深入理解Express

本文主要通过是对Express的一个较为深入的分析，至于对Express的源码分析，在我的Github上。本文的分析基于Express 4.12.3.

1. 理解app

在使用Express的时候，我们通过如下方式创建一个应用：

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

app.listen(3000);

而在不使用框架的时候，通常的做法是：

var http = require('http');

http.createServer(function(req, res) {
        res.write('hello world');
        res.end();
    })
    .listen(8000);

通过查看源码，可以发现，express实际上就是一个工厂函数，用来创建app，而app则就是createServer的回调函数。相关源码如下：

// in express.js
function createApplication() {
  var app = function(req, res, next) {
    app.handle(req, res, next);
  };

  // ... ...

  return app;
}

// in application.js
app.listen = function(){
  var server = http.createServer(this);
  return server.listen.apply(server, arguments);
};

因此，在使用Express的时候，事实上，所有的请求都是交给app，通过app.handle来处理了。

通过分析application.js的源码，可以归纳出，app主要有如下属性和方法：

• settings，{}，主要是一些设置信息，相关方法有：
  • set(setting, value)，有value的时候进行设置，无value的时候进行获取
  • get(setting)
  • enabled(setting)
  • disabled(setting)
  • enable(setting)
  • disable(setting)
• cache，{}
• engines，{}，设置模版引擎，相关方法有：
  • engine(ext, fn)
• locals，{}
• mountpath，字符串，相关方法有：
  • use(path, app)，会设置app的mountpath的值
  • path()，获取应用的绝对路径值
• _router，Router对象，相关方法有（由于参数可以有多种形式，因此并未列出参数）：
  • route()，创建一条路由，会调用Router.route
  • METHOD()，创建一条路由，并调用VERB方法，会调用Router.route
  • all()，创建一条路由，并调用所有的VERB方法，会调用Router.route
  • param()，会调用Router.param
  • use()，会调用Router.use

2. Router

app有一个_router属性，事实上就是一个Router。Router相当于是一个中间件容器，存放着各种各样的中间件，大体上，可以分为路由中间件和其它中间件。Router的主要属性和方法有：

• params，{}
  • param()
• _params，[]
• caseSensitive，boolean
• mergeParam，boolean
• strcit，boolean
• stack，[]，存放着所有的中间件，相关方法有：
  • use()，使用中间件，本质上是向stack中添加一个Layer对象
  • route()，创建路由中间件，本质上是创建一个Route对象，并使用该Route对象创建一个Layer对象，将此layer对象添加到stack中
  • METHOD()，创建路由中间件，并添加处理函数，实际上是调用了route()方法

每个中间件都是一个Layer对象，Layer对象的基本属性有：

• handle，function，表示中间件函数
• name，string，中间件函数的名字，如果为匿名函数则为<anonymous>
• params，undefined，在执行match的时候赋值
• path，undefiend，在执行match的时候赋值
• regexp，RegExp，路径的正则表达形式
• keys，[]，保存的是路径中的参数及其相关的一些其它信息
• route，如果是路由中间件，则该属性为一个Route对象，否则为undefined。该属性不在Layer模块中定义，而是在Router模块中生成实例后定义

3. 路由机制

在Router的stack中，存放着多个中间件，每一个中间件都是一个Layer对象，如果该中间件是一个路由中间件，则相应的Layer对象的route属性会指向一个Route对象，表示一条路由。Route的主要属性和方法有：

• path，string，表示路径
• stack，[]，存放的是Layer对象，表示路由处理函数
• methods，{}，表明支持哪些HTTP方法，例如{ get: true }，如果使用了all()，则该属性值为{ _all: true }

需要注意的是，Route的stack与Router的stack存放的都是Layer对象，但是这两种Layer之间有少许差别，主要如下：

• 都具有handle，name，params，path，regexp，keys属性，这几个属性都是在Layer模块的构造函数中定义的
• Router中的Layer对象具有route属性，如果该属性不为undefined，则表明为一个路由中间件；而Route中的Layer对象没有route属性
• Route中的Layer对象具有method属性，表明该路由函数的HTTP方法；而Router中的Layer对象没有method属性
• Route中的Layer对象的keys属性值均为[]，regexp属性值均为/^\/?$/i，因为在Route模块中创建Layer对象时使用的是Layer('/', {}, fn)

创建路由的主要方法及其调用过程如下：

• app.METHOD() → router.route → route.METHOD()
• app.all() → router.route → route.METHOD()
• app.route() → router.route

例如：

app.all('/users', function() {});
app.get('/users/:username', function() {});
app.route('/test').get(function() {}).post(function() {});

对于同一路径的多次路由添加会创建多条路由，例如：

app.get('/users', function test() {});
app.get('/users', function foo() {}, function bar() {});

该例子会创建两条路由，其中第一条路有一个处理函数，而第二条路由有两个处理函数。

4. 请求处理

当请求到来时，处理过程是app.handle → router.handle，事实上，app.handle调用了router.handle，而router.handle的过程，则是依次对router.stack中存放的中间件进行调用。示例图如下：

router.stack中存的是一个个的Layer对象，用来管理中间件。如果Layer对象表示的是一个路由中间件，则其route属性会指向一个Route对象，而route.stack中存放的也是一个个的Layer对象，用来管理路由处理函数。

因此，当一个请求到来的时候，会依次通过router.stack中的Layer对象，如果遇到路由中间件，则会依次通过route.stack中的Layer对象。

对于router.stack中的每个Layer对象，会先判断是否匹配请求路径，如果不匹配，则跳过，继续下一个。在路径匹配的情况下，如果是非路由中间件，则执行该中间件函数；如果是路由中间件，则继续判断该中间件的路由对象能够处理请求的HTTP方法，如果不能够处理，则跳过继续下一个，如果能够处理则对route.stack中的Layer对象（与请求的HTTP方法匹配的）依次执行。示例图如下：

在中间件函数执行之前，会先对参数进行预处理，即router.process_params。对于每个参数的预处理只会进行一次，但是由于每个layer执行之前都会有参数预处理的过程，因此有一个缓存系统，来记录哪些参数已经处理过了。