2.1.1 什么是中间件

中间件是框架的扩展机制，主要用于抽象HTTP请求过程。在单一请求响应过程中加入中间件，可以更好地应对复杂的业务逻辑。

如果把一个HTTP处理过程比作污水处理，那么中间件就像一层层的过滤网。每个中间件在HTTP处理过程中通过改写请求和响应数据、状态，实现了特定的功能。大家都知道HTTP是无状态协议，所以HTTP请求的过程可以这样理解：请求被发送过来，经过无数中间件拦截，直至被响应为止。

启动服务器的流程如图2-1所示。

看到此处，你是否能够理解什么是中间件呢？从代码层面来看，在App和server.listen中间的都是中间件，过滤的先后顺序和挂载中间件的顺序有关，越靠前的中间件越早执行。

大多数实例代码都是以log中间件为例的，这里稍微解释一下，如图2-2所示。

请求到达服务器后，依次经过各个中间件，直至被响应，所以整个流程会流经log中间件，由请求响应（业务逻辑）中间件给予响应，具体描述如下。

○ 请求到达log中间件，记录此时的时间。

○ 放过，执行next，此时会执行下一个中间件。

○ 执行到请求响应中间件，通过ctx.body向浏览器输出响应结果。

○ 当响应回到log中间件时，根据当前时间减去请求到达时间，打印请求耗时。

○ 最后把响应写到浏览器里。

➘ Koa v1

著名的Express框架的作者TJ Holowaychuk（TJ），对于回调地狱也无计可施，恰巧ES6的Generator出现并改变了大家对异步流程控制的无奈态度。当ES6在Chrome V8中实现后，社区开始积极接受ES新特性，这直接促成了Koa框架的产生。ES6里一边循环一边计算的机制称为生成器，其最大的特点就是可以通过yield关键字交出函数的执行权（暂停执行），即可以让一个函数异步执行完成后，再继续当前流程。

Koa v1是一个探索版本，是在Node.js最开始支持ES6 Generator特性时使用Generator/yield做的大胆尝试。很明显，它是成功的，代码在很大程度上比之前更容易理解，这一切都得益于基于ES6 Generator的流程控制。

让我们来看一下Koa v1的示例。

在app.js文件里，代码如下。

对上述代码的说明如下。

○ 这里的app.use和Express里的app.use是一样的，都是挂载中间件。

○ function*（next）{}是基于Generator的Koa v1中间件的写法，此处是重点。

○ app.listen用于指定启动端口。

在《狼书（卷1）》中我们讲过yield转让执行权，其实yield next前面的代码是对req进行处理的，yield next后面的代码是对res进行处理的。这里的next和Express里的next一样，都用于执行后面的中间件。

执行$node app.js，访问http://127.0.0.1:3000/，控制台日志输出如下。

从日志中我们可以看出执行顺序，具体如下。

○ 先经过logger中间件[logger middleware] before yield...。

○ 然后跳转到[response middleware] response...。

○ 然后执行[logger middleware] after yield...。

很明显，这3个输出在logger中间件的yield next前后进行了处理，通过yield next将执行权转交给了下一个中间件，即response中间件，于是代码执行方式就借助Generator转变成了顺序执行，这就是Koa v1带给我们的最直观的变化。

简单点说，一切都要感谢ES6中的Generator。Koa v1约定所有中间件的写法都以ES6 Generator为准，这样可以避免回调地狱。即使你现在不熟悉ES6 Generator也没关系，在Koa v2里已经不推荐ES6 Generator中间件写法了，而且从warning日志中可以看出，在Koa v3中很有可能会移除对Genrator的支持。

另外，需要注意的是，ES6 Generator中间件内部使用this作为隐式的上下文，这在JavaScript里是非常容易用错的，这也算是Koa v1带来的不可避免的小瑕疵吧！

➘ Koa v2

Koa v2是一个更成熟的Web框架，是由Koa v1演进而成的。Koa v2最重要的特性是支持async函数，并且同时支持如下3种不同类型函数的中间件。

○ common function middleware：通用函数中间件，是最常见的，也称modern middleware。

○ generator function middleware：生成器函数中间件，简单来说，它与Generator/yield的功能是类似的。

○ async function middleware：async函数中间件，利用了最潮的async函数的特性，async/await是异步流程控制的终极神器，故为当下的使用趋势。

