nodejs中的koa是什么

本教程操作环境：windows7系统、nodejs 12.19.0&&koa2.0版、Dell G3电脑。

Koa是一个类似于Express的Web开发框架，创始人也是同一个人。它的主要特点是，使用了ES6的Generator函数，进行了架构的重新设计。也就是说，Koa的原理和内部结构很像Express，但是语法和内部结构进行了升级。

Koa 是一个新的 web 框架，由 Express 幕后的原班人马打造， 致力于成为 web 应用和 API 开发领域中的一个更小、更富有表现力、更健壮的基石。 通过利用 async 函数，Koa 帮你丢弃回调函数，并有力地增强错误处理。 Koa 并没有捆绑任何中间件， 而是提供了一套优雅的方法，帮助您快速而愉快地编写服务端应用程序。

官方faq有这样一个问题：”为什么koa不是Express 4.0？“，回答是这样的：”Koa与Express有很大差异，整个设计都是不同的，所以如果将Express 3.0按照这种写法升级到4.0，就意味着重写整个程序。所以，我们觉得创造一个新的库，是更合适的做法。“

1 Koa应用

一个Koa应用就是一个对象，包含了一个middleware数组，这个数组由一组Generator函数组成。这些函数负责对HTTP请求进行各种加工，比如生成缓存、指定代理、请求重定向等等。

var koa = require('koa');
var app = koa();

app.use(function *(){
  this.body = 'Hello World';
});

app.listen(3000);

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• 上面代码中，变量app就是一个Koa应用。它监听3000端口，返回一个内容为Hello World的网页。
• app.use方法用于向middleware数组添加Generator函数。
• listen方法指定监听端口，并启动当前应用。
  它实际上等同于下面的代码。

var http = require('http');
var koa = require('koa');
var app = koa();
http.createServer(app.callback()).listen(3000);

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2 中间件

Koa的中间件很像Express的中间件，也是对HTTP请求进行处理的函数，但是必须是一个Generator函数。
而且，Koa的中间件是一个级联式（Cascading）的结构，也就是说，属于是层层调用，第一个中间件调用第二个中间件，第二个调用第三个，以此类推。上游的中间件必须等到下游的中间件返回结果，才会继续执行，这点很像递归。
中间件通过当前应用的use方法注册。

app.use(function* (next){
  var start = new Date; // （1）
  yield next;  // （2）
  var ms = new Date - start; // （3）
  console.log('%s %s - %s', this.method, this.url, ms); // （4）
});

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上面代码中，app.use方法的参数就是中间件，它是一个Generator函数， 最大的特征就是function命令与参数之间，必须有一个星号。Generator函数的参数next，表示下一个中间件。
Generator函数内部使用yield命令，将程序的执行权转交给下一个中间件，即yield next，要等到下一个中间件返回结果，才会继续往下执行。

• 上面代码中，Generator函数体内部，第一行赋值语句首先执行，开始计时，
• 第二行yield语句将执行权交给下一个中间件，当前中间件就暂停执行
• 等到后面的中间件全部执行完成，执行权就回到原来暂停的地方，继续往下执行，这时才会执行第三行，
• 计算这个过程一共花了多少时间，第四行将这个时间打印出来。
  下面是一个两个中间件级联的例子。

app.use(function *() {
  this.body = "header\n";
  yield saveResults.call(this);
  this.body += "footer\n";
});

function *saveResults() {
  this.body += "Results Saved!\n";
}

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上面代码中，第一个中间件调用第二个中间件saveResults，它们都向this.body写入内容。最后，this.body的输出如下。

header
Results Saved!
footer

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只要有一个中间件缺少yield next语句，后面的中间件都不会执行，这一点要引起注意。

app.use(function *(next){
  console.log('>> one');
  yield next;
  console.log('<< one');
});

app.use(function *(next){
  console.log('>> two');
  this.body = 'two';
  console.log('<< two');
});

app.use(function *(next){
  console.log('>> three');
  yield next;
  console.log('<< three');
});

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上面代码中，因为第二个中间件少了yield next语句，第三个中间件并不会执行。
如果想跳过一个中间件，可以直接在该中间件的第一行语句写上return yield next。

app.use(function* (next) {
  if (skip) return yield next;
})

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由于Koa要求中间件唯一的参数就是next，导致如果要传入其他参数，必须另外写一个返回Generator函数的函数。

function logger(format) {
  return function *(next){
    var str = format
      .replace(':method', this.method)
      .replace(':url', this.url);

    console.log(str);

    yield next;
  }
}
app.use(logger(':method :url'));

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上面代码中，真正的中间件是logger函数的返回值，而logger函数是可以接受参数的。

