koa被认为是第二代web后端开发框架，相比于前代express而言，其最大的特色无疑就是解决了回调金字塔的问题，让异步的写法更加的简洁。在使用koa的过程中，其实一直比较好奇koa内部的实现机理。最近终于有空，比较深入的研究了一下koa一些原理，在这里会写一系列文章来记录一下我的学习心得和理解。
在我看来，koa最核心的函数是大名鼎鼎的co，koa正是基于这个函数实现了异步回调同步化，以及中间件流程控制。当然在这篇文章中我并不会去分析co源码，我打算在整个系列文章中，一步一步讲解如何实现koa中间件的流程控制原理，koa的异步回调同步写法实现原理，最后在理解这些的基础上，实现一个简单的类似co的函数。
本篇首先只谈一谈koa的中间件流程控制原理。
1. koa中间件执行流程
关于koa中间件如何执行，官网上有一个非常经典的例子，有兴趣的可以去看看，不过这里，我想把它修改的更简单一点：
var koa = require('koa'); var app = koa(); app.use(function*(next) { console.log('begin middleware 1'); yield next; console.log('end middleware 1'); }); app.use(function*(next) { console.log('begin middleware 2'); yield next; console.log('end middleware 2'); }); app.use(function*() { console.log('middleware 3'); }); app.listen(3000);
运行这个例子，然后使用curl工具，运行：
curl :3000
可以看到，运行之后，会输出：
begin middleware 1 begin middleware 2 middleware 3 end middleware 2 end middleware 1
这个例子非常形象的代表了koa的中间件执行机制，可以用下图的洋葱模型来形容：
通过这种执行流程，开发者可以非常方便的开发一些中间件，并且非常容易的整合到实际业务流程中。那么，这样的流程又是如何实现和控制的呢？
2. koa中的generator和compose
简单来说，洋葱模型的执行流程是通过es6中的generator来实现的。不熟悉generator的同学可以去看看其特性，其中一个就是generator函数可以像打断点一样从函数某个地方跳出，之后还可以再回来继续执行。下面一个例子可以说明这种特性：
var gen=function*(){ console.log('begin!'); //yield语句，在这里跳出，将控制权交给anotherfunc函数。 yield anotherfunc; //下次回来时候从这里开始执行 console.log('end!'); } var anotherfunc(){ console.log('this is another function!'); } var g=gen(); var another=g.next(); //'begin!' //another是一个对象，其中value成员就是返回的anotherfunc函数 another.value(); //'this is another function!' g.next(); //'end!';
从这个简单例子中，可以看出洋葱模型最基本的一个雏形，即yield前后的语句最先和最后执行，yield中间的代码在中心执行。
现在设想一下，如果yield后面跟的函数本身就又是一个generator，会怎么样呢？其实就是从上面例子里面做一个引申：
var gen1=function*(){ console.log('begin!'); yield g2; console.log('end!'); } var gen2=function*(){ console.log('begin 2'); yield anotherfunc; console.log('end 2'); } var anotherfunc(){ console.log('this is another function!'); } var g=gen(); var g2=gen2(); var another1=g.next(); //'begin!'; var another2=another1.value.next(); //'begin 2'; another2.value(); //'this is another function!'; another1.value.next(); //'end 2'; g.next(); //'end!';
可以看出，基本上是用上面的例子，再加一个嵌套而已，原理是一样的。
而在koa中，每个中间件generator都有一个next参数。在我们这个例子中，g2就可以看成是g函数的next参数。事实上，koa也确实是这样做的，当使用app.use()挂载了所有中间件之后，koa有一个koa-compose模块，用于将所有generator中间件串联起来，基本上就是将后一个generator赋给前一个generator的next参数。koa-compose的源码非常简单短小，下面是我自己实现的一个：
function compose(middlewares) { return function(next) { var i = middlewares.length; var next = function*() {}(); while (i--) { next = middlewares[i].call(this, next); } return next; } }
使用我们自己写的compose对上面一个例子改造，是的其更接近koa的形式：
function compose(middlewares) { return function(next) { var i = middlewares.length; var next = function*() {}(); while (i--) { next = middlewares[i].call(this, next); } return next; } } var gen1=function*(next){ console.log('begin!'); yield next; console.log('end!'); } var gen2=function*(next){ console.log('begin 2'); yield next; console.log('end 2'); } var gen3=function*(next){ console.log('this is another function!'); } var bundle=compose([gen1,gen2,gen3]); var g=bundle(); var another1=g.next(); //'begin!'; var another2=another1.value.next(); //'begin 2'; another2.value.next(); //'this is another function!'; another1.value.next(); //'end 2'; g.next(); //'end!';