关于node.js:基于Koa2打造属于自己的MVC框架

Express和Koa作为轻量级的web框架，尽管灵便简略，几行代码就能够启动服务器了，然而随着业务的简单，你很快就会发现，须要本人手动配置各种中间件，并且因为这类web框架并不束缚我的项目的目录构造，因而不同程度的程序员搭出的我的项目品质也是千差万别。为了解决上述问题，社区也呈现了各种基于Express和Koa的下层web框架，比方Egg.js和Nest.js

我目前所在的公司，也是基于Koa并联合本身业务需要，实现了一套MVC开发框架。我司的Node次要是用来承当BFF层，并不波及真正的业务逻辑，因而该框架只是对Koa进行了绝对简略的封装，内置了一些通用的业务组件(比方身份验证，代理转发)，通过约定好的目录构造，主动注入路由和一些全局办法

最近~~摸鱼工夫~~把该框架的源码简略看了一遍，播种还是很大，于是决定入手实现了一个~~玩具版~~的MVC框架

源代码地址

框架应用

参考代码-step1

│  app.js
│  routes.js
│  
├─controllers
│   home.js
│      
├─middlewares
│   index.js
│      
├─my-node-mvc # 咱们之后将要实现的框架
|
|
├─services
│   home.js
│      
└─views
    home.html

my-node-mvc是之后咱们将要实现的MVC框架，首先咱们来看看最初的应用成果

routes.js

const routes = [
  {
    match: '/',
    controller: 'home.index'
  },
  {
    match: '/list',
    controller: 'home.fetchList',
    method: 'post'
  }
];
module.exports = routes;

middlewares/index.js

const middleware = () => {
  return async (context, next) => {
    console.log('自定义中间件');
    await next()
  }
}
module.exports = [middleware()];

app.js

const { App } = require('./my-node-mvc');
const routes = require('./routes');
const middlewares = require('./middlewares');

const app = new App({
  routes,
  middlewares,
});

app.listen(4445, () => {
  console.log('app start at: http://localhost:4445');
})

my-node-mvc裸露了一个App类，咱们通过传入routes和middlewares两个参数，来通知框架如何渲染路由和启动中间件

咱们拜访http://localhost:4445时，首先会通过咱们的自定义中间件

async (context, next) => {
  console.log('自定义中间件');
  await next()
}

之后会匹配到routes.js外面的这段门路

{
  match: '/',
  controller: 'home.index'
}

而后框架回去找controllers目录夹下的home.js，新建一个Home对象并且调用它的index办法，于是页面就渲染了views目录夹下的home.html

controllers/home.js

const { Controller } = require('../my-node-mvc');

// 裸露了一个Controller父类，所以的controller都继承它，能力注入this.ctx对象

// this.ctx 除了有koa自带的办法和属性外，还有my-node-mvc框架拓展的自定义办法和属性
class Home extends Controller {
  async index() {
    await this.ctx.render('home');
  }

  async fetchList() {
    const data = await this.ctx.services.home.getList();
    ctx.body = data;
  }
}

module.exports = Home;

同理拜访http://localhost:4445/list匹配到了

{
  match: '/list',
  controller: 'home.fetchList'
}

于是调用了Home对象的fetchList办法，这个办法又调用了services目录下的home对象的getList办法，最初返回json数据

services/home.js

const { Service } = require('../my-node-mvc')

const posts = [{
  id: 1,
  title: 'Fate/Grand Order',
}, {
  id: 2,
  title: 'Azur Lane',
}];

// 裸露了一个Service父类，所以的service都继承它，能力注入this.ctx对象
class Home extends Service {
  async getList() {
    return posts
  }
}

module.exports = Home

至此，一个最简略的MVC web流程曾经跑通

<font color=”orange”>在开始教程之前，最好心愿你有Koa源码的浏览教训，能够参考我之前的文章：Koa源码浅析</font>

接下来，咱们会一步步实现my-node-mvc这个框架

根本框架

参考代码-step2

my-node-mvc是基于Koa的，因而首先咱们须要装置Koa

npm i koa

my-node-mvc/app.js

const Koa = require('koa');

class App extends Koa {
  constructor(options={}) {
    super();
  }
}

module.exports = App;

