koa
koa是Node.js的一个web开发框架，它是由 Express 原班人马打造的，致力于成为一个更小、更富有表现力、更健壮的 Web 框架。使用 koa 编写 web 应用，通过组合不同的 generator，可以免除重复繁琐的回调函数嵌套，并极大地提升错误处理的效率。koa 不在内核方法中绑定任何中间件，它仅仅提供了一个轻量优雅的函数库，使得编写 Web 应用变得得心应手。
与Express区别
这里简单讲下koa与Express的主要区别：
- Express 封装、内置了很多中间件，比如 connect 和 router ，而 koa 则比较轻量，开发者可以根据自身需求订制框架；
- Express 是基于 callback 来处理中间件的，而 koa 则是基于async/await；
- 在异步执行中间件时，Express 并非严格按照洋葱模型执行中间件，而 koa 则是严格遵循的（体现在二者在中间件为异步函数的时候处理会有不同）。
所以，需要先介绍下洋葱模型。
洋葱模型
洋葱我们都知道，一层包裹着一层，层层递进，但是现在不是看其立体的结构，而是需要将洋葱切开来，从切开的平面来看，如图所示：
可以看到，要从洋葱中心点穿过去，就必须先一层层向内穿入洋葱表皮进入中心点，然后再从中心点一层层向外穿出表皮。
这里有个特点：进入时穿入了多少层表皮，出去时就必须穿出多少层表皮。先穿入表皮，后穿出表皮，符合我们所说的栈列表，先进后出的原则。
无论是Express还是koa，都是基于中间件来实现的。中间件主要用于请求拦截和修改请求或响应结果的。而中间件（可以理解为一个类或者函数模块）的执行方式就需要依据洋葱模型。
洋葱的表皮我们可以思考为中间件：
从外向内的过程是一个关键词 next()；如果没有调用next()，则不会调用下一个中间件；
而从内向外则是每个中间件执行完毕后，进入原来的上一层中间件，一直到最外一层。
也就是说，对于异步中间件，koa与Express在某种情况代码的执行顺序会有差异。
异步差异
同样的逻辑，先来Express：
const express = require('express')
const app = express()
app.use(async (req, res, next) => {
const start = Date.now();
console.log(1)
await next();
console.log(2)
})
app.use(async (req, res, next) => {
console.log('3')
await next()
await new Promise(
(resolve) =>
setTimeout(
() => {
console.log(`wait 1000 ms end`);
resolve()
},
1000
)
);
console.log('4')
})
app.use((req, res, next) => {
console.log(5);
res.send('hello express')
})
app.listen(3001)
console.log('server listening at port 3001')正常而言，我们期望返回结果顺序是：
1
3
5
wait 1000 ms end
4
2但事实上结果是：
1
3
5
2
wait 1000 ms end
4同样逻辑的Koa代码：
const Koa = require('koa');
const app = new Koa();
app.use(async (ctx, next) => {
console.log(1)
await next();
console.log(2)
});
app.use(async (ctx, next) => {
console.log(3)
await next();
await new Promise(
(resolve) =>
setTimeout(
() => {
console.log(`wait 1000 ms end`);
resolve()
},
1000
)
);
console.log(4)
});
// response
app.use(async ctx => {
console.log(5)
ctx.body = 'Hello Koa';
});
app.listen(3000);
console.log('app start : http://localhost:3000')响应差异
大部分情况下，koa与Express的响应是没有区别的，只是写法稍有不同，前者需要ctx.body = xxx，而后者需要用res.send或res.json等方法。
但以下这种情况，就是Express不能做到的。
const Koa = require('koa');
const app = new Koa();
// x-response-time
app.use(async (ctx, next) => {
const start = Date.now();
await next();
const ms = Date.now() - start;
ctx.set('X-Response-Time', `${ms}ms`);
});
// response
app.use(async ctx => {
ctx.body = 'Hello Koa';
});
app.listen(3000);
console.log('app start : http://localhost:3000')上述代码主要是想给所有的接口添加一个响应头，这个响应头代表着这个接口函数的执行时间。
在Express中，你可能会这样写：
const express = require('express')
const app = express()
app.use(async (req, res, next) => {
const start = Date.now();
await next();
const ms = Date.now() - start;
res.header('X-Response-Time', `${ms}ms`);
})
app.use((req, res, next) => {
res.send('hello express')
})
app.listen(3001)
console.log('server listening at port 3001')但请求时会报错：
Error [ERR_HTTP_HEADERS_SENT]: Cannot set headers after they are sent to the client因为res.send已经意味着发送响应了，这时你还想再设置响应头，是不允许的。
也就是说，Express使用res.send等方法，会直接进行响应，而koa会等所有中间件都完成后，才会响应。
中间件主要处理逻辑
koa的中间件处理逻辑非常简单，主要放在koa-compose中：
function compose (middleware) {
if (!Array.isArray(middleware)) throw new TypeError('Middleware stack must be an array!')
for (const fn of middleware) {
if (typeof fn !== 'function') throw new TypeError('Middleware must be composed of functions!')
