koa／redux middleware 深入解析

middleware

对于现有的一些框架比如koa，express，redux，都需要对数据流进行一些处理，比如koa，express的请求数据处理，包括json.stringify，logger，或者一些安全相关的处理都需要在数据流中进行，还比如redux的整个数据的修改，支持中间件来扩展用户对于数据修改的支持。
middleware系统是处理流式数据的利器，实现方便，功能强大。
本文就分别研究一下redux的koa的middleware系统～

redux

对于redux，一个数据处理中心，它的用法想必大家已经很熟了。

import thunk from "redux-thunk";
import {applyMiddleware,createStore} from "redux";
const createStoreWithMiddleware = applyMiddleware(thunk)(createStore)

我们直接上redux源码：

function applyMiddleware() {
      for (var _len = arguments.length, middlewares = Array(_len), _key = 0; _key < _len; _key++) { //跟compose一样处理参数
        middlewares[_key] = arguments[_key];
      }

      return function (createStore) {
        return function (reducer, initialState, enhancer) {
          var store = createStore(reducer, initialState, enhancer);//传入createStore方法
          var _dispatch = store.dispatch;            //重要的dispatch方法
          var chain = [];

          var middlewareAPI = {　　　　　　　　　　　　//需要传入middleware的reduxAPI
            getState: store.getState,
            dispatch: function dispatch(action) {
              return _dispatch(action);
            }
          };
          chain = middlewares.map(function (middleware) {　　//遍历每个中间件把reduxAPI传进去。返回一个封装好的中间件
            return middleware(middlewareAPI);
          });
          _dispatch = _compose2["default"].apply(undefined, chain)(store.dispatch);  //相当于compose(...chain)(store.dispatch)

          return _extends({}, store, {　　　　//然后给store重写的这个执行完中间件的dispatch方法。
            dispatch: _dispatch
          });
        };
      };
}

我们这里只传了一个thunk中间件，当然也可以传多个middleware，可以看到源码里把applyMiddleware所有参数保存为中间件。

我们只讲重要的middleware应用部分。对于中间件的处理，redux重写了dispatch方法，在dispatch action的时候先经过一遍中间件，流式的通过中间件处理，再进行dispatch。核心代码就是 _dispatch = _compose2["default"].apply(undefined, chain)(store.dispatch);，其实就是compose(...chain)(store.dispatch)。

我们用thunk来具体讲一下流程。

thunk的源码是：

function createThunkMiddleware(extraArgument) {
  return ({ dispatch, getState }) => next => action => {
    if (typeof action === 'function') {
      return action(dispatch, getState, extraArgument);
    }

    return next(action);
  };
}

const thunk = createThunkMiddleware();
thunk.withExtraArgument = createThunkMiddleware;

export default thunk;

实际我们引入过来在redux源码里的就是

({ dispatch, getState }) => next => action => {
    if (typeof action === 'function') {
      return action(dispatch, getState, extraArgument);
    }

    return next(action);
  };

之间通过chain处理过middlmiddleware，所以chain里的各个middleware其实是这样的：

next => action => {
    if (typeof action === 'function') {
      return action(dispatch, getState, extraArgument);
    }

    return next(action);
  };

根据compose的作用，我们实际获得的_dispatch是这样的：

如果只有一个middleware，我们传进来store.dispatch，那么_dispatch为：

action => {
    if (typeof action === 'function') {
      return action(dispatch, getState, extraArgument);
    }

    return dispatch(action);
  };

如果有两个middleware（我们实际在演示compose的处理），我们得到的其实是。。。之前我们先简化一下middleware：

function middleware(next){
    return function(action){
                return {
                    // before
                    next(action);
                    // xxx;
                }
            }
}

第二个middleware传进来我们得到的是：

function (){
    return function(action){
                return {
                    (function(action){
                         return {
                             // before
                            dispatch(action);
                            // xxx
                        }
                    })(action)
                }
            }
}

第三个middleware:

function (){
    return function(action){
                return {
                    (function(action){
                        //before 1
                         return (function(action){
                                return {
                                    // before 2
                                    dispatch(action);
                                    // xxx 2
                                }
                            })(action)
                        // xxx 1
                    })(action)
                }
            }
}

