)調用next把方法交給更里面的一層。整個流程可以用一個函數(shù)嵌套的寫法寫出來。話不多說，直接上代碼：

function run(gen) {
var g;
if (typeof gen.next === 'function') {
g = gen;
} else {
g = gen();
}
function next() {
var tmp = g.next();
//如果tmp.done為true，那么證明generator執(zhí)行結束，返回。
if (tmp.done) {
return;
} else if (typeof g.next === 'function') {
run(tmp.value);
next();
}
}
next();
}
function compose(middlewares) {
return function(next) {
var i = middlewares.length;
var next = function*() {}();
while (i--) {
next = middlewares[i].call(this, next);
}
return next;
}
}
var gen1 = function*(next) {
console.log('begin!');
yield next;
console.log('end!');
}
var gen2 = function*(next) {
console.log('begin 2');
yield next;
console.log('end 2');
}
var gen3 = function*(next) {
console.log('this is another function!');
}
var bundle = compose([gen1, gen2, gen3]);
run(bundle);

run函數(shù)接受一個generator，其內部執(zhí)行其實就是我們上一個例子的精簡，使用遞歸的方法執(zhí)行。運行這個例子，可以看到結果和我們上一個例子相同。

到此為止，我們就基本講清楚了koa中的中間件洋蔥模型是如何自動執(zhí)行的。事實上，koa中使用的co函數(shù)，一部分功能就是實現(xiàn)我們這里編寫的run函數(shù)的功能。

值得注意的是，這篇文章只注重分析中間件執(zhí)行流程的實現(xiàn)，暫時并沒有考慮異步回調同步化原理。下一篇文章中，我將帶大家繼續(xù)探析koa中異步回調同步化寫法的機理。

這篇文章的代碼可以在github上面找到：https://github.com/mly-zju/async-js-demo，其中process_control.js文件就是本篇的事例源碼。

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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