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置信用过 Koa、Redux 或 Express 的小伙伴对中间件都不会生疏，特地是在学习 Koa 的过程中，还会接触到 “洋葱模型”。
本文阿宝哥将跟大家一起来学习 Koa 的中间件，不过这里阿宝哥不打算一开始就亮出广为人知的 “洋葱模型图”，而是先来介绍一下 Koa 中的中间件是什么？
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一、Koa 中间件
在 @types/koa-compose 包下的 index.d.ts 头文件中咱们找到了中间件类型的定义：
// @types/koa-compose/index.d.ts
declare namespace compose {type Middleware<T> = (context: T, next: Koa.Next) => any;
type ComposedMiddleware<T> = (context: T, next?: Koa.Next) => Promise<void>;
}
// @types/koa/index.d.ts => Koa.Next
type Next = () => Promise<any>; 通过观察 Middleware 类型的定义，咱们能够晓得在 Koa 中，中间件就是一般的函数，该函数接管两个参数：context 和 next。其中 context 示意上下文对象，而 next 示意一个调用后返回 Promise 对象的函数对象。
理解完 Koa 的中间件是什么之后，咱们来介绍 Koa 中间件的外围，即 compose 函数：
function wait(ms) {return new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, ms || 1));
}
const arr = [];
const stack = [];
// type Middleware<T> = (context: T, next: Koa.Next) => any;
stack.push(async (context, next) => {arr.push(1);
await wait(1);
await next();
await wait(1);
arr.push(6);
});
stack.push(async (context, next) => {arr.push(2);
await wait(1);
await next();
await wait(1);
arr.push(5);
});
stack.push(async (context, next) => {arr.push(3);
await wait(1);
await next();
await wait(1);
arr.push(4);
});
await compose(stack)({});以上代码起源：https://github.com/koajs/comp…
对于以上的代码，咱们心愿执行完 compose(stack)({}) 语句之后，数组 arr 的值为 [1, 2, 3, 4, 5, 6]。这里咱们先不关怀 compose 函数是如何实现的。咱们来剖析一下，如果要求数组 arr 输入冀望的后果，上述 3 个中间件的执行流程：
1. 开始执行第 1 个中间件，往 arr 数组压入 1，此时 arr 数组的值为 [1]，接下去期待 1 毫秒。为了保障 arr 数组的第 1 项为 2，咱们须要在调用 next 函数之后，开始执行第 2 个中间件。
2. 开始执行第 2 个中间件，往 arr 数组压入 2，此时 arr 数组的值为 [1, 2]，持续期待 1 毫秒。为了保障 arr 数组的第 2 项为 3，咱们也须要在调用 next 函数之后，开始执行第 3 个中间件。
3. 开始执行第 3 个中间件，往 arr 数组压入 3，此时 arr 数组的值为 [1, 2, 3]，持续期待 1 毫秒。为了保障 arr 数组的第 3 项为 4，咱们要求在调用第 3 个两头的 next 函数之后，要可能持续往下执行。
4. 当第 3 个中间件执行实现后，此时 arr 数组的值为 [1, 2, 3, 4]。因而为了保障 arr 数组的第 4 项为 5，咱们就须要在第 3 个中间件执行实现后，返回第 2 个中间件 next 函数之后语句开始执行。
5. 当第 2 个中间件执行实现后，此时 arr 数组的值为 [1, 2, 3, 4, 5]。同样，为了保障 arr 数组的第 5 项为 6，咱们就须要在第 2 个中间件执行实现后，返回第 1 个中间件 next 函数之后语句开始执行。
6. 当第 1 个中间件执行实现后，此时 arr 数组的值为 [1, 2, 3, 4, 5, 6]。
为了更直观地了解上述的执行流程，咱们能够把每个中间件当做 1 个大工作，而后在以 next 函数为分界点，在把每个大工作拆解为 3 个 beforeNext、next 和 afterNext 3 个小工作。