我们会发现，_dispatch触发之后，需要经过各个自执行的中间件。
我们还会发现，我们的执行顺序是根据compose的执行顺序来的，但是在中间件调用之后并不会返回，我们还会执行next之后的‘xxx’代码。而它的代码顺序是相反的。
但是我们并不会在next之后执行命令阿？我们的规范也都是以next结尾。
原因？
next的后的代码其实是可以用的，但是有一点问题就是还是执行顺序的问题，如果某个中间件是异步执行，执行顺序就无法保证了。
这个情况一直持续到es6 generator函数的出现。。。

koa

对于koa，1.x的时候支持了generator，现在支持了async函数，所以现在的koa的中间件系统是“洋葱圈”式的处理方式，也就是上面的先执行每个中间件的before，再倒叙执行xxx函数。
有个图直观的感受一下：

所有的请求经过一个中间件的时候都会执行两次。

因为koa的每个middleware是无关的，所以我们并不需要像redux的compose一样用reduceRight实现，它的compose实现一会再谈，先谈一下middleware的工作流程吧。（redux的compose实现之前博文有讲）

const server = http.createServer(this.callback());
 server.listen(...args);

const fn = compose(this.middleware);
const handleRequest = (req, res) => {
      res.statusCode = 404;
      const ctx = this.createContext(req, res);
      const onerror = err => ctx.onerror(err);
      const handleResponse = () => respond(ctx);
      onFinished(res, onerror);
      return fn(ctx).then(handleResponse).catch(onerror);
    };

我们构建一个服务，请求来的时候传入一个上下文环境给中间件，然后请求通过中间件处理。
koa的中间件形式就是图上那种的格式，我这里只讲一下最新的async的处理模式吧，因为此源码是基于aysnc的处理。

举个middleware的例子：

async function middleware(ctx, next){
    // before
    await next();
    // xxx;
}

app.use其实判断一下middleware然后push进this.middleware，没有什么好说的。
对于这种“洋葱圈”式的处理方式，主要就是koajs/compose处理的。
它是怎么做的呢？ koajs/koa

function compose (middleware) {
    //首先保证middleware是数组，它的每一项都是函数
  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!')
  }

  /**
   * @param {Object} context
   * @return {Promise}
   * @api public
   */

  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 // 如果传了next，处理完所有middleware之后调用。
      if (!fn) return Promise.resolve() // 如果为空或者调用完返回空的promise函数。
      try {
        return Promise.resolve(fn(context, function next () {
          return dispatch(i + 1) // 尾递归调用下个middleware
        }))
      } catch (err) {
        return Promise.reject(err)
      }
    }
  }
}

这个compose比较简单，因为组件间的关联从返回值变成了context。koa之间中间件的联系应该就是一个全局通用的context参数了。也是koa推荐写法。
这个compose就是递归调用所有的middleware。
值得一提的点就是koa为async函数特制的compose函数，async函数的awiat需要每次异步都是一个promise，如果为值，那就是同步处理。所以返回的middleware都被包了一层Promise.resolve。
它的处理过程就是：
一个middleware:

async function middleware(ctx, next){
    // before
    await next();
    // xxx;
}

两个middleware：

async function middleware(ctx, next){
    // before
   
    // before2
    await next2();
    // xxx2;
    
    // xxx;
}

next之后的xxx函数的调用顺序保证得益于async的函数执行顺序。且把await看做then的语法糖。

错误处理机制

比较方便的一点就是在try里面，所有中间件的reject都会被catch到，这得益于与promise的一个特性：

如果resolve的参数是Promise对象，则该对象最终的[[PromiseValue]]会传递给外层Promise对象后续的then的onFulfilled/onRejected

// middleware/onerror.js
// global error handling for middlewares
module.exports = async (ctx, next) => {
    try {
        await next();
    } catch (err) {
        err.status = err.statusCode || err.status || 500;
        let errBody = JSON.stringify({
            code: -1,
            data: err.message
        });
        ctx.body = errBody;
    }
};

优势

middleware的好处就不提了。
只说一下koa的这种实现的两个好处：

• 并行优化
• 错误捕获机制
• 写起来很漂亮