咱们只有简略的extend继承父类Koa即可

my-node-mvc/index.js

// 将App导出
const App = require('./app');

module.exports = {
  App,
}

咱们来测试下

# 进入step2目录
cd step2
node app.js

拜访http://localhost:4445/发现服务器启动胜利

于是，一个最简略的封装曾经实现

内置中间件

咱们的my-node-mvc框架须要内置一些最根底的中间件，比方koa-bodyparser,koa-router, koa-views等，只有这样，能力免去咱们每次新建我的项目都须要反复装置中间件的麻烦

内置的中间件个别又分为两种：

内置根底中间件：比方koa-bodyparser，koa-router，metrics性能监控，健康检查
内置业务中间件：框架联合业务需要，把各部门通用的性能集成在业务中间件，比方单点登录，文件上传

npm i uuid koa-bodyparser ejs koa-views

咱们来尝试新建一个业务中间件

my-node-mvc/middlewares/init.js

const uuid = require('uuid');

module.exports = () => {
  // 每次申请生成一个requestId
  return async (context, next) => {
    const id = uuid.v4().replace(/-/g, '')
    context.state.global = {
      requestId: id
    }
    await next()
  }
}

my-node-mvc/middlewares/index.js

const init = require('./init');
const views = require('koa-views');
const bodyParser = require('koa-bodyparser');

// 把业务中间件init和根底中间件koa-bodyparser koa-views导出
module.exports = {
  init,
  bodyParser,
  views,
}

当初，咱们须要把这几个中间件在App初始化时调用

my-node-mvc/index.js

const Koa = require('koa');
const middlewares = require('./middlewares');

class App extends Koa {
  constructor(options={}) {
    super();

    const { projectRoot = process.cwd(), rootControllerPath, rootServicePath, rootViewPath } = options;
    this.rootControllerPath = rootControllerPath || path.join(projectRoot, 'controllers');
    this.rootServicePath = rootServicePath || path.join(projectRoot, 'services');
    this.rootViewPath = rootViewPath || path.join(projectRoot, 'views');

    this.initMiddlewares();
  }

  initMiddlewares() {
    // 应用this.use注册中间件
    this.use(middlewares.init());
    this.use(middlewares.views(this.rootViewPath, { map: { html: 'ejs' } }))
    this.use(middlewares.bodyParser());
  }
}

module.exports = App;

批改下启动step2/app.js

app.use((ctx) => {
  ctx.body = ctx.state.global.requestId
})

app.listen(4445, () => {
  console.log('app start at: http://localhost:4445');
})

于是每次拜访http://localhost:4445都能返回不同的requestId

业务中间件

除了my-node-mvc内置的中间件外，咱们还能传入本人写的中间件，让my-node-mvc帮咱们启动

step2/app.js

const { App } = require('./my-node-mvc');
const routes = require('./routes');
const middlewares = require('./middlewares');

// 传入咱们的业务中间件middlewares，是个数组
const app = new App({
  routes,
  middlewares,
});

app.use((ctx, next) => {
  ctx.body = ctx.state.global.requestId
})

app.listen(4445, () => {
  console.log('app start at: http://localhost:4445');
})

my-node-mvc/index.js

const Koa = require('koa');
const middlewares = require('./middlewares');

class App extends Koa {
  constructor(options={}) {
    super();
    this.options = options;

    this.initMiddlewares();
  }

  initMiddlewares() {
    // 接管传入进来的业务中间件
    const { middlewares: businessMiddlewares } = this.options;
    // 应用this.use注册中间件
    this.use(middlewares.init())
    this.use(middlewares.bodyParser());

    // 初始化业务中间件
    businessMiddlewares.forEach(m => {
      if (typeof m === 'function') {
        this.use(m);
      } else {
        throw new Error('中间件必须是函数');
      }
    });
  }
}

module.exports = App;

于是咱们的业务中间件也能启动胜利了

step2/middlewares/index.js

const middleware = () => {
  return async (context, next) => {
    console.log('自定义中间件');
    await next()
  }
}

module.exports = [middleware()];

全局办法

咱们晓得，Koa内置的对象ctx上曾经挂载了很多办法，比方ctx.cookies.get() ctx.remove()等等，在咱们的my-node-mvc框架里，咱们其实还能增加一些全局办法

