Express中间件原理详解

前言

      Express和Koa是目前最主流的基于node的web开发框架，他们的开发者是同一班人马。貌似现在Koa更加流行，但是仍然有大量的项目在使用Express，所以我想通过这篇文章说说Express中间件的原理。

中间件的功能和分类

      中间件的本质就是一个函数，在收到请求和返回相应的过程中做一些我们想做的事情。Express文档中对它的作用是这么描述的：

执行任何代码。
修改请求和响应对象。
终结请求-响应循环。
调用堆栈中的下一个中间件。

分类

      Express文档中把他们分为了五类，但是他们的原理相同，只是用法不同：

应用级中间件
路由级中间件
错误处理中间件
内置中间件
第三方中间件

中间件的原理

      首先我们看看中间件的用法：

var express = require('express')
var app = express();
app.use('/user', function (req, res, next) {
  //TODO
  next();
});
app.listen(8080)

      接下来我们对比看一下下源码： 

      与中间件有关的有三部分：

• express.js继承application.js并对外暴露接口
• application.js挂载了所有核心方法
• router文件夹处理路由逻辑

      先看express.js的代码：

 

      这部分代码中最重要的是红色方框部分，mixin是一个第三方库。可以简单理解为继承(实际上它不是继承而是混合)。

      接下来我们看application.js：

      我把文件下载下来并且删去了注释，通过这张图我们可以看出这个文件的作用是挂载了所有的方法（包括use等关键api）。
      这里面比较重要的是use方法，它的作用就是把我们用app.use注册的所有中间件和路由方法交给Router类来处理。
      那我们再看看router文件夹类的结构：

      index.js是入口文件，处理所有的路由；

      layer.js中声明了Layer类，处理每一层路由中间件或者每一个子中间件；
      router.js中声明了Router类，处理每一个子路由。
      这里面有一个子中间件的概念，对应Exprees文档中有这一句话：

另外，你还可以同时装载一系列中间件函数，从而在一个挂载点上创建一个子中间件栈。

      这句话的意思是说我们可以把代码写成下面这种形式：

app.use('/user1', function fn1(req, res, next) {
  // TODO
  next();
}, function fn2(req, res, next) {
  //TODO
  next();
});
app.use('/user2', function fn3(req, res, next) {
  // TODO
  next();
}, function fn4(req, res, next) {
  //TODO
  next();
});

      上面的代码给user1和user2分别创建了一个子中间件栈。这种语法的实现就是靠Layer类实现的。
      画一张图来解释上面的代码：

      解释一下上面的代码和图：
      我们写了两个路由/user1和/user2,每个路由给了两个处理函数。对于这段代码，Express是这样处理的：

1. 在index.js文件中，定义了一个stack数组，接下来会创建两个Layer放到这个stack中。
2. route.js模块会给/user1再创建一个stack和fn1、fn2两个Layer。
3. /user2同/user1
4. 最后，Express会从上往下执行每个Layer里的函数，对应到图上就是从上至下、从左至右的依次执行，顺序为fn1、fn2、fn3、fn4。