如何從零開始手寫Koa2框架

發布時間：2020-10-19 08:00:31 來源：腳本之家閱讀：119 作者：xpromise 欄目：web開發

01、介紹

Koa-- 基于 Node.js 平臺的下一代 web 開發框架
Koa 是一個新的 web 框架，由 Express 幕后的原班人馬打造，致力于成為 web 應用和 API 開發領域中的一個更小、更富有表現力、更健壯的基石。
與其對應的 Express 來比，Koa 更加小巧、精壯，本文將帶大家從零開始實現 Koa 的源碼，從根源上解決大家對 Koa 的困惑

本文 Koa 版本為 2.7.0, 版本不一樣源碼可能會有變動

02、源碼目錄介紹

Koa 源碼目錄截圖

如何從零開始手寫Koa2框架

通過源碼目錄可以知道，Koa主要分為4個部分，分別是：

application: Koa 最主要的模塊, 對應 app 應用對象
context: 對應 ctx 對象
request: 對應 Koa 中請求對象
response: 對應 Koa 中響應對象

這4個文件就是 Koa 的全部內容了，其中 application 又是其中最核心的文件。我們將會從此文件入手，一步步實現 Koa 框架

03、實現一個基本服務器代碼目錄

my-application

const {createServer} = require('http');

module.exports = class Application {
 constructor() {
 // 初始化中間件數組, 所有中間件函數都會添加到當前數組中
 this.middleware = [];
 }
 // 使用中間件方法
 use(fn) {
 // 將所有中間件函數添加到中間件數組中
 this.middleware.push(fn);
 }
 // 監聽端口號方法
 listen(...args) {
 // 使用nodejs的http模塊監聽端口號
 const server = createServer((req, res) => {
  /*
  處理請求的回調函數，在這里執行了所有中間件函數
  req 是 node 原生的 request 對象
  res 是 node 原生的 response 對象
  */
  this.middleware.forEach((fn) => fn(req, res));
 })
 server.listen(...args);
 }
}

index.js

// 引入自定義模塊
const MyKoa = require('./js/my-application');
// 創建實例對象
const app = new MyKoa();
// 使用中間件
app.use((req, res) => {
 console.log('中間件函數執行了~~~111');
})
app.use((req, res) => {
 console.log('中間件函數執行了~~~222');
 res.end('hello myKoa');
})
// 監聽端口號
app.listen(3000, err => {
 if (!err) console.log('服務器啟動成功了');
 else console.log(err);
})

運行入口文件 index.js 后，通過瀏覽器輸入網址訪問 http://localhost:3000/ , 就可以看到結果了~~

神奇吧！一個最簡單的服務器模型就搭建完了。當然我們這個極簡服務器還存在很多問題，接下來讓我們一一解決

04、實現中間件函數的 next 方法

提取createServer的回調函數，封裝成一個callback方法（可復用）

// 監聽端口號方法
listen(...args) {
 // 使用nodejs的http模塊監聽端口號
 const server = createServer(this.callback());
 server.listen(...args);
}
callback() {
 const handleRequest = (req, res) => {
 this.middleware.forEach((fn) => fn(req, res));
 }
 return handleRequest;
}

封裝compose函數實現next方法

// 負責執行中間件函數的函數
function compose(middleware) {
 // compose方法返回值是一個函數，這個函數返回值是一個promise對象
 // 當前函數就是調度
 return (req, res) => {
 // 默認調用一次，為了執行第一個中間件函數
 return dispatch(0);
 function dispatch(i) {
  // 提取中間件數組的函數fn
  let fn = middleware[i];
  // 如果最后一個中間件也調用了next方法，直接返回一個成功狀態的promise對象
  if (!fn) return Promise.resolve();
  /*
  dispatch.bind(null, i + 1)) 作為中間件函數調用的第三個參數，其實就是對應的next
   舉個栗子：如果 i = 0 那么 dispatch.bind(null, 1)) 
   --> 也就是如果調用了next方法 實際上就是執行 dispatch(1) 
    --> 它利用遞歸重新進來取出下一個中間件函數接著執行
  fn(req, res, dispatch.bind(null, i + 1))
   --> 這也是為什么中間件函數能有三個參數，在調用時我們傳進來了
  */
  return Promise.resolve(fn(req, res, dispatch.bind(null, i + 1)));
 }
 }
}