如何在ctx上持续增加办法呢？惯例的思路是写一个中间件，把办法挂载在ctx上：

const utils = () => {
  return async (context, next) => {
    context.sayHello = () => {
      console.log('hello');
    }
    await next()
  }
}

// 应用中间件
app.use(utils());

// 之后的中间件都能应用这个办法了
app.use((ctx, next) => {
  ctx.sayHello();
})

不过这要求咱们将utils中间件放在最顶层，这样之后的中间件能力持续应用这个办法

咱们能够换个思路：每次客户端发送一个http申请，Koa都会调用createContext办法，该办法会返回一个全新的ctx，之后这个ctx会被传递到各个中间件里

关键点就在createContext，咱们能够重写createContext办法，在把ctx传递给中间件之前，就先注入咱们的全局办法

my-node-mvc/index.js

const Koa = require('koa');

class App extends Koa {
  
  createContext(req, res) {
    // 调用父级办法
    const context = super.createContext(req, res);
    // 注入全局办法
    this.injectUtil(context);

    // 返回ctx
    return context
  }

  injectUtil(context) {
    context.sayHello = () => {
      console.log('hello');
    }
  }
}

module.exports = App;

匹配路由

参考代码-step3

咱们规定了框架的路由规定:

const routes = [
  {
    match: '/', // 匹配门路
    controller: 'home.index', // 匹配controller和办法
    middlewares: [middleware1, middleware2], // 路由级别的中间件，先通过路由中间件，最初达到controller的某个办法
  },
  {
    match: '/list',
    controller: 'home.fetchList',
    method: 'post', // 匹配http申请
  }
];

思考下如何通过koa-router实现该配置路由?

# https://github.com/ZijianHe/koa-router/issues/527#issuecomment-651736656
# koa-router 9.x版本升级了path-to-regexp
# router.get('/*', (ctx) => { ctx.body = 'ok' }) 变成这种写法：router.get('(.*)', (ctx) => { ctx.body = 'ok' })
npm i koa-router

新建内置路由中间件
my-node-mvc/middlewares/router.js

const Router = require('koa-router');
const koaCompose = require('koa-compose');

module.exports = (routerConfig) => {
  const router = new Router();

  // Todo 对传进来的 routerConfig 路由配置进行匹配

  return koaCompose([router.routes(), router.allowedMethods()])
}

留神我最初应用了koaCompose把两个办法合成了一个，这是因为koa-router最原始办法须要调用两次use能力注册胜利中间件

const router = new Router();

router.get('/', (ctx, next) => {
  // ctx.router available
});

app
  .use(router.routes())
  .use(router.allowedMethods());

应用了KoaCompose后，咱们注册时只须要调用一次use即可

class App extends Koa {
  initMiddlewares() {
    const { routes } = this.options;
    
    // 注册路由
    this.use(middlewares.route(routes));
  }
}

当初咱们来实现具体的路由匹配逻辑:

module.exports = (routerConfig) => {
  const router = new Router();

  if (routerConfig && routerConfig.length) {
    routerConfig.forEach((routerInfo) => {
      let { match, method = 'get', controller, middlewares } = routerInfo;
      let args = [match];

      if (method === '*') {
        method = 'all'
      }

      if ((middlewares && middlewares.length)) {
        args = args.concat(middlewares)
      };

      controller && args.push(async (context, next) => {
        // Todo 找到controller
        console.log('233333');
        await next();
      });


      if (router[method] && router[method].apply) {
        // apply的妙用
        // router.get('/demo', fn1, fn2, fn3);
        router[method].apply(router, args)
      }
    })
  }

  return koaCompose([router.routes(), router.allowedMethods()])
}

这段代码有个奇妙的技巧就是应用了一个args数组来收集路由信息

{
  match: '/neko',
  controller: 'home.index',
  middlewares: [middleware1, middleware2],
  method: 'get'
}

这份路由信息，如果要用koa-router实现匹配，应该这样写:

// middleware1和middleware2是咱们传进来的路由级别中间件
// 最初申请会传递到home.index办法
router.get('/neko', middleware1, middleware2, home.index);

因为匹配规定都是咱们动静生成的，因而不能像下面那样写死，于是就有了这个技巧:

const method = 'get';

