中间件引擎

前言

在使用Koa.js过程中，会发现中间件的使用都是这样子的，如以下代码所示。

const Koa = require('koa');
let app = new Koa();

const middleware1 = async (ctx, next) => { 
  console.log(1); 
  await next();  
  console.log(6);   
}

const middleware2 = async (ctx, next) => { 
  console.log(2); 
  await next();  
  console.log(5);   
}

const middleware3 = async (ctx, next) => { 
  console.log(3); 
  await next();  
  console.log(4);   
}

app.use(middleware1);
app.use(middleware2);
app.use(middleware3);
app.use(async(ctx, next) => {
  ctx.body = 'hello world'
})

app.listen(3001)

// 启动访问浏览器
// 控制台会出现以下结果
// 1
// 2
// 3
// 4
// 5
// 6

为什么会出现以上的结果， 这个主要是Koa.js的一个中间件引擎 koa-compose模块来实现的，也就是Koa.js实现洋葱模型的核心引擎。

中间件原理

洋葱模型可以看出，中间件的在 await next() 前后的操作，很像数据结构的一种场景——“栈”，先进后出。同时，又有统一上下文管理操作数据。综上所述，可以总结出一下特性。

• 有统一 context
• 操作先进后出
• 有控制先进后出的机制 next
• 有提前结束机制

这样子我们可以单纯用 Promise 做个简单的实现如下

let context = {
  data: []
};

async function middleware1(ctx, next) {
  console.log('action 001');
  ctx.data.push(1);
  await next();
  console.log('action 006');
  ctx.data.push(6);
}

async function middleware2(ctx, next) {
  console.log('action 002');
  ctx.data.push(2);
  await next();
  console.log('action 005');
  ctx.data.push(5);
}

async function middleware3(ctx, next) {
  console.log('action 003');
  ctx.data.push(3);
  await next();
  console.log('action 004');
  ctx.data.push(4);
}

Promise.resolve(middleware1(context, async() => {
  return Promise.resolve(middleware2(context, async() => {
    return Promise.resolve(middleware3(context, async() => {
      return Promise.resolve();
    }));
  }));
}))
  .then(() => {
    console.log('end');
    console.log('context = ', context);
  });

// 结果显示
// "action 001"
// "action 002"
// "action 003"
// "action 004"
// "action 005"
// "action 006"
// "end"
// "context = { data: [1, 2, 3, 4, 5, 6]}"
 

引擎实现

通过上一节中的中间件原理，可以看出，单纯用Promise 嵌套可以直接实现中间件流程。虽然可以实现，但是Promise嵌套会产生代码的可读性和可维护性的问题，也带来了中间件扩展问题。

所以需要把Promise 嵌套实现的中间件方式进行高度抽象，达到可以自定义中间件的层数。这时候需要借助前面几章提到的处理 Promise嵌套的神器async/await。

我们先理清楚需要的步骤

• 中间件队列
• 处理中间件队列，并将上下文context传进去
• 中间件的流程控制器next
• 异常处理

根据上一节分析中间的原理，我们可以抽象出

• 每一个中间件需要封装一个 Promise
• 洋葱模型的先进后出操作，对应Promise.resolve的前后操作

源码地址 https://github.com/chenshenhai/koajs-design-note/tree/master/demo/chapter-01-05open in new window

function compose(middleware) {

  if (!Array.isArray(middleware)) {
    throw new TypeError('Middleware stack must be an array!');
  }

  return function(ctx, next) {
    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(ctx, () => {
          return dispatch(i + 1);
        }));
      } catch (err) {
        return Promise.reject(err);
      }
    }
  };
}

试用中间件引擎

let middleware = [];
let context = {
  data: []
};

middleware.push(async(ctx, next) => {
  console.log('action 001');
  ctx.data.push(2);
  await next();
  console.log('action 006');
  ctx.data.push(5);
});

middleware.push(async(ctx, next) => {
  console.log('action 002');
  ctx.data.push(2);
  await next();
  console.log('action 005');
  ctx.data.push(5);
});

middleware.push(async(ctx, next) => {
  console.log('action 003');
  ctx.data.push(2);
  await next();
  console.log('action 004');
  ctx.data.push(5);
});

const fn = compose(middleware);

fn(context)
  .then(() => {
    console.log('end');
    console.log('context = ', context);
  });
  
// 结果显示
// "action 001"
// "action 002"
// "action 003"
// "action 004"
// "action 005"
// "action 006"
// "end"
// "context = { data: [1, 2, 3, 4, 5, 6]}"