使用compose函數

callback () {
 // 執行compose方法返回一個函數
 const fn = compose(this.middleware);
 
 const handleRequest = (req, res) => {
 // 調用該函數，返回值為promise對象
 // then方法觸發了, 說明所有中間件函數都被調用完成
 fn(req, res).then(() => {
  // 在這里就是所有處理的函數的最后階段，可以允許返回響應了~
 });
 }
 
 return handleRequest;
}

修改入口文件 index.js 代碼

// 引入自定義模塊
const MyKoa = require('./js/my-application');
// 創建實例對象
const app = new MyKoa();
// 使用中間件
app.use((req, res, next) => {
 console.log('中間件函數執行了~~~111');
 // 調用next方法，就是調用堆棧中下一個中間件函數
 next();
})
app.use((req, res, next) => {
 console.log('中間件函數執行了~~~222');
 res.end('hello myKoa');
 // 最后的next方法沒發調用下一個中間件函數，直接返回Promise.resolve()
 next();
})
// 監聽端口號
app.listen(3000, err => {
 if (!err) console.log('服務器啟動成功了');
 else console.log(err);
})

此時我們實現了next方法，最核心的就是compose函數，極簡的代碼實現了功能，不可思議！

05、處理返回響應

定義返回響應函數respond

function respond(req, res) {
 // 獲取設置的body數據
 let body = res.body;
 
 if (typeof body === 'object') {
 // 如果是對象，轉化成json數據返回
 body = JSON.stringify(body);
 res.end(body);
 } else {
 // 默認其他數據直接返回
 res.end(body);
 }
}

在callback中調用

callback() {
 const fn = compose(this.middleware);
 
 const handleRequest = (req, res) => {
 // 當中間件函數全部執行完畢時，會觸發then方法，從而執行respond方法返回響應
 const handleResponse = () => respond(req, res);
 fn(req, res).then(handleResponse);
 }
 
 return handleRequest;
}

修改入口文件 index.js 代碼

// 引入自定義模塊
const MyKoa = require('./js/my-application');
// 創建實例對象
const app = new MyKoa();
// 使用中間件
app.use((req, res, next) => {
 console.log('中間件函數執行了~~~111');
 next();
})
app.use((req, res, next) => {
 console.log('中間件函數執行了~~~222');
 // 設置響應內容，由框架負責返回響應~
 res.body = 'hello myKoa';
})
// 監聽端口號
app.listen(3000, err => {
 if (!err) console.log('服務器啟動成功了');
 else console.log(err);
})

此時我們就能根據不同響應內容做出處理了~當然還是比較簡單的，可以接著去擴展~

06、定義 Request 模塊

// 此模塊需要npm下載
const parse = require('parseurl');
const qs = require('querystring');

module.exports = {
 /**
 * 獲取請求頭信息
 */
 get headers() {
 return this.req.headers;
 },
 /**
 * 設置請求頭信息
 */
 set headers(val) {
 this.req.headers = val;
 },
 /**
 * 獲取查詢字符串
 */
 get query() {
 // 解析查詢字符串參數 --> key1=value1&key2=value2
 const querystring = parse(this.req).query;
 // 將其解析為對象返回 --> {key1: value1, key2: value2}
 return qs.parse(querystring);
 }
}

07、定義 Response 模塊

module.exports = {
 /**
 * 設置響應頭的信息
 */
 set(key, value) {
 this.res.setHeader(key, value);
 },
 /**
 * 獲取響應狀態碼
 */
 get status() {
 return this.res.statusCode;
 },
 /**
 * 設置響應狀態碼
 */
 set status(code) {
 this.res.statusCode = code;
 },
 /**
 * 獲取響應體信息
 */
 get body() {
 return this._body;
 },
 /**
 * 設置響應體信息
 */
 set body(val) {
 // 設置響應體內容
 this._body = val;
 // 設置響應狀態碼
 this.status = 200;
 // json
 if (typeof val === 'object') {
  this.set('Content-Type', 'application/json');
 }
 },
}

08、定義 Context 模塊

// 此模塊需要npm下載
const delegate = require('delegates');

const proto = module.exports = {};

// 將response對象上的屬性/方法克隆到proto上
delegate(proto, 'response')
 .method('set') // 克隆普通方法
 .access('status') // 克隆帶有get和set描述符的方法
 .access('body') 

// 將request對象上的屬性/方法克隆到proto上
delegate(proto, 'request')
 .access('query')
 .getter('headers') // 克隆帶有get描述符的方法

09、揭秘 delegates 模塊

module.exports = Delegator;

/**
 * 初始化一個 delegator.
 */
function Delegator(proto, target) {
 // this必須指向Delegator的實例對象
 if (!(this instanceof Delegator)) return new Delegator(proto, target);
 // 需要克隆的對象
 this.proto = proto;
 // 被克隆的目標對象
 this.target = target;
 // 所有普通方法的數組
 this.methods = [];
 // 所有帶有get描述符的方法數組
 this.getters = [];
 // 所有帶有set描述符的方法數組
 this.setters = [];
}