// 通过数组收集动静的规定
const args = ['/neko', middleware1, middleware2, async (context, next) => {
  // 调用controller办法
  await home.index(context, next);
}];

// 最初应用apply
router[method].apply(router, args)

注入Controller

后面的路由中间件，咱们还短少最要害的一步：找到对应的Controller对象

controller && args.push(async (context, next) => {
  // Todo 找到controller
  await next();
});

咱们之前曾经约定过我的项目的controllers文件夹默认寄存Controller对象，因而只有遍历该文件夹，找到名为home.js的文件，而后调用这个controller的相应办法即可

npm i glob

新建my-node-mvc/loader/controller.js

const glob = require('glob');
const path = require('path');

const controllerMap = new Map(); // 缓存文件名和对应的门路
const controllerClass = new Map(); // 缓存文件名和对应的require对象

class ControllerLoader {
  constructor(controllerPath) {
    this.loadFiles(controllerPath).forEach(filepath => {
      const basename = path.basename(filepath);
      const extname = path.extname(filepath);
      const fileName = basename.substring(0, basename.indexOf(extname));

      if (controllerMap.get(fileName)) {
        throw new Error(`controller文件夹下有${fileName}文件同名!`)
      } else {
        controllerMap.set(fileName, filepath);
      }
    })
  }

  loadFiles(target) {
    const files = glob.sync(`${target}/**/*.js`)
    return files
  }

  getClass(name) {
    if (controllerMap.get(name)) {
      if (!controllerClass.get(name)) {
        const c = require(controllerMap.get(name));
        // 只有用到某个controller才require这个文件
        controllerClass.set(name, c);
      }
      return controllerClass.get(name);
    } else {
      throw new Error(`controller文件夹下没有${name}文件`)
    }
  }

}

module.exports = ControllerLoader

因为controllers文件夹下可能有十分多的文件，因而咱们没必要我的项目启动时就把所有的文件require进来。当某个申请须要调用home controller时，咱们才动静加载require('/my-app/controllers/home')。同一模块标识，node第一次加载实现时会缓存该模块，再次加载时，将会从缓存中获取

批改my-node-mvc/app.js

const ControllerLoader = require('./loader/controller');
const path = require('path');

class App extends Koa {
  constructor(options = {}) {
    super();
    this.options = options;

    const { projectRoot = process.cwd(), rootControllerPath } = options;
    // 默认controllers目录，你也能够通过配置rootControllerPath参数指定其余门路
    this.rootControllerPath = rootControllerPath || path.join(projectRoot, 'controllers'); 
    this.initController();
    this.initMiddlewares();
  }

  initController() {
    this.controllerLoader = new ControllerLoader(this.rootControllerPath);
  }

  initMiddlewares() {
    // 把controllerLoader传给路由中间件
    this.use(middlewares.route(routes, this.controllerLoader))
  }
}

module.exports = App;

my-node-mvc/middlewares/router.js

// 省略其余代码

controller && args.push(async (context, next) => {
  // 找到controller home.index
  const arr = controller.split('.');
  if (arr && arr.length) {
    const controllerName = arr[0]; // home
    const controllerMethod = arr[1]; // index
    const controllerClass = loader.getClass(controllerName); // 通过loader获取class

    // controller每次申请都要从新new一个，因为每次申请context都是新的
    // 传入context和next
    const controller = new controllerClass(context, next);
    if (controller && controller[controllerMethod]) {
      await controller[controllerMethod](context, next);
    }
  } else {
    await next();
  }
});

新建my-node-mvc/controller.js

class Controller {
  constructor(ctx, next) {
    this.ctx = ctx;
    this.next = next;
  }
}

module.exports = Controller;

咱们的my-node-mvc会提供一个Controller基类，所有的业务Controller都要继承于它，于是办法里就能取到this.ctx了

my-node-mvc/index.js

const App = require('./app');
const Controller = require('./controller');

module.exports = {
  App,
  Controller, // 裸露Controller
}

const { Controller } = require('my-node-mvc');

class Home extends Controller {
  async index() {
    await this.ctx.render('home');
  }
}

module.exports = Home;

