一个学习 Koa 源码的例子
学习目标：
- 原生 node 封装
- 中间件
- 路由
- 静态文件服务（未完成待续）
Koa 原理
一个 nodejs 的入门级 http 服务代码如下，
// index.js
const http = require('http')
const server = http.createServer((req, res) => {
res.writeHead(200)
res.end('hello nodejs')
})
server.listen(3000, () => {
console.log('server started at port 3000')
})
koa 的目标是更简单化、流程化、模块化的方式实现回调，我们希望可以参照 koa 用如下方式来实现代码：
// index.js
const Moa = require('./moa')
const app = new Moa()
app.use((req, res) => {
res.writeHeader(200)
res.end('hello, Moa')
})
app.listen(3000, () => {
console.log('server started at port 3000')
})
所以我们需要创建一个 moa.js 文件，该文件主要内容是创建一个类 Moa， 主要包含 use() 和 listen() 两个方法
// 创建 moa.js
const http = require('http')
class Moa {
use(callback) {
this.callback = callback
}
listen(...args) {
const server = http.createServer((req, res) => {
this.callback(req, res)
})
server.listen(...args)
}
}
module.exports = Moa
Context
koa 为了能够简化 API，引入了上下文 context 的概念，将原始的请求对象 req 和响应对象 res 封装并挂载到了 context 上，并且设置了 getter 和 setter ，从而简化操作
// index.js
// ...
// app.use((req, res) => {
// res.writeHeader(200)
// res.end('hello, Moa')
// })
app.use(ctx => {
ctx.body = 'cool moa'
})
// ...
为了达到上面代码的效果，我们需要分装 3 个类，分别是 context, request, response , 同时分别创建上述 3 个 js 文件，
// request.js
module.exports = {
get url() {
return this.req.url
}
get method() {
return this.req.method.toLowerCase()
}
}
// response.js
module.exports = {
get body() {
return this._body
}
set body(val) = {
this._body = val
}
}
// context.js
module.exports = {
get url() {
return this.request.url
}
get body() = {
return this.response.body
}
set body(val) {
this.response.body = val
}
get method() {
return this.request.method
}
}
接着我们需要给 Moa 这个类添加一个 createContext(req, res) 的方法, 并在 listen() 方法中适当的地方挂载上：
// moa.js
const http = require('http')
const context = require('./context')
const request = require('./request')
const response = require('./response')
class Moa {
// ...
listen(...args) {
const server = http.createServer((req, res) => {
// 创建上下文
const ctx = this.createContext(req, res)
this.callback(ctx)
// 响应
res.end(ctx.body)
})
server.listen(...args)
}
createContext(req, res) {
const ctx = Object.create(context)
ctx.request = Object.create(request)
ctx.response = Object.create(response)
ctx.req = ctx.request.req = req
ctx.res = ctx.response.res = res
}
}
中间件
Koa 中间键机制：Koa 中间件机制就是函数组合的概念，将一组需要顺序执行的函数复合为一个函数，外层函数的参数实际是内层函数的返回值。洋葱圈模型可以形象表示这种机制，是 Koa 源码中的精髓和难点。
同步函数组合
假设有 3 个同步函数:
// compose_test.js
function fn1() {
console.log('fn1')
console.log('fn1 end')
}
function fn2() {
console.log('fn2')
console.log('fn2 end')
}
function fn3() {
console.log('fn3')
console.log('fn3 end')
}
我们如果想把三个函数组合成一个函数且按照顺序来执行，那通常的做法是这样的：
// compose_test.js
// ...
fn3(fn2(fn1()))
执行 node compose_test.js 输出结果：
fn1
fn1 end
fn2
fn2 end
fn3
fn3 end
当然这不能叫做是函数组合，我们期望的应该是需要一个 compose() 方法来帮我们进行函数组合，按如下形式来编写代码：
// compose_test.js
// ...
const middlewares = [fn1, fn2, fn3]
const finalFn = compose(middlewares)
finalFn()
让我们来实现一下 compose() 函数，
// compose_test.js
// ...
const compose = (middlewares) => () => {
[first, ...others] = middlewares
let ret = first()
others.forEach(fn => {
ret = fn(ret)
})
return ret
}
const middlewares = [fn1, fn2, fn3]
const finalFn = compose(middlewares)
finalFn()
可以看到我们最终得到了期望的输出结果：
fn1
fn1 end
fn2
fn2 end
fn3
fn3 end
异步函数组合
了解了同步的函数组合后，我们在中间件中的实际场景其实都是异步的，所以我们接着来研究下异步函数组合是如何进行的，首先我们改造一下刚才的同步函数，使他们变成异步函数,
// compose_test.js
async function fn1(next) {
console.log('fn1')
next && await next()
console.log('fn1 end')
}
async function fn2(next) {
console.log('fn2')
next && await next()
console.log('fn2 end')
}
async function fn3(next) {
console.log('fn3')
next && await next()
console.log('fn3 end')
}
//...
