在nodejs中，中間件主要是指封裝所有Http請求細(xì)節(jié)處理的方法，是從Http請求發(fā)起到響應(yīng)結(jié)束過程中的處理方法。中間件的行為比較類似Java中過濾器的工作原理，就是在進入具體的業(yè)務(wù)處理之前，先讓過濾器處理。

本教程操作環(huán)境：windows7系統(tǒng)、nodejs 12.19.0版、Dell G3電腦。

中間件概念

在NodeJS中，中間件主要是指封裝所有Http請求細(xì)節(jié)處理的方法。一次Http請求通常包含很多工作，如記錄日志、ip過濾、查詢字符串、請求體解析、Cookie處理、權(quán)限驗證、參數(shù)驗證、異常處理等，但對于Web應(yīng)用而言，并不希望接觸到這么多細(xì)節(jié)性的處理，因此引入中間件來簡化和隔離這些基礎(chǔ)設(shè)施與業(yè)務(wù)邏輯之間的細(xì)節(jié)，讓開發(fā)者能夠關(guān)注在業(yè)務(wù)的開發(fā)上，以達(dá)到提升開發(fā)效率的目的。

中間件的行為比較類似Java中過濾器的工作原理，就是在進入具體的業(yè)務(wù)處理之前，先讓過濾器處理。它的工作模型下圖所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中間件工作模型

中間件機制核心實現(xiàn)

中間件是從Http請求發(fā)起到響應(yīng)結(jié)束過程中的處理方法，通常需要對請求和響應(yīng)進行處理，因此一個基本的中間件的形式如下：

const middleware = (req, res, next) => {   // TODO   next() }

以下通過兩種方式的中間件機制的實現(xiàn)來理解中間件是如何工作的。

方式一

如下定義三個簡單的中間件：

const middleware1 = (req, res, next) => {   console.log('middleware1 start')   next() }  const middleware2 = (req, res, next) => {   console.log('middleware2 start')   next() }  const middleware3 = (req, res, next) => {   console.log('middleware3 start')   next() }

// 中間件數(shù)組 const middlewares = [middleware1, middleware2, middleware3] function run (req, res) {   const next = () => {     // 獲取中間件數(shù)組中第一個中間件     const middleware = middlewares.shift()     if (middleware) {       middleware(req, res, next)     }   }   next() } run() // 模擬一次請求發(fā)起

執(zhí)行以上代碼，可以看到如下結(jié)果：

middleware1 start middleware2 start middleware3 start

如果中間件中有異步操作，需要在異步操作的流程結(jié)束后再調(diào)用next()方法，否則中間件不能按順序執(zhí)行。改寫middleware2中間件：

const middleware2 = (req, res, next) => {   console.log('middleware2 start')  new Promise(resolve => {     setTimeout(() => resolve(), 1000)   }).then(() => {     next()   }) }

執(zhí)行結(jié)果與之前一致，不過middleware3會在middleware2異步完成后執(zhí)行。

middleware1 start middleware2 start middleware3 start

有些中間件不止需要在業(yè)務(wù)處理前執(zhí)行，還需要在業(yè)務(wù)處理后執(zhí)行，比如統(tǒng)計時間的日志中間件。在方式一情況下，無法在next()為異步操作時再將當(dāng)前中間件的其他代碼作為回調(diào)執(zhí)行。因此可以將next()方法的后續(xù)操作封裝成一個Promise對象，中間件內(nèi)部就可以使用next.then()形式完成業(yè)務(wù)處理結(jié)束后的回調(diào)。改寫run()方法如下：

function run (req, res) {   const next = () => {     const middleware = middlewares.shift()    if (middleware) {      // 將middleware(req, res, next)包裝為Promise對象       return Promise.resolve(middleware(req, res, next))     }   }   next() }