3 多个中间件的合并

由于中间件的参数统一为next（意为下一个中间件），因此可以使用.call(this, next)，将多个中间件进行合并。

function *random(next) {
  if ('/random' == this.path) {
    this.body = Math.floor(Math.random()*10);
  } else {
    yield next;
  }
};

function *backwards(next) {
  if ('/backwards' == this.path) {
    this.body = 'sdrawkcab';
  } else {
    yield next;
  }
}

function *pi(next) {
  if ('/pi' == this.path) {
    this.body = String(Math.PI);
  } else {
    yield next;
  }
}

function *all(next) {
  yield random.call(this, backwards.call(this, pi.call(this, next)));
}
app.use(all);

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上面代码中，中间件all内部，就是依次调用random、backwards、pi，后一个中间件就是前一个中间件的参数。
Koa内部使用koa-compose模块，进行同样的操作，下面是它的源码。

function compose(middleware){
  return function *(next){
    if (!next) next = noop();

    var i = middleware.length;

    while (i--) {
      next = middleware[i].call(this, next);
    }

    yield *next;
  }
}

function *noop(){}

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上面代码中，middleware是中间件数组。前一个中间件的参数是后一个中间件，依次类推。如果最后一个中间件没有next参数，则传入一个空函数。

4 路由

可以通过this.path属性，判断用户请求的路径，从而起到路由作用。

app.use(function* (next) {
  if (this.path === '/') {
    this.body = 'we are at home!';
  }
})

// 等同于

app.use(function* (next) {
  if (this.path !== '/') return yield next;
  this.body = 'we are at home!';
})

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下面是多路径的例子。

let koa = require('koa')

let app = koa()

// normal route
app.use(function* (next) {
  if (this.path !== '/') {
    return yield next
  }

  this.body = 'hello world'
});

// /404 route
app.use(function* (next) {
  if (this.path !== '/404') {
    return yield next;
  }

  this.body = 'page not found'
});

// /500 route
app.use(function* (next) {
  if (this.path !== '/500') {
    return yield next;
  }

  this.body = 'internal server error'
});

app.listen(8080)

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上面代码中，每一个中间件负责一个路径，如果路径不符合，就传递给下一个中间件。
复杂的路由需要安装koa-router插件。

var app = require('koa')();
var Router = require('koa-router');

var myRouter = new Router();

myRouter.get('/', function *(next) {
  this.response.body = 'Hello World!';
});

app.use(myRouter.routes());

app.listen(3000);

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上面代码对根路径设置路由。
Koa-router实例提供一系列动词方法，即一种HTTP动词对应一种方法。典型的动词方法有以下五种。

• router.get()
• router.post()
• router.put()
• router.del()
• router.patch()
  这些动词方法可以接受两个参数，第一个是路径模式，第二个是对应的控制器方法（中间件），定义用户请求该路径时服务器行为。

router.get('/', function *(next) {
  this.body = 'Hello World!';
});

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上面代码中，router.get方法的第一个参数是根路径，第二个参数是对应的函数方法。
注意，路径匹配的时候，不会把查询字符串考虑在内。比如，/index?param=xyz匹配路径/index。
有些路径模式比较复杂，Koa-router允许为路径模式起别名。
起名时，别名要添加为动词方法的第一个参数，这时动词方法变成接受三个参数。

router.get('user', '/users/:id', function *(next) {
 // ...
});

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上面代码中，路径模式\users\:id的名字就是user。路径的名称，可以用来引用对应的具体路径，比如url方法可以根据路径名称，结合给定的参数，生成具体的路径。

router.url('user', 3);
// => "/users/3"

router.url('user', { id: 3 });
// => "/users/3"

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上面代码中，user就是路径模式的名称，对应具体路径/users/:id。url方法的第二个参数3，表示给定id的值是3，因此最后生成的路径是/users/3。
Koa-router允许为路径统一添加前缀。

var router = new Router({
  prefix: '/users'
});

router.get('/', ...); // 等同于"/users"
router.get('/:id', ...); // 等同于"/users/:id"

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路径的参数通过this.params属性获取，该属性返回一个对象，所有路径参数都是该对象的成员。

// 访问 /programming/how-to-node
router.get('/:category/:title', function *(next) {
  console.log(this.params);
  // => { category: 'programming', title: 'how-to-node' }
});
param方法可以针对命名参数，设置验证条件。

router
  .get('/users/:user', function *(next) {
    this.body = this.user;
  })
  .param('user', function *(id, next) {
    var users = [ '0号用户', '1号用户', '2号用户'];
    this.user = users[id];
    if (!this.user) return this.status = 404;
    yield next;
  })

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上面代码中，如果/users/:user的参数user对应的不是有效用户（比如访问/users/3），param方法注册的中间件会查到，就会返回404错误。
redirect方法会将某个路径的请求，重定向到另一个路径，并返回301状态码。

router.redirect('/login', 'sign-in');

