Koa源码阅读笔记(3) -- 服务器の启动与请求处理

本笔记共四篇
Koa源码阅读笔记(1) – co
Koa源码阅读笔记(2) – compose
Koa源码阅读笔记(3) – 服务器の启动与请求处理
Koa源码阅读笔记(4) – ctx对象

起因

前两天阅读了Koa的基础co,和Koa中间件的基础compose
然后这两天走在路上也在思考一些Koa运行机制的问题,感觉总算有点理通了。
今天就来解读一下Koa启动时,发生的一系列事情。

启动

如果只是单纯用Koa,那么启动服务器是很方便的。
下面就是一个最简单的Hello World的例子。

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var koa = require('koa')
var app = new koa()
app.use(function * (next) {
this.set('Powered by', 'Koa2-Easy')
yield next
})
app.use(function * (next) {
this.body = 'Hello World!'
})
app.listen(3000)

在上一节对koa-compose的分析中,解决了我一个问题,那就是使用中间件时,那个next参数是如何来的。
这一节也会解决一个问题,那就是中间件中的this是如何来的。

有意思的地方

无new也可使用的构造函数

首先看Koa构造函数的源代码:

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/**
* Expose `Application`.
*/
module.exports = Application;
/**
* Initialize a new `Application`.
*
* @api public
*/
function Application() {
if (!(this instanceof Application)) return new Application;
this.env = process.env.NODE_ENV || 'development';
this.subdomainOffset = 2;
this.middleware = [];
this.proxy = false;
this.context = Object.create(context);
this.request = Object.create(request);
this.response = Object.create(response);
}

Application函数内部的第一句很有意思。

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if (!(this instanceof Application)) return new Application;

因为是构造函数,但很多人会忘记使用new来初始化。但是在Koa,则做了一点小措施,从而达到了是否调用new都能初始化的效果。

原型的写法

关于原型的写法,很多人肯定不陌生。以Koa的Application为例,平时如果要写原型的属性,那么会是这样写的。

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function Application() {}
Application.prototype.listen = function () {}
Application.prototype.callback = function () {}

这样写的话,每次都需要写冗长的Application.prototype
而在Koa中,则使用一个变量,指向了prototype

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var app = Application.prototype;
app.listen = function () {}
app.callback = function () {}

写起来简洁,看起来也简洁。

服务器の启动流程

在Koa中,或者说一切Node.js的Web框架中,其底层都是Node.js HTTP模块来构建的服务器。
那么我就对这点产生了好奇,到底是什么,能让发送给服务器的相应,被Koa等框架截获,并进行相应处理。
同时在Koa框架中,调用listen方法才能启动服务。
那么服务器的启动流程就从listen方法开始。

启动服务器

首先是listen方法的源代码

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/**
* Shorthand for:
*
* http.createServer(app.callback()).listen(...)
*
* @param {Mixed} ...
* @return {Server}
* @api public
*/
app.listen = function(){
debug('listen');
var server = http.createServer(this.callback());
return server.listen.apply(server, arguments);
};

不难看出,只有使用了listen方法,http服务才会被真正的创建并启动。
而查阅文档,则看到在http.createServer(this.callback())中传入的参数的作用。
2016-07-29_10:07:26.jpg
在这里,server 每次接收到请求,就会将其传入回调函数处理。
同时listen方法执行完毕时,server便开始监听指定端口。
所以在这里,callback便成为一个新的重点。

处理响应

继续放上callback的源代码(删除部分无用部分):

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/**
* Return a request handler callback
* for node's native http server.
*
* @return {Function}
* @api public
*/
app.callback = function(){
var fn = co.wrap(compose(this.middleware));
var self = this;
if (!this.listeners('error').length) this.on('error', this.onerror);
return function(req, res){
res.statusCode = 404;
var ctx = self.createContext(req, res);
onFinished(res, ctx.onerror);
fn.call(ctx).then(function () {
respond.call(ctx);
}).catch(ctx.onerror);
}
};

在这儿,Koa的注释对这个函数的作用解释的很清楚。

Return a request handler callback for node’s native http server.