在上图中，咱们从中间件一的 beforeNext 工作开始执行，而后依照紫色箭头的执行步骤实现中间件的任务调度。在 77.9K 的 Axios 我的项目有哪些值得借鉴的中央 这篇文章中，阿宝哥从 工作注册、工作编排和任务调度 3 个方面去剖析 Axios 拦截器的实现。同样，阿宝哥将从上述 3 个方面来剖析 Koa 中间件机制。
1.1 工作注册
在 Koa 中，咱们创立 Koa 应用程序对象之后，就能够通过调用该对象的 use 办法来注册中间件：
const Koa = require('koa');
const app = new Koa();
app.use(async (ctx, next) => {const start = Date.now();
await next();
const ms = Date.now() - start;
console.log(`${ctx.method} ${ctx.url} - ${ms}ms`);
}); 其实 use 办法的实现很简略，在 lib/application.js 文件中，咱们找到了它的定义：
// lib/application.js
module.exports = class Application extends Emitter {constructor(options) {super();
// 省略局部代码
this.middleware = [];}
use(fn) {if (typeof fn !== 'function') throw new TypeError('middleware must be a function!');
// 省略局部代码
this.middleware.push(fn);
return this;
}
} 由以上代码可知，在 use 办法外部会对 fn 参数进行类型校验，当校验通过时，会把 fn 指向的中间件保留到 middleware 数组中，同时还会返回 this 对象，从而反对链式调用。
1.2 工作编排
在 77.9K 的 Axios 我的项目有哪些值得借鉴的中央 这篇文章中，阿宝哥参考 Axios 拦截器的设计模型，抽出以下通用的工作解决模型：
在该通用模型中，阿宝哥是通过把前置处理器和后置处理器别离放到 CoreWork 外围工作的前起初实现工作编排。而对于 Koa 的中间件机制来说，它是通过把前置处理器和后置处理器别离放到 await next() 语句的前起初实现工作编排。
// 统计申请解决时长的中间件
app.use(async (ctx, next) => {const start = Date.now();
await next();
const ms = Date.now() - start;
console.log(`${ctx.method} ${ctx.url} - ${ms}ms`);
});
1.3 任务调度
通过后面的剖析，咱们曾经晓得了，应用 app.use 办法注册的中间件会被保留到外部的 middleware 数组中。要实现任务调度，咱们就须要一直地从 middleware 数组中取出中间件来执行。中间件的调度算法被封装到 koa-compose 包下的 compose 函数中，该函数的具体实现如下：
/**
* Compose `middleware` returning
* a fully valid middleware comprised
* of all those which are passed.
*
* @param {Array} middleware
* @return {Function}
* @api public
*/
function compose(middleware) {
// 省略局部代码
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);
}
}
};
}compose 函数接管一个参数，该参数的类型是数组，调用该函数之后会返回一个新的函数。接下来咱们将以后面的例子为例，来剖析一下 await compose(stack)({}); 语句的执行过程。
1.3.1 dispatch(0)
由上图可知，当在第一个中间件外部调用 next 函数，其实就是持续调用 dispatch 函数，此时参数 i 的值为 1。
1.3.2 dispatch(1)
由上图可知，当在第二个中间件外部调用 next 函数，依然是调用 dispatch 函数，此时参数 i 的值为 2。
1.3.3 dispatch(2)
由上图可知，当在第三个中间件外部调用 next 函数，依然是调用 dispatch 函数，此时参数 i 的值为 3。
1.3.4 dispatch(3)
由上图可知，当 middleware 数组中的中间件都开始执行之后，如果调度时未显式地设置 next 参数的值，则会开始返回 next 函数之后的语句持续往下执行。当第三个中间件执行实现后，就会返回第二中间件 next 函数之后的语句持续往下执行，直到所有中间件中定义的语句都执行实现。
剖析完 compose 函数的实现代码，咱们来看一下 Koa 外部如何利用 compose 函数来解决已注册的中间件。
const Koa = require('koa');
const app = new Koa();
// 响应
app.use(ctx => {ctx.body = '大家好，我是阿宝哥';});