}
/**
* @param {Object} context
* @return {Promise}
* @api public
*/
return function (context, next) {
// last called middleware #
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(context, dispatch.bind(null, i + 1)));
} catch (err) {
return Promise.reject(err)
}
}
}
}每个中间件调用的next()其实就是这个：
dispatch.bind(null, i + 1)还是利用闭包和递归的性质，一个个执行，并且每次执行都是返回promise。
贴下koa中间件的执行流程吧：
oak
对标nodejs的koa框架，Deno有开发者参考它开发出一个oak框架，用法几乎一模一样，学习成本很低，推荐使用。
代码如下：
import { Application } from "https://deno.land/x/oak/mod.ts";
const app = new Application();
app.use(async (ctx, next) => {
const start = Date.now();
console.log(1)
await next();
console.log(2)
const ms = Date.now() - start;
ctx.response.headers.set('X-Response-Time', `${ms}ms`);
});
app.use(async (ctx, next) => {
const start = Date.now();
console.log(3)
await next();
await new Promise(
(resolve) =>
setTimeout(
() => {
console.log(`wait 1000 ms end`);
resolve('wait')
},
1000
)
);
console.log(4)
const ms = Date.now() - start;
console.log(`${ctx.request.method} ${ctx.request.url} - ${ms}`);
});
app.use((ctx) => {
console.log(5)
ctx.response.body = "Hello Deno!";
});
console.log('app start : http://localhost:3002')
await app.listen({ port: 3002 });中间件处理逻辑
它的中间件处理逻辑在这里：
/** Compose multiple middleware functions into a single middleware function. */
export function compose<
S extends State = Record,
T extends Context = Context,
>(
middleware: Middleware[],
): (context: T, next?: () => Promise) => Promise {
return function composedMiddleware(
context: T,
next?: () => Promise,
): Promise {
let index = -1;
async function dispatch(i: number): Promise {
if (i <= index) {
throw new Error("next() called multiple times.");
}
index = i;
let fn: Middleware | undefined = middleware[i];
if (i === middleware.length) {
fn = next;
}
if (!fn) {
return;
}
await fn(context, dispatch.bind(null, i + 1));
}
return dispatch(0);
};
} 看的出来与koa的几乎一模一样。
简版oak
下面，我们写个简版的oak/koa，实现上述的样例功能。
实现前，先看下Deno的http服务代码：
// Start listening on port 8080 of localhost.
const server = Deno.listen({ port: 8080 });
console.log(`HTTP webserver running. Access it at: http://localhost:8080/`);
// Connections to the server will be yielded up as an async iterable.
for await (const conn of server) {
// In order to not be blocking, we need to handle each connection individually
// without awaiting the function
serveHttp(conn);
}
async function serveHttp(conn: Deno.Conn) {
// This "upgrades" a network connection into an HTTP connection.
const httpConn = Deno.serveHttp(conn);
// Each request sent over the HTTP connection will be yielded as an async
// iterator from the HTTP connection.
for await (const requestEvent of httpConn) {
// The native HTTP server uses the web standard `Request` and `Response`
// objects.
const body = `Your user-agent is:\n\n${requestEvent.request.headers.get(
"user-agent",
) ?? "Unknown"}`;
// The requestEvent's .respondWith() method is how we send the response back to the client.
requestEvent.respondWith(
new Response(body, {
status: 200,
}),
);
}
}通过上述代码，就能启动一个http://localhost:8080的服务。
所以，我们的代码也很简单：
class Application {
middlewares: Middleware[] = [];
use(callback: Middleware) {
this.middlewares.push(callback);
}
async listen(config: {
port: number;
}) {
const middlewares = this.middlewares;
const server = Deno.listen(config);
console.log(`HTTP webserver running. Access it at: http://localhost:${config.port}/`);
// Connections to the server will be yielded up as an async iterable.
for await (const conn of server) {
// In order to not be blocking, we need to handle each connection individually
// without awaiting the function
serveHttp(conn);
}
async function serveHttp(conn: Deno.Conn) {
// This "upgrades" a network connection into an HTTP connection.
const httpConn = Deno.serveHttp(conn);
// Each request sent over the HTTP connection will be yielded as an async
// iterator from the HTTP connection.
for await (const requestEvent of httpConn) {
const ctx: Context = {
request: requestEvent.request,
response: {
body: '',
status: 200,
headers: {
_headers: { },
set(key: string, value: string | number) {
(this._headers as any)[key] = value;
},
get(key: string) {
return (this._headers as any)[key]
}
}
}
};
console.log(requestEvent.request.url);
await compose(middlewares)(ctx);
const body = ctx.response.body;
requestEvent.respondWith(
new Response(body, {
status: ctx.response.status,
headers: ctx.response.headers._headers
}),
);
}
}
}
}这样，一个简单的使用中间件来处理消息的功能就实现了。至于怎么实现路由，就交给大家了。
总结
本文介绍了Node.js的两大主流web框架koa与Express的区别和koa的中间件处理逻辑，可以看出koa的设计思想是非常精妙的。继而引出Deno与之类似的oak框架，旨在通过对比二者的使用差异，让大家对Deno有个简要的认识。下一篇将重点安利Deno，带你从Node走进Deno。
本文参考：