深入解析koa之中间件流程控制

勇敢的半导体 2019/6/29 22:53:19

这篇文章主要介绍了深入解析koa之中间件流程控制,koa被认为是第二代web后端开发框架,相比于前代express而言,其最大的特色无疑就是解决了回调金字塔的问题,让异步的写法更加的简洁。,需要的朋友可以参考下

前言

koa被认为是第二代web后端开发框架,相比于前代express而言,其最大的特色无疑就是解决了回调金字塔的问题,让异步的写法更加的简洁。在使用koa的过程中,其实一直比较好奇koa内部的实现机理。最近终于有空,比较深入的研究了一下koa一些原理,在这里会写一系列文章来记录一下我的学习心得和理解。

在我看来,koa最核心的函数是大名鼎鼎的co,koa正是基于这个函数实现了异步回调同步化,以及中间件流程控制。当然在这篇文章中我并不会去分析co源码,我打算在整个系列文章中,一步一步讲解如何实现koa中间件的流程控制原理,koa的异步回调同步写法实现原理,最后在理解这些的基础上,实现一个简单的类似co的函数。

本篇首先只谈一谈koa的中间件流程控制原理。

1. koa中间件执行流程

关于koa中间件如何执行,官网上有一个非常经典的例子,有兴趣的可以去看看,不过这里,我想把它修改的更简单一点:

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);

运行这个例子,然后使用curl工具,运行:

curl http://localhost:3000

可以看到,运行之后,会输出:

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

这个例子非常形象的代表了koa的中间件执行机制,可以用下图的洋葱模型来形容:

通过这种执行流程,开发者可以非常方便的开发一些中间件,并且非常容易的整合到实际业务流程中。那么,这样的流程又是如何实现和控制的呢?

2. koa中的generator和compose

简单来说,洋葱模型的执行流程是通过es6中的generator来实现的。不熟悉generator的同学可以去看看其特性,其中一个就是generator函数可以像打断点一样从函数某个地方跳出,之后还可以再回来继续执行。下面一个例子可以说明这种特性:

var gen=function*(){
console.log('begin!');
//yield语句,在这里跳出,将控制权交给anotherfunc函数。
yield anotherfunc;
//下次回来时候从这里开始执行
console.log('end!');
}
var anotherfunc(){
console.log('this is another function!');
}
var g=gen();
var another=g.next(); //'begin!'
//another是一个对象,其中value成员就是返回的anotherfunc函数
another.value(); //'this is another function!'
g.next(); //'end!';

从这个简单例子中,可以看出洋葱模型最基本的一个雏形,即yield前后的语句最先和最后执行,yield中间的代码在中心执行。

现在设想一下,如果yield后面跟的函数本身就又是一个generator,会怎么样呢?其实就是从上面例子里面做一个引申:

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,再加一个嵌套而已,原理是一样的。

而在koa中,每个中间件generator都有一个next参数。在我们这个例子中,g2就可以看成是g函数的next参数。事实上,koa也确实是这样做的,当使用app.use()挂载了所有中间件之后,koa有一个koa-compose模块,用于将所有generator中间件串联起来,基本上就是将后一个generator赋给前一个generator的next参数。koa-compose的源码非常简单短小,下面是我自己实现的一个:

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

使用我们自己写的compose对上面一个例子改造,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!';

怎么样?是不是有一点koa中间件写法的感觉了呢?但是目前,我们还是一步一步手动的在执行我们这个洋葱模型,能否写一个函数,自动的来执行我们这个模型呢?

3. 让洋葱模型自动跑起来:一个run函数的编写

上面例子中,最后的代码我们可以看出一个规律,基本就是外层的generator调用next方法把控制权交给内层,内层再继续调用next把方法交给更里面的一层。整个流程可以用一个函数嵌套的写法写出来。话不多说,直接上代码:

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为true,那么证明generator执行结束,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函数接受一个generator,其内部执行其实就是我们上一个例子的精简,使用递归的方法执行。运行这个例子,可以看到结果和我们上一个例子相同。

到此为止,我们就基本讲清楚了koa中的中间件洋葱模型是如何自动执行的。事实上,koa中使用的co函数,一部分功能就是实现我们这里编写的run函数的功能。

值得注意的是,这篇文章只注重分析中间件执行流程的实现,暂时并没有考虑异步回调同步化原理。下一篇文章中,我将带大家继续探析koa中异步回调同步化写法的机理。

这篇文章的代码可以在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码。

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持找一找教程网。

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