本教程操作环境：Windows10系统、node v12.21.0版、Dell G3电脑。
什么是node中间件？
深入浅出nodejs中间件原理
(资料图)
前言
中间件是介于应用系统和系统软件之间的一类软件，它使用系统软件所提供的基础服务（功能），衔接网络上应用系统的各个部分或不同的应用，能够达到资源共享、功能共享的目的。
在NodeJS中，中间件主要是指封装http请求细节处理的方法。我们都知道在http请求中往往会涉及很多动作, 如下: IP筛选 查询字符串传递 请求体解析 cookie信息处理 权限校验 日志记录 会话管理中间件(session) gzip压缩中间件(如compress) * 错误处理
当然还有很多自定义的处理动作. 对于Web应用而言，我们并不希望了解每一个细节性的处理工作，而是希望能够把主要精力集中在业务的开发上，以达到提升开发效率的目的, 所以引入了Node中间件来简化和封装这些基础逻辑处理细节.
node中间件本质上就是在进入具体的业务处理之前，先让特定过滤器处理。如下图所示:
我们目前看到的主流nodejs框架, 比如connect, koa, express, egg, nest等, 都离不开中间件的设计概念, 所以为了能让大家更深入的窥探nodejs世界, 我们就非常有比较研究中间件的实现原理.
正文
在了解node中间件的概念之后, 我们就来手动实现一下中间件, 最后我们会简单分析一下koa中中间件的实现思路. 文章大纲如下: node中间件核心原理实现 koa中间键实现方式 * 利用koa中间件机制实现一个自己的koa中间件
node中间件核心原理实现
由上文介绍可知中间件是从http请求开始到响应结束过程中的处理逻辑，通常需要对请求和响应进行处理. 我们在实现node中间件模式时还需要考虑的一个问题就是多中间件共存的问题, 我们要思考如何将多个中间件的执行自动化, 不然在请求到响应的过程中只会执行最开始的中间件, 所以我们基本的中间件形式如下:
const middleware = (req, res, next) => { // 请求处理逻辑 next()}登录后复制接下来我们先写个简单的案例来看看中间件是如何实现的.
// 定义几个中间间函数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()}// 中间件集合const middlewares = [m1, m2, m3]function useApp (req, res) { const next = () => { // 获取第一个中间件 const middleware = middlewares.shift() if (middleware) { middleware(req, res, next) } } next()}// 第一次请求流进入useApp()登录后复制由以上代码我们就不难发现next的作用了, 也就是实现自动调用中间件链的关键参数. 打印结果如下:
m1 runm2 runm3 run
登录后复制以上即实现了基本中间件的执行模式, 但是我们还需要考虑异步的问题, 如果中间件还依赖第三发模块或者api的支持, 比如验证, 识别等服务, 我们需要在该异步中间件的回调里执行next, 才能保证正常的调用执行顺序, 如下代码所示:
const m2 = (req, res, next) => { fetch("/xxxxx").then(res => { next() })}登录后复制还有一种中间件场景, 比如说日志中间件, 请求监控中间件, 它们会在业务处理前和处理后都会执行相关逻辑, 这个时候就要求我们需要能对next函数进行二次处理, 我们可以将next的返回值包装成promise, 使得其在业务处理完成之后通过then回调来继续处理中间件逻辑. 如下所示:
function useApp (req, res) { const next = () => { const middleware = middlewares.shift() if (middleware) { // 将返回值包装为Promise对象 return Promise.resolve(middleware(req, res, next)) }else { return Promise.resolve("end") } } next()}登录后复制此时我们就能使用如下方式调用了:
const m1 = (req, res, next) => { console.log("m1 start") return next().then(() => { console.log("m1 end") })}登录后复制以上我们就实现了一个基本可以的中间件设计模式, 当然我们也可以用async和await实现, 写法会更优雅和简单. 笔者这里上一份简单的例子:
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() }// 启动中间件useApp()登录后复制在koa2框架中, 中间件的实现方式也是将next()方法返回值封装为Promise对象，实现了其提出的洋葱圈模型，如下图所示:
koa中间件实现方式
koa2框架的中间件实现原理很优雅，笔者觉得很必要研究一下, 这里展示一下其核心思路:
function compose (middleware) { // 提前判断中间件类型,防止后续错误 if (!Array.isArray(middleware)) throw new TypeError("Middleware stack must be an array!") for (const fn of middleware) { // 中间件必须为函数类型 if (typeof fn !== "function") throw new TypeError("Middleware must be composed of functions!") } return function (context, next) { // 采用闭包将索引缓存,来实现调用计数 let index = -1 return dispatch(0) function dispatch (i) { // 防止next()方法重复调用 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 { // 包装next()返回值为Promise对象 return Promise.resolve(fn(context, dispatch.bind(null, i + 1))); } catch (err) { // 异常处理 return Promise.reject(err) } } }}登录后复制利用koa中间件机制实现一个自己的koa中间件
学习了中间件的设计机制和原理, 我们是不是想马上写一个中间件呢? 笔者这里给大家举一个例子. 在H5-Dooring项目的服务端代码中, 我们需要对用户登录权限进行分发, 此时我们提供统一个中间件来处理, 如下代码所示:
// 模拟数据库操作const token = db.user();// router或者koa的中间件一定要用await处理next，否则将不能正常响应数据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: "你没有权限操作" } } }登录后复制以上代码即实现用户登录态处理, 如果用户在没有登录的情况下防问任何需要登录的接口, 都将返回权限不足或则在请求库中让其重定向到登录页面.
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