/**
 * 克隆普通方法
 */
Delegator.prototype.method = function(name){
 // 需要克隆的對象
 var proto = this.proto;
 // 被克隆的目標對象
 var target = this.target;
 // 方法添加到method數組中
 this.methods.push(name);
 // 給proto添加克隆的屬性
 proto[name] = function(){
 /*
  this指向proto, 也就是ctx
  舉個栗子：ctx.response.set.apply(ctx.response, arguments)
  arguments對應實參列表，剛好與apply方法傳參一致
  執行ctx.set('key', 'value') 實際上相當于執行 response.set('key', 'value')
 */
 return this[target][name].apply(this[target], arguments);
 };
 // 方便鏈式調用
 return this;
};

/**
 * 克隆帶有get和set描述符的方法.
 */
Delegator.prototype.access = function(name){
 return this.getter(name).setter(name);
};

/**
 * 克隆帶有get描述符的方法.
 */
Delegator.prototype.getter = function(name){
 var proto = this.proto;
 var target = this.target;
 this.getters.push(name);
 // 方法可以為一個已經存在的對象設置get描述符屬性
 proto.__defineGetter__(name, function(){
 return this[target][name];
 });

 return this;
};

/**
 * 克隆帶有set描述符的方法.
 */
Delegator.prototype.setter = function(name){
 var proto = this.proto;
 var target = this.target;
 this.setters.push(name);
 // 方法可以為一個已經存在的對象設置set描述符屬性
 proto.__defineSetter__(name, function(val){
 return this[target][name] = val;
 });

 return this;
};

10、使用 ctx 取代 req 和 res

修改 my-application

const {createServer} = require('http');
const context = require('./my-context');
const request = require('./my-request');
const response = require('./my-response');

module.exports = class Application {
 constructor() {
 this.middleware = [];
 // Object.create(target) 以target對象為原型, 創建新對象, 新對象原型有target對象的屬性和方法
 this.context = Object.create(context);
 this.request = Object.create(request);
 this.response = Object.create(response);
 }
 
 use(fn) {
 this.middleware.push(fn);
 }
 
 listen(...args) {
 // 使用nodejs的http模塊監聽端口號
 const server = createServer(this.callback());
 server.listen(...args);
 }
 
 callback() {
 const fn = compose(this.middleware);
 
 const handleRequest = (req, res) => {
  // 創建context
  const ctx = this.createContext(req, res);
  const handleResponse = () => respond(ctx);
  fn(ctx).then(handleResponse);
 }
 
 return handleRequest;
 }
 
 // 創建context 上下文對象的方法
 createContext(req, res) {
 /*
  凡是req/res，就是node原生對象
  凡是request/response，就是自定義對象
  這是實現互相掛載引用，從而在任意對象上都能獲取其他對象的方法
  */
 const context = Object.create(this.context);
 const request = context.request = Object.create(this.request);
 const response = context.response = Object.create(this.response);
 context.app = request.app = response.app = this;
 context.req = request.req = response.req = req;
 context.res = request.res = response.res = res;
 request.ctx = response.ctx = context;
 request.response = response;
 response.request = request;
 
 return context;
 }
}
// 將原來使用req，res的地方改用ctx
function compose(middleware) {
 return (ctx) => {
 return dispatch(0);
 function dispatch(i) {
  let fn = middleware[i];
  if (!fn) return Promise.resolve();
  return Promise.resolve(fn(ctx, dispatch.bind(null, i + 1)));
 }
 }
}

function respond(ctx) {
 let body = ctx.body;
 const res = ctx.res;
 if (typeof body === 'object') {
 body = JSON.stringify(body);
 res.end(body);
 } else {
 res.end(body);
 }
}

修改入口文件 index.js 代碼

// 引入自定義模塊
const MyKoa = require('./js/my-application');
// 創建實例對象
const app = new MyKoa();
// 使用中間件
app.use((ctx, next) => {
 console.log('中間件函數執行了~~~111');
 next();
})
app.use((ctx, next) => {
 console.log('中間件函數執行了~~~222');
 // 獲取請求頭參數
 console.log(ctx.headers);
 // 獲取查詢字符串參數
 console.log(ctx.query);
 // 設置響應頭信息
 ctx.set('content-type', 'text/html;charset=utf-8');
 // 設置響應內容，由框架負責返回響應~
 ctx.body = '<h2>hello myKoa</h2>';
})
// 監聽端口號
app.listen(3000, err => {
 if (!err) console.log('服務器啟動成功了');
 else console.log(err);
})

到這里已經寫完了 Koa 主要代碼，有一句古話 - 看萬遍代碼不如寫上一遍。還等什么，趕緊寫上一遍吧~
當你能夠寫出來，再去閱讀源碼，你會發現源碼如此簡單~

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。

向AI問一下細節

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