现在我们期望的输出结果是这样的:
fn1
fn2
fn3
fn3 end
fn2 end
fn1 end
同时我们希望编写代码的方式也不要改变,
// compose_test.js
// ...
const middlewares = [fn1, fn2, fn3]
const finalFn = compose(middlewares)
finalFn()
所以我们只需要改造一下 compose() 函数，使他支持异步函数就即可:
// compose_test.js
// ...
function compose(middlewares) {
return function () {
return dispatch(0)
function dispatch(i) {
let fn = middlewares[i]
if (!fn) {
return Promise.resolve()
}
return Promise.resolve(
fn(function next() {
return dispatch(i + 1)
})
)
}
}
}
const middlewares = [fn1, fn2, fn3]
const finalFn = compose(middlewares)
finalFn()
运行结果：
fn1
fn2
fn3
fn3 end
fn2 end
fn1 end
完美！！！
完善 Moa
我们直接把刚才的异步合成代码移植到 moa.js 中, 由于 koa 中还需要用到 ctx 字段，所以我们还要对 compose() 方法进行一些改造才能使用：
// moa.js
// ...
class Moa {
// ...
compose(middlewares) {
return function (ctx) {
return dispatch(0)
function dispatch(i) {
let fn = middlewares[i]
if (!fn) {
return Promise.resolve()
}
return Promise.resolve(
fn(ctx, function () {
return dispatch(i + 1)
})
)
}
}
}
}
实现完 compose() 方法之后我们继续完善我们的代码，首先我们需要给类在构造的时候，添加一个 middlewares，用来记录所有需要进行组合的函数，接着在use() 方法中把我们每一次调用的回调都记录一下，保存到middlewares 中，最后再在合适的地方调用即可：
// moa.js
// ...
class Moa {
constructor() {
this.middlewares = []
}
use(middleware) {
this.middlewares.push(middleware)
}
listen(...args) {
const server = http.createServer(async (req, res) => {
// 创建上下文
const ctx = this.createContext(req, res)
const fn = this.compose(this.middlewares)
await fn(ctx)
// 响应
res.end(ctx.body)
})
server.listen(...args)
}
// ...
}
我们加一小段代码测试一下:
// index.js
//...
const delay = () => new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve()
, 2000))
app.use(async (ctx, next) => {
ctx.body = "1"
await next()
ctx.body += "5"
})
app.use(async (ctx, next) => {
ctx.body += "2"
await delay()
await next()
ctx.body += "4"
})
app.use(async (ctx, next) => {
ctx.body += "3"
})
运行命令 node index.js 启动服务器后，我们访问页面 localhost:3000 查看一下，发现页面显示 12345 ！
到此，我们简版的 Koa 就已经完成实现了。让我们庆祝一下先！！！
Router
Koa 还有一个很重要的路由功能，感觉缺少路由就缺少了他的完整性，所以我们简单介绍下如何实现路由功能。
其实，路由的原理就是根据地址和方法，调用相对应的函数即可，其核心就是要利用一张表，记录下注册的路由和方法，原理图如下所示：
使用方式如下：
// index.js
// ...
const Router = require('./router')
const router = new Router()
router.get('/', async ctx => { ctx.body = 'index page' })
router.get('/home', async ctx => { ctx.body = 'home page' })
router.post('/', async ctx => { ctx.body = 'post index' })
app.use(router.routes())
// ...
我们来实现下 router 这个类，先在根目录创建一个 router.js 文件，然后根据路由的原理，我们实现下代码:
// router.js
class Router {
constructor() {
this.stacks = []
}
register(path, method, middleware) {
this.stacks.push({
path, method, middleware
})
}
get(path, middleware) {
this.register(path, 'get', middleware)
}
post(path, middleware) {
this.register(path, 'post', middleware)
}
routes() {
return async (ctx, next) => {
let url = ctx.url === '/index' ? '/' : ctx.url
let method = ctx.method
let route
for (let i = 0; i < this.stacks.length; i++) {
let item = this.stacks[i]
if (item.path === url && item.method === method) {
route = item.middleware
break
}
}
if (typeof route === 'function') {
await route(ctx, next)
return
}
await next()
}
}
}
module.exports = Router
启动服务器后，测试下 loacalhost:3000, 返回页面上 index page 表示路由实现成功！