前言
本文是我在阅读 Koa 源码后，并实现迷你版 Koa 的过程。如果你使用过 Koa 但不知道内部的原理，我想这篇文章应该能够帮助到你，实现一个迷你版的 Koa 不会很难。
本文会循序渐进的解析内部原理，包括：
基础版本的 koa
context 的实现
中间件原理及实现
文件结构application.js: 入口文件，里面包括我们常用的 use 方法、listen 方法以及对 ctx.body 做输出处理
context.js: 主要是做属性和方法的代理，让用户能够更简便的访问到request和response的属性和方法
request.js: 对原生的 req 属性做处理，扩展更多可用的属性和方法，比如：query 属性、get 方法
response.js: 对原生的 res 属性做处理，扩展更多可用的属性和方法，比如：status 属性、set 方法
基础版本用法：
const Coa = require('./coa/application')const app = new Coa()
// 应用中间件
app.use((ctx) => {
ctx.body = '<h1>Hello</h1>'
})
app.listen(3000, '127.0.0.1')
application.js:
const http = require('http')module.exports = class Coa {
use(fn) {
this.fn = fn
}
// listen 只是语法糖 本身还是使用 http.createServer
listen(...args) {
const server = http.createServer(this.callback())
server.listen(...args)
}
callback() {
const handleRequest = (req, res) => {
// 创建上下文
const ctx = this.createContext(req, res)
// 调用中间件
this.fn(ctx)
// 输出内容
res.end(ctx.body)
}
return handleRequest
}
createContext(req, res) {
let ctx = {}
ctx.req = req
ctx.res = res
return ctx
}
}
基础版本的实现很简单，调用 use 将函数存储起来，在启动服务器时再执行这个函数，并输出 ctx.body 的内容。
但是这样是没有灵魂的。接下来，实现 context 和中间件原理，Koa 才算完整。
Contextctx 为我们扩展了很多好用的属性和方法，比如 ctx.query、ctx.set()。但它们并不是 context 封装的，而是在访问 ctx 上的属性时，它内部通过属性劫持将 request 和 response 内封装的属性返回。就像你访问 ctx.query，实际上访问的是 ctx.request.query。
说到劫持你可能会想到 Object.defineProperty，在 Kao 内部使用的是 ES6 提供的对象的 setter 和 getter，效果也是一样的。所以要实现 ctx，我们首先要实现 request 和 response。
在此之前，需要修改下 createContext 方法：
// 这三个都是对象const context = require('./context')
const request = require('./request')
const response = require('./response')
module.exports = class Coa {
constructor() {
this.context = context
this.request = request
this.response = response
}
createContext(req, res) {
const ctx = Object.create(this.context)
// 将扩展的 request、response 挂载到 ctx 上
// 使用 Object.create 创建以传入参数为原型的对象，避免添加属性时因为冲突影响到原对象
const request = ctx.request = Object.create(this.request)
const response = ctx.response = Object.create(this.response)
ctx.app = request.app = response.app = this;
// 挂载原生属性
ctx.req = request.req = response.req = req
ctx.res = request.res = response.res = res
request.ctx = response.ctx = ctx;
request.response = response;
response.request = request;
return ctx
}
}
上面一堆花里胡哨的赋值，是为了能通过多种途径获取属性。比如获取 query 属性，可以有 ctx.query、ctx.request.query、ctx.app.query 等等的方式。
如果你觉得看起来有点冗余，也可以主要理解这几行，因为我们实现源码时也就用到下面这些：
const request = ctx.request = Object.create(this.request)const response = ctx.response = Object.create(this.response)
ctx.req = request.req = response.req = req
ctx.res = request.res = response.res = res
request
request.js：
const url = require('url')module.exports = {
/* 查看这两步操作
* const request = ctx.request = Object.create(this.request)
* ctx.req = request.req = response.req = req
*
* 此时的 this 是指向 ctx，所以这里的 this.req 访问的是原生属性 req