而这儿,对于闭包的应用则让我眼前一亮。
由于服务器启动后,中间件是固定的,所以像初始化中间件,保持this引用,注册事件这种无需多次触发或者高耗能事件,便放入闭包中好了。
一次创建,多次使用。

说到这儿想起一个问题,上次NodeParty, Koa演讲结束后,有人询问Koa能否根据请求做到动态加载中间件,当时他没回答出来。
就源代码来看,是不能做到动态加载的。最多也只是在中间件内部做一些判断,从而决定是否跳过。

往下继续读,则可以看到这一行:

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var ctx = self.createContext(req, res);

在context中,是把一些常用方法挂载至ctx这个对象中。
比如在koa中,直接调用this.body = 'Hello World'这种response的方法,或者通过this.path获得request的路径都是可行的。
而不用像Express一般,requestresponse方法泾渭分明。同时在使用过程中,是明显有感觉到KoaExpress要便利的。而不仅仅是解决回调地狱那么简单。

中间件的处理

在第一节Koa源码阅读笔记(1) – co中,已经解释了co.wrap的作用。
这儿可以再看一次compose函数的源代码。

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function compose(middleware){
return function *(next){
// next不存在时,调用一个空的generator函数
if (!next) next = noop();
var i = middleware.length;
// 倒序处理中间件,给每个中间件传入next参数
// 而next则是下一个中间件
while (i--) {
next = middleware[i].call(this, next);
}
return yield *next;
}
}
function *noop(){}

在这里,中间件被倒序处理,保证第一个中间件的next参数为第二个中间件函数,第二个的next参数则为第三个中间件函数。以此类推。
而最后一个则以一个空的generator函数结尾。

在这儿,有想了很久才想通的点,那就是next = middleware[i].call(this, next);时,middleware没有返回值,为什么next参数等于下一个函数。
到后来才想通,中间件都是generator函数。generaotr会返回一个指向内部状态的指针对象。
这一点我在co的阅读笔记用提及, 也在阮一峰的《ECMAScript 6入门》看到了。

不同的是,调用Generator函数后,该函数并不执行,返回的也不是函数运行结果,而是一个指向内部状态的指针对象。需要手动调用它的next()方法。

但当时就是想不起来,结果睡了一觉就突然领悟了。= =
最近也在上一门课,名称就叫《学习如何学习》,里面也有提到睡眠能帮自己整理记忆,遇到问题也不需要死钻牛角尖,说不定过一会儿答案会自己浮现的。
2016-07-29_10:36:39.jpg
目前来看,确实是说的很对。

同时在compose函数最后的部分,返回了一个yield *next;

通过翻阅 《ECMAScript 6入门》– 可知。

如果在Generater函数内部,调用另一个Generator函数,默认情况下是没有效果的。这个就需要用到yield*语句,用来在一个Generator函数里面执行另一个Generator函数。

也就是说,其实每次执行时,是这样的:

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co(function* (next) {
if (!next) next = noop();
var i = middleware.length;
while (i--) {
next = middleware[i].call(this, next);
}
return yield *next;
})

return yield *next, next作为第一个中间件,会被执行。
如果碰到中间件中的next,则会被co继续调用和执行。
因为在co中,碰到generator函数是这样的:

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if (isGeneratorFunction(obj) || isGenerator(obj)) return co.call(this, obj);

当然,如果在某个中间件中,碰到了以yield形式调用的函数,则会按co的规则,一路调用下去。
当中间件调用时,会返回一个Promise,而Promise在co中,会通过onFulfilled函数,实现自动调用。
从而就形成了独特的Koa风格。

有点迷糊的话,举个具体的栗子:

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var koa = require('koa')
var app = new koa()
app.use(function * (next) {
console.log('middleware 1 start')
yield next
console.log('middleware 1 finished')
})
app.use(function * (next) {
console.log('middleware 2 finished')
})
app.listen(3000)

当接收到响应时,首先输出middleware 1 start,然后碰到了 yield next, next是下一个中间件,会被co处理为Promise函数。
而当第二个中间件执行完毕时,Promise自动调用then函数,而then却又是第一个中间件的onFulfilled函数。
那么第一个中间件就会继续向下执行。直到执行完成。

所以最后Koa的接收响应并处理的图,是这样的:
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中间件中的this

到这一步,这些东西就好解释了。

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var ctx = self.createContext(req, res);
onFinished(res, ctx.onerror);
fn.call(ctx).then(function () {
respond.call(ctx);
}).catch(ctx.onerror);

fn是处理过的中间件函数,使用call将创建好的ctx对象作为this传入,就可以实现在中间件中使用this来处理请求/响应。

其他

在整个处理过程中,心细的小伙伴还注意到了onFinished函数和respond函数。
onFinished函数是一个Node的模块。地址
作用则是在请求结束或错误是自动调用。所以这儿把ctx.onerror这个错误处理函数传入,防止请求就直接是错的。

而respond则是koa内部的函数,用于处理在中间件内部经过处理的ctx对象,并发送响应。
至此,Koa的启动和响应流程便完整的走了一遍。

结语

有些感慨,也有些唏嘘。
有很多想说的,但也感觉没什么可说的。
就这样吧。


前端路漫漫,且行且歌。


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