除了掌握基本用法，最好还能理解为什么要支持这3种中间件，以及它们各自适用的场景。

1.通用函数中间件

先看一下最常见的通用函数中间件的示例，如下。

（ctx，next）=>{}是基于ES6箭头函数简写的中间件，它只有两个参数，ctx是上下文，包括所有的请求和响应；而next（）是确定当前中间件是否将请求向下一个中间件放行的函数。对应ES5版本的写法如下。

（ctx，next）=>{}和Koa v1中间件的function*（next）{}相比，区别如下。

○ 写法差异：Koa v2中间件是普通函数，不是Generator函数。

○ 参数差异：Koa v1中间件的参数有1个，而Koa v2中间件的参数有2个，这主要是因为上下文ctx在Koa v2里被显式声明了。可以这样理解，Koa v1中间件里的this就是Koa v2中间件里的ctx，它们的API是完全一样的。

○ 异步技术差异：Koa v2中间件内部使用Promise进行异步处理，而Koa v1中间件内部使用Generator。

关于Node.js的版本，通用函数中间件最好使用Node.js v4.0以上版本，尽管这种中间件写法没有对Node.js的版本做出特别要求，但Koa内部代码具有很多ES6特性。使用通用函数中间件最好的一点是可以支持Promise。从整体来看，通用函数中间件是最容易上手的，写法的难度系数也是3种中间件里最低的。如果有Express使用经验，或者想从Express项目迁移到Koa项目，可以考虑从通用函数中间件开始学习，学习成本很低。

2.生成器函数中间件

Koa的设计初衷是便于开发者基于ES6 Generator来构建更好的流程控制，所以Koa v2也支持ES6 Generator，但和Koa v1稍有不同。我们先来看看Koa v2的生成器函数中间件代码，稍后详细解释。

将以上代码与Koa v1代码对比，主要区别如下。

○ Koa v2生成器函数中间件被co.wrap包裹并被转换成了function*（）{}。

○ Koa v2生成器函数中间件的参数中多了ctx，和上面的通用函数中间件一样，上下文ctx被显式声明了，统一了写法。

○ 从Koa v2生成器函数中间件跳转到下一个中间件是通过yield next（）函数实现的，而不是Koa v1中用的yield next。

在Koa v2支持的3种中间件中，生成器函数中间件写法与Koa v1的中间件写法是最像的。如果要从Koa v1迁移到Koa v2，通过生成器函数中间件来迁移是最佳的。同样地，我们可以在Generator里进行yieldable操作，完成更强大的异步流程控制功能。

3.async函数中间件

Koa之所以从v1升级到v2，可以说很大一部分原因在于async函数。async函数在是ES6里引入的（async函数进入了ES7-stage3，但没有进入ES7的最终规范），可以非常好地解决异步问题，相当于更高级的自带执行器的Generator。

async函数的优势如下。

○ 语义更好。

○ 无须执行器，比Generator+co的解决方案强很多。

○ await可以无缝调用异步Promise方法，更好地向后兼容。

下面给出async函数中间件的用法。

以上代码的要点如下。

○ async函数除了多一个async关键字之外，和普通函数无异，同样支持箭头函数（Generator是不支持箭头函数的）。

○ 与async函数搭配的await关键字可以对接Promise方法，尽管它没有yield的yieldable那么强大，但也足够用。

○ Koa v2的async函数中间件跳转到下一个中间件时需要使用await next（），和通用函数中间件里的return next（）类似。

总结一下，从形式上看，async函数中间件无疑是所有中间件中最耀眼的那个，它语义清楚，结合await关键字可以非常好地整合Promise，还能更好地兼容各种已有代码。在目前最新的Node.js LTS版本中，async函数的性能已经和Promise一样好了，推荐大家使用。

目前Koa主要有两个版本，中间件有4种写法，总结如下，见表2-1。

从表2-1中可以看出各种写法的应用场景。如果从用户的角度来分析，大致可以总结出以下3种经验。

○ 如果是新手，推荐使用async函数中间件。

○ 如果熟悉Express或Promise，推荐先使用通用函数中间件，然后使用async函数中间件。

○ 如果之前使用的是Generator，建议放弃它，直接转到async函数中间件。