浅谈koa中间件的实现原理

koa中间件的实现原理如何？先来看一个例子。

koa的执行顺序是这样的：

const middleware = async function (ctx, next) {
  console.log(1)
  await next()
  console.log(6)
}

const middleware2 = async function (ctx, next) {
  console.log(2)
  await next()
  console.log(5)
}

const middleware3 = async function (ctx, next) {
  console.log(3)
  await next()
  console.log(4)
} 

会依次打印1，2，3，4，5，6

image

问题是koa中间件实现原理，也就是洋葱模型的实现原理是什么？

一、问题分析

async await是promise的语法糖，await后面跟一个promise，所以上面的代码可以写成：

const middleware = function (ctx, next) {
  console.log(1)
  next().then(() => {
    console.log(6)
  })
}

const middleware2 = function (ctx, next) {
  console.log(2)
  next().then(() => {
    console.log(5)
  })
}

const middleware3 = function (ctx, next) {
  console.log(3)
  next().then(() => {
    console.log(4)
  })
}

改成这样更好理解一些，所以流程控制的核心在于next的实现。

next要求调用队列中下一个middleware，当达到最后一个的时候resolve。这样最后面的promise先resolve，一直到第一个，这样就是洋葱模型的顺序了。

二、实现

koa-compose的实现是这样的：

function compose(middleware) {
  return function (context, next) {
    let index = -1
    return dispatch(0)

    function dispatch(i) {
      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)
      }
    }
  }
}

我们把一些参数检查的非核心逻辑去掉了，实现代码就上面那些。每次传入的next都是调用下一个middleware，这样是一个递归的过程，结束条件是最后一个middleware的next是用户传入的。

这里面有一些亮点：

1. 这是一种尾递归的形式，尾递归的特点是最后返回的值是一个递归的函数调用，这样执行完就会在调用栈中销毁，不会占据调用栈.
2. 返回的是一个Promise.resolve包装之后的调用，而不是同步的调用，所以这是一个异步递归，异步递归比同步递归的好处是可以被打断，如果中间有一些优先级更高的微任务，那么可以先执行别的微任务
3. compose是函数复合，把n个middleware复合成一个，参数依然是context和next，这种复合之后依然是一个middleware，还可以继续进行复合。

三、总结

Koa 中间件的实现原理，也就是洋葱模型的实现原理，核心在于next的实现。next需要依次调用下一个middleware，当到最后一个的时候结束，这样后面middleware的promise先resolve，然后直到第一个，这样的流程也就是洋葱模型的流程了。

实现的时候还有一些细节，一个是递归最好做成尾递归的形式，而是用异步递归而不是同步递归，第三就是形式上用函数复合的形式，这样复合之后的中间件还可以继续复合。