// 等同于
router.all('/login', function *() {
  this.redirect('/sign-in');
  this.status = 301;
});

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redirect方法的第一个参数是请求来源，第二个参数是目的地，两者都可以用路径模式的别名代替。

5 context对象

• 中间件当中的this表示上下文对象context，代表一次HTTP请求和回应，即一次访问/回应的所有信息，都可以从上下文对象获得。
• context对象封装了request和response对象，并且提供了一些辅助方法。每次HTTP请求，就会创建一个新的context对象。

app.use(function *(){
  this; // is the Context
  this.request; // is a koa Request
  this.response; // is a koa Response
});

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context对象的很多方法，其实是定义在ctx.request对象或ctx.response对象上面
比如，ctx.type和ctx.length对应于ctx.response.type和ctx.response.length，ctx.path和ctx.method对应于ctx.request.path和ctx.request.method。
context对象的全局属性。

• request：指向Request对象
• response：指向Response对象
• req：指向Node的request对象
• req：指向Node的response对象
• app：指向App对象
• state：用于在中间件传递信息。

this.state.user = yield User.find(id);

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上面代码中，user属性存放在this.state对象上面，可以被另一个中间件读取。
context对象的全局方法。

• throw()：抛出错误，直接决定了HTTP回应的状态码。
• assert()：如果一个表达式为false，则抛出一个错误。

this.throw(403);
this.throw('name required', 400);
this.throw('something exploded');

this.throw(400, 'name required');
// 等同于
var err = new Error('name required');
err.status = 400;
throw err;

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6 错误处理机制

Koa提供内置的错误处理机制，任何中间件抛出的错误都会被捕捉到，引发向客户端返回一个500错误，而不会导致进程停止，因此也就不需要forever这样的模块重启进程。

app.use(function *() {
  throw new Error();
});

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上面代码中，中间件内部抛出一个错误，并不会导致Koa应用挂掉。Koa内置的错误处理机制，会捕捉到这个错误。
当然，也可以额外部署自己的错误处理机制。

app.use(function *() {
  try {
    yield saveResults();
  } catch (err) {
    this.throw(400, '数据无效');
  }
});

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上面代码自行部署了try...catch代码块，一旦产生错误，就用this.throw方法抛出。该方法可以将指定的状态码和错误信息，返回给客户端。
对于未捕获错误，可以设置error事件的监听函数。

app.on('error', function(err){
  log.error('server error', err);
});

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error事件的监听函数还可以接受上下文对象，作为第二个参数。

app.on('error', function(err, ctx){
  log.error('server error', err, ctx);
});

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如果一个错误没有被捕获，koa会向客户端返回一个500错误“Internal Server Error”。
this.throw方法用于向客户端抛出一个错误。

this.throw(403);
this.throw('name required', 400);
this.throw(400, 'name required');
this.throw('something exploded');

this.throw('name required', 400)
// 等同于
var err = new Error('name required');
err.status = 400;
throw err;
this.throw方法的两个参数，一个是错误码，另一个是报错信息。如果省略状态码，默认是500错误。

this.assert方法用于在中间件之中断言，用法类似于Node的assert模块。

this.assert(this.user, 401, 'User not found. Please login!');

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上面代码中，如果this.user属性不存在，会抛出一个401错误。
由于中间件是层级式调用，所以可以把try { yield next }当成第一个中间件。

app.use(function *(next) {
  try {
    yield next;
  } catch (err) {
    this.status = err.status || 500;
    this.body = err.message;
    this.app.emit('error', err, this);
  }
});

app.use(function *(next) {
  throw new Error('some error');
})

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7 cookie

cookie的读取和设置。

this.cookies.get('view');
this.cookies.set('view', n);

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get和set方法都可以接受第三个参数，表示配置参数。其中的signed参数，用于指定cookie是否加密。
如果指定加密的话，必须用app.keys指定加密短语。

app.keys = ['secret1', 'secret2'];
this.cookies.set('name', '张三', { signed: true });

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this.cookie的配置对象的属性如下。

• signed：cookie是否加密。
• expires：cookie何时过期
• path：cookie的路径，默认是“/”。
• domain：cookie的域名。
• secure：cookie是否只有https请求下才发送。
• httpOnly：是否只有服务器可以取到cookie，默认为true。

8 session

var session = require('koa-session');
var koa = require('koa');
var app = koa();
app.keys = ['some secret hurr'];
app.use(session(app));

app.use(function *(){
  var n = this.session.views || 0;
  this.session.views = ++n;
  this.body = n + ' views';
})

app.listen(3000);
console.log('listening on port 3000');

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