注入Services

const { Controller } = require('my-node-mvc');

class Home extends Controller {
  async fetchList() {
    const data = await this.ctx.services.home.getList();
    ctx.body = data;
  }
}

module.exports = Home;

this.ctx对象上会挂载一个services对象，外面蕴含我的项目根目录Services文件夹下所有的service对象

新建my-node-mvc/loader/service.js

const path = require('path');
const glob = require('glob');

const serviceMap = new Map();
const serviceClass = new Map();
const services = {};

class ServiceLoader {
  constructor(servicePath) {
    this.loadFiles(servicePath).forEach(filepath => {
      const basename = path.basename(filepath);
      const extname = path.extname(filepath);
      const fileName = basename.substring(0, basename.indexOf(extname));

      if (serviceMap.get(fileName)) {
        throw new Error(`servies文件夹下有${fileName}文件同名!`)
      } else {
        serviceMap.set(fileName, filepath);
      }

      const _this = this;

      Object.defineProperty(services, fileName, {
        get() {
          if (serviceMap.get(fileName)) {
            if (!serviceClass.get(fileName)) {
              // 只有用到某个service才require这个文件
              const S = require(serviceMap.get(fileName));
              serviceClass.set(fileName, S);
            }
            const S = serviceClass.get(fileName);
            // 每次new一个新的Service实例
            // 传入context
            return new S(_this.context);
          }
        }
      })

    });
  }

  loadFiles(target) {
    const files = glob.sync(`${target}/**/*.js`)
    return files
  }

  getServices(context) {
    // 更新context
    this.context = context;
    return services;
  }

}

module.exports = ServiceLoader

代码根本和my-node-mvc/loader/controller.js一个套路，只不过用Object.defineProperty定义了services对象的get办法，这样调用services.home时，就能主动require('/my-app/services/home')

而后，咱们还须要把这个services对象挂载到ctx对象上。还记得之前怎么定义全局办法的吗？还是一样的套路（封装的~~千层套路~~）

class App extends Koa {

  constructor() {
    this.rootViewPath = rootViewPath || path.join(projectRoot, 'views');
    this.initService();
  }

  initService() {
    this.serviceLoader = new ServiceLoader(this.rootServicePath);
  }

  createContext(req, res) {
    const context = super.createContext(req, res);
    // 注入全局办法
    this.injectUtil(context);

    // 注入Services
    this.injectService(context);

    return context
  }

  injectService(context) {
    const serviceLoader = this.serviceLoader;

    // 给context增加services对象
    Object.defineProperty(context, 'services', {
      get() {
        return serviceLoader.getServices(context)
      }
    })
  }
}

同理，咱们还须要提供一个Service基类，所有的业务Service都要继承于它

新建my-node-mvc/service.js

class Service {
  constructor(ctx) {
    this.ctx = ctx;
  }
}

module.exports = Service;

my-node-mvc/index.js

const App = require('./app');
const Controller = require('./controller');
const Service = require('./service');

module.exports = {
  App,
  Controller,
  Service, // 裸露Service
}

const { Service } = require('my-node-mvc');

const posts = [{
  id: 1,
  title: 'this is test1',
}, {
  id: 2,
  title: 'this is test2',
}];

class Home extends Service {
  async getList() {
    return posts;
  }
}

module.exports = Home;

总结

本文基于Koa2从零开始封装了一个很根底的MVC框架，心愿能够给读者提供一些框架封装的思路和灵感，更多的框架细节，能够看看我写的little-node-mvc

当然，本文的封装是十分简陋的，你还能够持续联合公司理论状况，欠缺更多的性能：比方提供一个my-node-mvc-template我的项目模板，同时再开发一个命令行工具my-node-mvc-cli进行模板的拉取和创立

其中，内置中间件和框架的联合能力算是给封装注入了真正的灵魂，我司外部封装了很多通用的业务中间件：鉴权，日志，性能监控，全链路追踪，配置核心等等公有NPM包，通过自研的Node框架能够很不便的整合进来，同时利用脚手架工具，提供了开箱即用的我的项目模板，为业务缩小了很多不必要的开发和运维老本

关于node.js:基于Koa2打造属于自己的MVC框架

框架应用

根本框架

内置中间件

业务中间件

全局办法

匹配路由

注入Controller

注入Services

总结

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框架应用

根本框架

内置中间件

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总结

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