* 同样，也可以通过 this.request.req 来访问
*/
get query() {
return url.parse(this.req.url).query
},
get path() {
return url.parse(this.req.url).pathname
},
get method() {
return this.req.method.toLowerCase()
}
}
response
response.js：
module.exports = {// 这里的 this.res 也和上面同理
get status() {
return this.res.statusCode
},
set status(val) {
return this.res.statusCode = val
},
get body() {
return this._body
},
set body(val) {
return this._body = val
}
}
属性代理
通过上面的实现，我们可以使用 ctx.request.query 来访问到扩展的属性。但是在实际应用中，更常用的是 ctx.query。不过 query 是在 request 的属性，通过 ctx.query 是无法访问的。
这时只需稍微做个代理，在访问 ctx.query 时，将 ctx.request.query 返回就可以实现上面的效果。
context.js:
module.exports = {get query() {
return this.request.query
}
}
实际的代码中会有很多扩展的属性，总不可能一个一个去写吧。为了优雅的代理属性，Koa 使用 delegates 包实现。这里我不打算用 delegates，直接简单封装下代理函数。代理函数主要用到__defineGetter__ 和 __defineSetter__ 两个方法。
在对象上都会带有 __defineGetter__ 和 __defineSetter__，它们可以将一个函数绑定在当前对象的指定属性上，当属性被获取或赋值时，绑定的函数就会被调用。就像这样：
let obj = {}let obj1 = {
name: 'JoJo'
}
obj.__defineGetter__('name', function(){
return obj1.name
})
此时访问 obj.name，获取到的是 obj1.name 的值。
了解这个两个方法的用处后，接下来开始修改 context.js：
const proto = module.exports = {}
// getter代理
function delegateGetter(prop, name){
proto.__defineGetter__(name, function(){
return this[prop][name]
})
}
// setter代理
function delegateSetter(prop, name){
proto.__defineSetter__(name, function(val){
return this[prop][name] = val
})
}
// 方法代理
function delegateMethod(prop, name){
proto[name] = function() {
return this[prop][name].apply(this[prop], arguments)
}
}
delegateGetter('request', 'query')
delegateGetter('request', 'path')
delegateGetter('request', 'method')
delegateGetter('response', 'status')
delegateSetter('response', 'status')
delegateMethod('response', 'set')
中间件原理
中间件思想是 Koa 最精髓的地方，为扩展功能提供很大的帮助。这也是它虽然小，却很强大的原因。还有一个优点，中间件使功能模块的职责更加分明，一个功能就是一个中间件，多个中间件组合起来成为一个完整的应用。
下面是著名的“洋葱模型”。这幅图很形象的表达了中间件思想的作用，它就像一个流水线一样，上游加工后的东西传递给下游，下游可以继续接着加工，最终输出加工结果。
在调用 use 注册中间件的时候，内部会将每个中间件存储到数组中，执行中间件时，为其提供 next 参数。调用 next 即执行下一个中间件，以此类推。当数组中的中间件执行完毕后，再原路返回。就像这样:
app.use((ctx, next) => {console.log('1 start')
next()
console.log('1 end')
})
app.use((ctx, next) => {
console.log('2 start')
next()
console.log('2 end')
})
app.use((ctx, next) => {
console.log('3 start')
next()
console.log('3 end')
})
输出结果如下：
1 start 2 start 3 start 3 end 2 end 1 end有点数据结构知识的同学，很快就想到这是一个“栈”结构，执行的顺序符合“先入后出”。
下面我将内部中间件实现原理进行简化，模拟中间件执行：
function next1() {console.log('1 start')
next2()
console.log('1 end')
}
function next2() {
console.log('2 start')
next3()
console.log('2 end')
}
function next3() {
console.log('3 start')
console.log('3 end')
}
next1()
执行过程：
调用 next1，将其入栈执行，输出 1 start
遇到 next2 函数，将其入栈执行，输出 2 start
遇到 next3 函数，将其入栈执行，输出 3 start
输出 3 end，函数执行完毕，next3 弹出栈
输出 2 end，函数执行完毕，next2 弹出栈
输出 1 end，函数执行完毕，next1 弹出栈