摘要：在的方法的最后將執行上下文對象和方法返回的匿名函數作為參數調用方法。在方法的最后執行匿名函數，并傳入和函數分別處理正常請求響應流程和異常情況。

本文主要通過一個簡單的例子來解釋koa的內部原理。

const Koa = require("koa");
const app = new Koa();

app.use(async ctx => {
  ctx.body = "Hello World";
});

app.listen(3000);

application.js中包含了Application類和一些輔助方法

context.js主要作用是承載上下信息，并封裝了處理上下文信息的操作

request.js中封裝了處理請求信息的基本操作

response.js中封裝了處理響應信息的基本操作

在文章開頭的例子中，執行const app = new koa()時，實際上構造了一個Application實例，在application的構造方法中，創建了context.js、request.js、response.js代碼的運行實例。下文約定request值request.js代碼運行實例，response指response.js運行實例，context指context.js運行實例。

constructor() {
    super();

    this.proxy = false;
    this.middleware = [];
    this.subdomainOffset = 2;
    this.env = process.env.NODE_ENV || "development";
    this.context = Object.create(context);
    this.request = Object.create(request);
    this.response = Object.create(response);
    if (util.inspect.custom) {
      this[util.inspect.custom] = this.inspect;
    }
  }

調用app.listen(3000)方法監聽3000端口的http請求，listen方法內部創建了一個http.Server對象，并調用http.Server的listen方法。具體代碼如下：

listen(...args) {
    debug("listen");
    const server = http.createServer(this.callback());
    return server.listen(...args);
  }

其中this.callback方法的源碼如下：

callback() {
    const fn = compose(this.middleware);

    if (!this.listenerCount("error")) this.on("error", this.onerror);

    const handleRequest = (req, res) => {
      const ctx = this.createContext(req, res);
      return this.handleRequest(ctx, fn);
    };

    return handleRequest;
  }

該方法返回一個handleRequest函數，作為createServer的參數，當http.Server實例接收到一個http請求時，會將請求信息和請求響應對象傳給handleRequest函數，具體指將http.IncomingMessage的實例req，和http.ServerResponse的實例res傳給handleRequest方法。其中this.createContext函數的源碼如下：

createContext(req, res) {
    const context = Object.create(this.context);
    const request = context.request = Object.create(this.request);
    const response = context.response = Object.create(this.response);
    context.app = request.app = response.app = this;
    context.req = request.req = response.req = req;
    context.res = request.res = response.res = res;
    request.ctx = response.ctx = context;
    request.response = response;
    response.request = request;
    context.originalUrl = request.originalUrl = req.url;
    context.state = {};
    return context;
  }

上面代碼的主要作用是將請求信息和響應信息封裝在request.js和response.js的運行實例中，并創建上下文對象context，context包含了application實例、request實例、response實例的引用。在this.callback方法中還有另一行很重要的代碼:

const fn = compose(this.middleware);

可以從Application的構造方法知道this.middleware是一個數組，該數組用來存儲app.use方法傳入的中間件方法。Application的use方法具體代碼實現細節如下，其中最關鍵的一行代碼是this.middleware.push(fn)。

use(fn) {
    if (typeof fn !== "function") throw new TypeError("middleware must be a function!");
    if (isGeneratorFunction(fn)) {
      deprecate("Support for generators will be removed in v3. " +
                "See the documentation for examples of how to convert old middleware " +
                "https://github.com/koajs/koa/blob/master/docs/migration.md");
      fn = convert(fn);
    }
    debug("use %s", fn._name || fn.name || "-");
    this.middleware.push(fn);
    return this;
  }

compose方法的實現包含在koa-compose包中，具體代碼實現細節如下：

function compose (middleware) {
  if (!Array.isArray(middleware)) throw new TypeError("Middleware stack must be an array!")
  for (const fn of middleware) {
    if (typeof fn !== "function") throw new TypeError("Middleware must be composed of functions!")
  }

  return function (context, next) {
    // last called middleware #
    let index = -1
    return dispatch(0)
    function dispatch (i) {
      if (i <= index) return Promise.reject(new Error("next() called multiple times"))
      index = i
      let fn = middleware[i]
      if (i === middleware.length) fn = next
      if (!fn) return Promise.resolve()
      try {
        return Promise.resolve(fn(context, dispatch.bind(null, i + 1)));
      } catch (err) {
        return Promise.reject(err)
      }
    }
  }
}

