摘要：到此為止，我們就基本講清楚了中的中間件洋蔥模型是如何自動執行的。

koa被認為是第二代web后端開發框架，相比于前代express而言，其最大的特色無疑就是解決了回調金字塔的問題，讓異步的寫法更加的簡潔。在使用koa的過程中，其實一直比較好奇koa內部的實現機理。最近終于有空，比較深入的研究了一下koa一些原理，在這里會寫一系列文章來記錄一下我的學習心得和理解。

在我看來，koa最核心的函數是大名鼎鼎的co，koa正是基于這個函數實現了異步回調同步化，以及中間件流程控制。當然在這篇文章中我并不會去分析co源碼，我打算在整個系列文章中，一步一步講解如何實現koa中間件的流程控制原理，koa的異步回調同步寫法實現原理，最后在理解這些的基礎上，實現一個簡單的類似co的函數。

本篇首先只談一談koa的中間件流程控制原理。

關于koa中間件如何執行，官網上有一個非常經典的例子，有興趣的可以去看看，不過這里，我想把它修改的更簡單一點：

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

app.use(function*(next) {
  console.log("begin middleware 1");
  yield next;
  console.log("end middleware 1");
});

app.use(function*(next) {
  console.log("begin middleware 2");
  yield next;
  console.log("end middleware 2");
});

app.use(function*() {
  console.log("middleware 3");
});

app.listen(3000);

運行這個例子，然后使用curl工具，運行：

curl http://localhost:3000

可以看到，運行之后，會輸出：

begin middleware 1
begin middleware 2
middleware 3
end middleware 2
end middleware 1

這個例子非常形象的代表了koa的中間件執行機制，可以用下圖的洋蔥模型來形容：

通過這種執行流程，開發者可以非常方便的開發一些中間件，并且非常容易的整合到實際業務流程中。那么，這樣的流程又是如何實現和控制的呢？

簡單來說，洋蔥模型的執行流程是通過es6中的generator來實現的。不熟悉generator的同學可以去看看其特性，其中一個就是generator函數可以像打斷點一樣從函數某個地方跳出，之后還可以再回來繼續執行。下面一個例子可以說明這種特性：

var gen=function*(){
  console.log("begin!");
  //yield語句，在這里跳出，將控制權交給anotherfunc函數。
  yield anotherfunc;
  //下次回來時候從這里開始執行
  console.log("end!");
}

var anotherfunc(){
  console.log("this is another function!");
}

var g=gen();
var another=g.next();  //"begin!"
//another是一個對象，其中value成員就是返回的anotherfunc函數
another.value();  //"this is another function!"
g.next();  //"end!";

從這個簡單例子中，可以看出洋蔥模型最基本的一個雛形，即yield前后的語句最先和最后執行，yield中間的代碼在中心執行。

現在設想一下，如果yield后面跟的函數本身就又是一個generator，會怎么樣呢？其實就是從上面例子里面做一個引申：

var gen1=function*(){
  console.log("begin!");
  yield g2;
  console.log("end!");
}

var gen2=function*(){
  console.log("begin 2");
  yield anotherfunc;
  console.log("end 2");
}

var anotherfunc(){
  console.log("this is another function!");
}

var g=gen();
var g2=gen2();

var another1=g.next();  //"begin!";
var another2=another1.value.next(); //"begin 2";
another2.value(); //"this is another function!";
another1.value.next(); //"end 2";
g.next(); //"end!";

可以看出，基本上是用上面的例子，再加一個嵌套而已，原理是一樣的。

而在koa中，每個中間件generator都有一個next參數。在我們這個例子中，g2就可以看成是g函數的next參數。事實上，koa也確實是這樣做的，當使用app.use()掛載了所有中間件之后，koa有一個koa-compose模塊，用于將所有generator中間件串聯起來，基本上就是將后一個generator賦給前一個generator的next參數。koa-compose的源碼非常簡單短小，下面是我自己實現的一個：

function compose(middlewares) {
  return function(next) {
    var i = middlewares.length;
    var next = function*() {}();
    while (i--) {
      next = middlewares[i].call(this, next);
    }
    return next;
  }
}

使用我們自己寫的compose對上面一個例子改造，是的其更接近koa的形式：

function compose(middlewares) {
  return function(next) {
    var i = middlewares.length;
    var next = function*() {}();
    while (i--) {
      next = middlewares[i].call(this, next);
    }
    return next;
  }
}

var gen1=function*(next){
  console.log("begin!");
  yield next;
  console.log("end!");
}

var gen2=function*(next){
  console.log("begin 2");
  yield next;
  console.log("end 2");
}

var gen3=function*(next){
  console.log("this is another function!");
}

var bundle=compose([gen1,gen2,gen3]);
var g=bundle();

var another1=g.next();  //"begin!";
var another2=another1.value.next(); //"begin 2";
another2.value.next(); //"this is another function!";
another1.value.next(); //"end 2";
g.next(); //"end!";

怎么樣？是不是有一點koa中間件寫法的感覺了呢？但是目前，我們還是一步一步手動的在執行我們這個洋蔥模型，能否寫一個函數，自動的來執行我們這個模型呢？

上面例子中，最后的代碼我們可以看出一個規律，基本就是外層的generator調用next方法把控制權交給內層，內層再繼續調用next把方法交給更里面的一層。整個流程可以用一個函數嵌套的寫法寫出來。話不多說，直接上代碼：

function run(gen) {
  var g;
  if (typeof gen.next === "function") {
    g = gen;
  } else {
    g = gen();
  }
  function next() {
    var tmp = g.next();
    //如果tmp.done為true，那么證明generator執行結束，返回。
    if (tmp.done) {
      return;
    } else if (typeof g.next === "function") {
      run(tmp.value);
      next();
    }
  }
  next();
}

function compose(middlewares) {
  return function(next) {
    var i = middlewares.length;
    var next = function*() {}();
    while (i--) {
      next = middlewares[i].call(this, next);
    }
    return next;
  }
}

var gen1 = function*(next) {
  console.log("begin!");
  yield next;
  console.log("end!");
}

var gen2 = function*(next) {
  console.log("begin 2");
  yield next;
  console.log("end 2");
}

var gen3 = function*(next) {
  console.log("this is another function!");
}

var bundle = compose([gen1, gen2, gen3]);

run(bundle);

run函數接受一個generator，其內部執行其實就是我們上一個例子的精簡，使用遞歸的方法執行。運行這個例子，可以看到結果和我們上一個例子相同。

到此為止，我們就基本講清楚了koa中的中間件洋蔥模型是如何自動執行的。事實上，koa中使用的co函數，一部分功能就是實現我們這里編寫的run函數的功能。

值得注意的是，這篇文章只注重分析中間件執行流程的實現，暫時并沒有考慮異步回調同步化原理。下一篇文章中，我將帶大家繼續探析koa中異步回調同步化寫法的機理。

這篇文章的代碼可以在github上面找到：https://github.com/mly-zju/async-js-demo，其中process_control.js文件就是本篇的事例源碼。

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