app.listen(3000); 利用以上的代码，我就能够疾速启动一个服务器。其中 use 办法咱们后面曾经剖析过了，所以接下来咱们来剖析 listen 办法，该办法的实现如下所示：
// lib/application.js
module.exports = class Application extends Emitter {listen(...args) {debug('listen');
const server = http.createServer(this.callback());
return server.listen(...args);
}
} 很显著在 listen 办法外部，会先通过调用 Node.js 内置 HTTP 模块的 createServer 办法来创立服务器，而后开始监听指定的端口，即开始期待客户端的连贯。另外，在调用 http.createServer 办法创立 HTTP 服务器时，咱们传入的参数是 this.callback()，该办法的具体实现如下所示：
// lib/application.js
const compose = require('koa-compose');
module.exports = class Application extends Emitter {callback() {const fn = compose(this.middleware);
if (!this.listenerCount('error')) this.on('error', this.onerror);
const handleRequest = (req, res) => {const ctx = this.createContext(req, res);
return this.handleRequest(ctx, fn);
};
return handleRequest;
}
} 在 callback 办法外部，咱们终于见到了久违的 compose 办法。当调用 callback 办法之后，会返回 handleRequest 函数对象用来解决 HTTP 申请。每当 Koa 服务器接管到一个客户端申请时，都会调用 handleRequest 办法，在该办法会先创立新的 Context 对象，而后在执行已注册的中间件来解决已接管的 HTTP 申请：
module.exports = class Application extends Emitter {handleRequest(ctx, fnMiddleware) {
const res = ctx.res;
res.statusCode = 404;
const onerror = err => ctx.onerror(err);
const handleResponse = () => respond(ctx);
onFinished(res, onerror);
return fnMiddleware(ctx).then(handleResponse).catch(onerror);
}
}好的，Koa 中间件的内容曾经根本介绍完了，对 Koa 内核感兴趣的小伙伴，能够自行钻研一下。接下来咱们来介绍洋葱模型及其利用。
二、洋葱模型
2.1 洋葱模型简介
（图片起源：https://eggjs.org/en/intro/eg…）
在上图中，洋葱内的每一层都示意一个独立的中间件，用于实现不同的性能，比方异样解决、缓存解决等。每次申请都会从左侧开始一层层地通过每层的中间件，当进入到最里层的中间件之后，就会从最里层的中间件开始逐层返回。因而对于每层的中间件来说，在一个 申请和响应 周期中，都有两个机会点来增加不同的解决逻辑。
2.2 洋葱模型利用
除了在 Koa 中利用了洋葱模型之外，该模型还被宽泛地利用在 Github 上一些不错的我的项目中，比方 koa-router 和阿里巴巴的 midway、umi-request 等我的项目中。
介绍完 Koa 的中间件和洋葱模型，阿宝哥依据本人的了解，抽出以下通用的工作解决模型：
上图中所述的中间件，个别是与业务无关的通用性能代码，比方用于设置响应工夫的中间件：
// x-response-time
async function responseTime(ctx, next) {const start = new Date();
await next();
const ms = new Date() - start;
ctx.set("X-Response-Time", ms + "ms");
}对于每个中间件来说，前置处理器和后置处理器都是可选的。比方以下中间件用于设置对立的响应内容：
// response
async function respond(ctx, next) {await next();
if ("/" != ctx.url) return;
ctx.body = "Hello World";
}只管以上介绍的两个中间件都比较简单，但你也能够依据本人的需要来实现简单的逻辑。Koa 的内核很轻量，麻雀虽小五脏俱全。它通过提供了优雅的中间件机制，让开发者能够灵便地扩大 Web 服务器的性能，这种设计思维值得咱们学习与借鉴。
好的，这次就先介绍到这里，前面有机会的话，阿宝哥在独自介绍一下 Redux 或 Express 的中间件机制。
三、参考资源
- Koa 官网文档
- Egg 官网文档