compose方法接收this.middleware數組，返回一個匿名函數，該函數接收兩個參數，上下文實例context和一個next函數，執行該匿名函數會執行this.middleware數組中的所有中間件函數，然后在執行傳入的next函數。在Application的callback方法的最后將執行上下文對象和compose方法返回的匿名函數作為參數調用this.handleRequest方法。接下來看一下this.handleRequest方法的具體細節：

handleRequest(ctx, fnMiddleware) {
    const res = ctx.res;
    res.statusCode = 404;
    const onerror = err => ctx.onerror(err);
    const handleResponse = () => respond(ctx);
    onFinished(res, onerror);
    return fnMiddleware(ctx).then(handleResponse).catch(onerror);
  }

在this.handleRequest方法中創建了錯誤處理方法onError和返回響應的方法handleResponse。
fnMiddleware就是compose方法返回的匿名函數。在this.handleRequest方法的最后執行匿名函數，并傳入hanldeResponse和onError函數分別處理正常請求響應流程和異常情況。

return fnMiddleware(ctx).then(handleResponse).catch(onerror);

執行fnMiddleware函數，實際上是執行之前傳入所有中間件函數。在中間函數中可以拿到上下文對象的引用，通過上下文對象我們可以獲取到經過封裝的請求和響應實例，具體形式如下：

app.use(async ctx => {
  ctx; // 這是 Context
  ctx.request; // 這是 koa Request
  ctx.response; // 這是 koa Response
});

在中間件方法中可以設置響應頭信息、響應內容。以及讀取數據庫，獲取html模版等。將需要返回給用戶端的數據賦值給上下文對象context的body屬性。respond方法的具體實現如下：

function respond(ctx) {
  // allow bypassing koa
  if (false === ctx.respond) return;

  if (!ctx.writable) return;

  const res = ctx.res;
  let body = ctx.body;
  const code = ctx.status;

  // ignore body
  if (statuses.empty[code]) {
    // strip headers
    ctx.body = null;
    return res.end();
  }

  if ("HEAD" == ctx.method) {
    if (!res.headersSent && isJSON(body)) {
      ctx.length = Buffer.byteLength(JSON.stringify(body));
    }
    return res.end();
  }

  // status body
  if (null == body) {
    if (ctx.req.httpVersionMajor >= 2) {
      body = String(code);
    } else {
      body = ctx.message || String(code);
    }
    if (!res.headersSent) {
      ctx.type = "text";
      ctx.length = Buffer.byteLength(body);
    }
    return res.end(body);
  }

  // responses
  if (Buffer.isBuffer(body)) return res.end(body);
  if ("string" == typeof body) return res.end(body);
  if (body instanceof Stream) return body.pipe(res);

  // body: json
  body = JSON.stringify(body);
  if (!res.headersSent) {
    ctx.length = Buffer.byteLength(body);
  }
  res.end(body);
}

respond方法的主要作用是對返回的內容進行一些處理，然后調用node.js的http.ServerResponse實例的end方法，將具體內容返回給用戶端。

在Application的createContext方法中，將node.js的請求（http.IncomingMessage）和響應對象（http.ServerResponse）分別賦值給了request.js和response.js文件代碼實例對象。
request.js中主要包含了處理請求的方法（實際上都是get方法，或者獲取器），獲取請求數據，例如：

    get host() {
    const proxy = this.app.proxy;
    let host = proxy && this.get("X-Forwarded-Host");
    if (!host) {
      if (this.req.httpVersionMajor >= 2) host = this.get(":authority");
      if (!host) host = this.get("Host");
    }
    if (!host) return "";
    return host.split(/s*,s*/, 1)[0];
  },

上面的代碼中this.req是http.IncomingMessage實例，包含了http請求信息。
response.js中包含了處理請求響應的操作。例如設置響應狀態：

set status(code) {
    if (this.headerSent) return;
    assert(Number.isInteger(code), "status code must be a number");
    assert(code >= 100 && code <= 999, `invalid status code: ${code}`);
    this._explicitStatus = true;
    this.res.statusCode = code;
    if (this.req.httpVersionMajor < 2) this.res.statusMessage = statuses[code];
    if (this.body && statuses.empty[code]) this.body = null;
  }

this.res指http.ServerResponse對象實例

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