10分鐘理解Node.js koa源碼架構設計
koa 發布已經快 6 年的時間，作為繼 express 之后 node 服務框架最大的黑馬，有很多的設計思想值得我們學習，本文從簡到繁逐步介紹 koa，同時適合新老手閱讀。
介紹
這里引用中文官方網站的原文
Koa 是一個新的 web 框架，由 Express 幕后的原班人馬打造， 致力于成為 web 應用和 API 開發領域中的一個更小、更富有表現力、更健壯的基石。 通過利用 async 函數，Koa 幫你丟棄回調函數，并有力地增強錯誤處理。 Koa 并沒有捆綁任何中間件， 而是提供了一套優雅的方法，幫助您快速而愉快地編寫服務端應用程序。
既然是 web 框架大家一定不陌生，通過啟動一個 node http server，監聽一個端口，進而我們就可以通過類似 localhost:3000 在本地訪問我們的服務了，這個服務可以是 web 網站，可以是 restful 接口，也可以是靜態文件服務等等。
Hello Word
任何語言、框架都存在 Hello Word 示例，來表達其最簡單的入門 Demo，代碼如下：
此時訪問瀏覽器 localhost:3000，我們會看到打印出了 Hello Word，此時一個基于 koa 的服務就啟動完成了。
上下文
理解 koa 第一步，搞清楚上下文的作用
例如：微信群里面有人說外面下雪了，你跑到窗邊看到的卻是晴空萬里，這時你才意識到同樣是 10 月份，他在寒冷的北方，你在酷暑的南方。
類似的，一次請求會包含用戶的登錄狀態，或者一些Token之類的信息，這些信息就是上下文的一部分，用于確定一次的請求環境。
Koa 的 Context 把 node 的 request, response 對象封裝進一個單獨對象, 并提供許多開發 web 應用和 APIs 有用的方法. 那些在 HTTP server 開發中使用非常頻繁操作, 直接在 Koa 里實現, 而不是放在更高層次的框架, 這樣中間件就不需要重復實現這些通用的功能。
中間件
先來看一個官方的例子：
簡單解釋下，代碼起始初始化一個 koa 實例，下面分別通過 use 方法載入了三個中間件方法，執行順序：
- 進入第一個中間件
- next() 跳到下一個中間件
- new Data() 記錄當前時間
- next() 跳到下一個中間件
- 將 ctx.body 賦值
- 回到上一個中間件再次記錄當前時間并計算時間差存到 http header 中
- 回到上一個中間件將 header 中的 X-Response-time 打印出來
這里的執行順序延伸出了十分經典的洋蔥模型：
在一次請求的過程中會往返經過同一中間件兩次，允許我們處理不同請求階段的邏輯。
源碼解析
上面分別介紹了 koa 里面兩個最重要的概念，下面我們分析下 koa 內部是如何運作的，所謂的洋蔥模型是如何建立的。
koa 源碼的 lib 目錄十分簡單。
- lib
- |- application.js
- |- context.js
- |- request.js
- |- response.js
Application 類初始化
入口文件是 application.js，我們先從這里入手。
Application 是一個 class，這個類繼承了 node 的 Events 這里不詳細展開，在 constructor 中初始化了以下內容：
- proxy 代理默認不開啟
- middleware 中間件是個空數組，這里重點注意下
- env 根據環境變量 NODE_ENV 來判斷
- context、request、response 分別通過 Object.create 方法將 lib 目錄下對應的文件導入到 this 當前上下文，且不污染引入對象
use 方法
按照正常的編碼順序，在初始化完 koa 實例后（即 const app = new Koa()），我們需要調用 app.use() 去掛載我們的中間件，那么我們看下 use 方法做了什么。
判斷中間件為 function，判斷中間件是否為 generator function 類型，只是簡單的將中間件函數 push 到了 middleware 數組中。
此時心中有沒有大寫的 WHAT？
其實就是這么直白，沒什么復雜邏輯，后面也許大家都猜到了，循環調用 middleware 中的方法去執行，此處尚未表明洋蔥模型是怎么來的，我們先不展開，繼續按代碼順序執行。
listen 方法
按照正常的編碼順序，在 use 完我們的中間件之后就是 app.listen(3000)
一起看下這個 listen 干了什么。
這里的 http.createServer 就是 node 原生啟動 http 服務的方法，這里稍微擴展下基礎知識，此方法接受兩個參數。
- options[IncomingMessage, ServerResponse] 這里從 node 版本 v9.6.0, v8.12.0 后才支持，這里不贅述。
- requestListener 此參數為 function 類型，每次請求會傳入 req, res 兩個參數
不難理解這里的 this.callback() 方法一定是返回了一個函數，并且接收兩個參數 (req, res)，下面看下源碼：
這個 callback 中的信息量有點大，代碼本身并不難理解，注釋也有說明，從這里展開從上到下分別解釋。
compose 方法
這里的 compose 方法主要負責生成洋蔥模型，通過 koa-compose 包實現，源碼如下：
從注釋看得出大致邏輯，這里的巧妙之處在于 fn(context, dispatch.bind(null, i + 1))。
這個 dispatch.bind(null, i + 1) 就是我們通常寫中間件的第二個參數 next。
我們執行這個 next() 方法實際上得到的是下一個中間件的執行。
也就不難理解為什么我們 await next() 的時候等待的是后面所有中間件串聯執行后了，回頭再看下上文中間件部分的執行順序就豁然開朗了。
createContext 方法
callback 中的展開解釋，看下 const ctx = this.createContext(req, res) 做了什么。
這里主要是將 req, res 及 this.request, this.response 都掛載到了 context 上，并通過賦值理清了循環引用層級關系，為使用者提供方便。
handleRequest 方法
還是 callback 中的展開解釋，看下 this.handleRequest(ctx, fn) 這部分做了什么。
分別拿到 ctx 和 compose 生成的洋蔥模型，開始逐一消費中間件。
context.js 文件
上面理清了整體框架，下面看下 context.js 內部的細節，在文件結尾有兩大段的代理。
這里可以看到所有的 req 及 res 的方法集合，那么哪些方法可讀，哪些可寫，哪些既可讀又可寫，哪些方法不允許修改。
這就是 delegates 這個庫做的事情。
delegates 內部利用了，__defineGetter__ 和 __defineSetter__ 方法控制讀寫，當然我們可以從中學習思想，也不能盲從。
這兩個 api 去 MDN 上搜索會給出相同的警告信息
This feature is deprecated in favor of defining setters using the object initializer syntax or the Object.defineProperty() API。
其實還是建議我們使用 vue 的代理方式 Object.defineProperty()，不過這個庫有四年沒更新了依然穩定運行著，還是深受 koa 開發者認可的。
其它
request.js 和 response.js 文件沒什么可以講，就是具體的工具方法實現，方便開發人員調用，感興趣可以自行閱讀源碼。
應用
智聯前端架構整體的 node 服務都基于 koa 實現，包括我們的 vue 服務端渲染和 node restful api 等等。
我們選擇 koa 的原因是其本身輕巧，可擴展性良好，支持 async、await 的異步，徹底擺脫了回調地獄。
市面上也有成熟基于 koa2 的企業級解決方案，如 eggjs 和 thinkjs。
總結
揭開 koa 的神秘面紗，讓開發者關注業務邏輯同時也關注下框架本身，有利于問題排查和編寫擴展，與此同時可以學習 express、hapi 等同類型框架的思想，結合現有企業級解決方案，選一款適合你的框架，總之框架不論好壞，只論場景。