中間件的調(diào)用方式需改寫為：

const middleware1 = (req, res, next) => {   console.log('middleware1 start')  // 所有的中間件都應(yīng)返回一個Promise對象   // Promise.resolve()方法接收中間件返回的Promise對象，供下層中間件異步控制   return next().then(() => {     console.log('middleware1 end')   }) }

const middleware1 = (req, res, next) => {     console.log('middleware1 start')    // 所有的中間件都應(yīng)返回一個Promise對象     // Promise.resolve()方法接收中間件返回的Promise對象，供下層中間件異步控制     return next().then((res) => {       console.log("1",res)      return 'middleware1 end';     })   }      const middleware2 = (req, res, next) => {     console.log('middleware2 start')    // 所有的中間件都應(yīng)返回一個Promise對象     // Promise.resolve()方法接收中間件返回的Promise對象，供下層中間件異步控制     // console.log("next()",next())     return next().then((res) => {       console.log("2",res)      return 'middleware2 end'     })   }   const middleware3 = (req, res, next) => {     console.log('middleware3 start')    return next().then((res) => {       console.log("3",res)      return 'middleware3 end'     })   }  const middlewares = [middleware1, middleware2, middleware3]function run (req, res) {     const next = () => {       const middleware = middlewares.shift()      if (middleware) {        //   console.log("next",next)         // 將middleware(req, res, next)包裝為Promise對象         return Promise.resolve(middleware(req, res, next))       }else {        return Promise.resolve("結(jié)束");       }     }     next()   } run() // 模擬一次請求發(fā)起

結(jié)果：

async await 實現(xiàn)

const middleware1 = async (req, res, next) => {     console.log('middleware1 start')     let result = await next();     console.log("1",result)   }      const middleware2 = async (req, res, next) => {     console.log('middleware2 start')     let result = await next();     console.log("2",result)     return 'middleware2 end';   }   const middleware3 = async (req, res, next) => {     console.log('middleware3 start')     let result = await next();     console.log("3",result)     return 'middleware3 end';   }  const middlewares = [middleware1, middleware2, middleware3]  function run (req, res) {     const next = () => {       const middleware = middlewares.shift()       if (middleware) {         //   console.log("next",next)         // 將middleware(req, res, next)包裝為Promise對象         return Promise.resolve(middleware(req, res, next))       }else {         return Promise.resolve("結(jié)束");       }     }     next()   } run() // 模擬一次請求發(fā)起

以上描述了中間件機制中多個異步中間件的調(diào)用流程，實際中間件機制的實現(xiàn)還需要考慮異常處理、路由等。

在express框架中，中間件的實現(xiàn)方式為方式一，并且全局中間件和內(nèi)置路由中間件中根據(jù)請求路徑定義的中間件共同作用，不過無法在業(yè)務(wù)處理結(jié)束后再調(diào)用當(dāng)前中間件中的代碼。koa2框架中中間件的實現(xiàn)方式為方式二，將next()方法返回值封裝成一個Promise，便于后續(xù)中間件的異步流程控制，實現(xiàn)了koa2框架提出的洋蔥圈模型，即每一層中間件相當(dāng)于一個球面，當(dāng)貫穿整個模型時，實際上每一個球面會穿透兩次。

koa2中間件洋蔥圈模型

koa2框架的中間件機制實現(xiàn)得非常簡潔和優(yōu)雅，這里學(xué)習(xí)一下框架中組合多個中間件的核心代碼。

function compose (middleware) {   if (!Array.isArray(middleware)) throw new TypeError('Middleware stack must be an array!')   for (const fn of middleware) {     if (typeof fn !== 'function') throw new TypeError('Middleware must be composed of functions!')   }   return function (context, next) {     let index = -1     return dispatch(0)     function dispatch (i) {       // index會在next()方法調(diào)用后累加，防止next()方法重復(fù)調(diào)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 {         // 核心代碼         // 包裝next()方法返回值為Promise對象         return Promise.resolve(fn(context, dispatch.bind(null, i + 1)));       } catch (err) {         // 遇到異常中斷后續(xù)中間件的調(diào)用         return Promise.reject(err)       }     }   } }

koa中間件列表地址：https://github.com/koajs/koa/wiki

總結(jié)

本文主要介紹了中間件的概念、為何引入中間件以及中間件機制的核心實現(xiàn)。中間件機制使得Web應(yīng)用具備良好的可擴展性和組合性。

在實現(xiàn)中間件時，單個中間件應(yīng)該足夠簡單，職責(zé)單一。由于每個請求都會調(diào)用中間件相關(guān)代碼，中間件的代碼應(yīng)該高效，必要的時候可以緩存重復(fù)獲取的數(shù)據(jù)。在對不同的路由使用中間件時，還應(yīng)該考慮到不同的中間件應(yīng)用到不同的路由上。

【推薦學(xué)習(xí)：《nodejs 教程》】