Koa2开发入门

Koa2入门

创建Koa2

首先，我们创建一个名为koa2的工程目录，然后使用VS Code打开。然后，我们创建app.js，输入以下代码：

// 导入koa，和koa 1.x不同，在koa2中，我们导入的是一个class，因此用大写的Koa表示:
const Koa = require('koa');

// 创建一个Koa对象表示web app本身:
const app = new Koa();

// 对于任何请求，app将调用该异步函数处理请求：
app.use(async (ctx, next) => {
    await next();
    ctx.response.type = 'text/html';
    ctx.response.body = '<h1>Hello, koa2!</h1>';
});

// 在端口3000监听:
app.listen(3000);
console.log('app started at port 3000...');

对于每一个http请求，koa将调用我们传入的异步函数进行处理。例如：

async (ctx, next) => {
    await next();
    // 设置response的Content-Type:
    ctx.response.type = 'text/html';
    // 设置response的内容:
    ctx.response.body = '<h1>Hello, koa2!</h1>';
}

其中，参数ctx是由koa传入的封装了request和response的变量，我们可以通过它访问request和response，next是koa传入的将要处理的下一个异步函数。

那么，怎么启动koa呢？首先，你需要安装koa，可以直接使用npm进行安装，可以参考 Koa官网资料 。

然后在刚才的koa的项目目录中新建一个package.json，这个文件用于管理koa项目运行需要的依赖包，依赖时注意koa版本号。例如：

{
    "name": "hello-koa2",
    "version": "1.0.0",
    "description": "Hello Koa 2 example with async",
    "main": "app.js",
    "scripts": {
        "start": "node app.js"
    },
    "keywords": [
        "koa",
        "async"
    ],
    "author": "xzh",
    "license": "Apache-2.0",
    "repository": {
        "type": "git",
        "url": "https://github.com/michaelliao/learn-javascript.git"
    },
    "dependencies": {
        "koa": "2.7.0"
    }
}

其中，dependencies是我们的工程依赖的包以及版本号，需要注意版本号的对应。其他字段均用来描述项目信息，可任意填写。然后，在koa目录下执行npm install安装项目所需依赖包。安装完成后，项目的目录结构如下：

hello-koa/
|
+- .vscode/
|  |
|  +- launch.json        //VSCode 配置文件
|
+- app.js              //使用koa的js
|
+- package.json          //项目配置文件
|
+- node_modules/     //npm安装的所有依赖包

然后，使用npm start启动项目，即可看到效果。

当然，还可以直接用命令node app.js在命令行启动程序，该命名最终执行的是package.json文件中的start对应命令：

"scripts": {
    "start": "node app.js"
}

接下来，让我们再仔细看看koa的执行逻辑，核心代码如下：

app.use(async (ctx, next) => {
    await next();
    ctx.response.type = 'text/html';
    ctx.response.body = '<h1>Hello, koa2!</h1>';
});

每收到一个http请求，koa就会调用通过app.use()注册的async函数，并传入ctx和next参数。那为什么需要调用await next()呢？

原因是koa把很多async函数组成一个处理链，每个async函数都可以做一些自己的事情，然后用await next()来调用下一个async函数，此处我们把每个async函数称为中间件。

例如，可以用以下3个middleware组成处理链，依次打印日志，记录处理时间，输出HTML。

// 导入koa，和koa 1.x不同，在koa2中，我们导入的是一个class，因此用大写的Koa表示:
const Koa = require('koa');

// 创建一个Koa对象表示web app本身:
const app = new Koa();

app.use(async (ctx, next) => {
    console.log(`${ctx.request.method} ${ctx.request.url}`); // 打印URL
    await next(); // 调用下一个middleware
});

app.use(async (ctx, next) => {
    const start = new Date().getTime(); // 当前时间
    await next(); // 调用下一个middleware
    const ms = new Date().getTime() - start; // 耗费时间
    console.log(`Time: ${ms}ms`); // 打印耗费时间
});

app.use(async (ctx, next) => {
    await next();
    ctx.response.type = 'text/html';
    ctx.response.body = '<h1>Hello, koa2!</h1>';
});

// 在端口3000监听:
app.listen(3000);
console.log('app started at port 3000...');

koa-router

在上面的例子中，我们处理http请求一律返回相同的HTML，这样显得并不是很友好，正常的情况是，我们应该对不同的URL调用不同的处理函数，这样才能返回不同的结果。

为了处理URL跳转的问题，我们需要引入koa-router中间件，让它负责处理URL映射。首先在package.json中添加koa-router依赖：

"koa-router": "7.4.0"

然后用npm install安装依赖。接下来，我们修改app.js，使用koa-router来处理URL映射。

const Koa = require('koa');

// 注意require('koa-router')返回的是函数:
const router = require('koa-router')();

const app = new Koa();

app.use(async (ctx, next) => {
    console.log(`Process ${ctx.request.method} ${ctx.request.url}...`);
    await next();
});

router.get('/hello/:name', async (ctx, next) => {
    var name = ctx.params.name;
    ctx.response.body = `<h1>Hello, ${name}!</h1>`;
});

router.get('/', async (ctx, next) => {
    ctx.response.body = '<h1>Index</h1>';
});

app.use(router.routes());
app.listen(3000);
console.log('app started at port 3000...');

需要说明的是，require('koa-router') 返回的是函数，其作用类似于：

const fn_router = require('koa-router');
const router = fn_router();

然后，我们使用router.get('/path', async fn)来注册一个GET请求。可以在请求路径中使用带变量的/hello/:name，变量可以通过ctx.params.name来完成访问。

当我们在输入首页： http://localhost :3000/

当在浏览器中输入： http://localhost :3000/hello/koa

post请求

用router.get('/path', async fn)处理的是get请求。如果要处理post请求，可以用router.post('/path', async fn)。

用post请求处理URL时，我们会遇到一个问题：post请求通常会发送一个表单、JSON作为request的body发送，但无论是Node.js提供的原始request对象，还是koa提供的request对象，都不提供解析request的body的功能！此时需要借助koa-bodyparser插件。

所以，使用koa-router进行post请求时，需要在package.json中添加koa-bodyparser依赖：

"koa-bodyparser": "4.2.1"

现在，我们就可以使用koa-bodyparser进行post请求了，例如：

const Koa = require('koa');

// 注意require('koa-router')返回的是函数:
const router = require('koa-router')();
const bodyParser = require('koa-bodyparser');

const app = new Koa();
app.use(async (ctx, next) => {
    console.log(`Process ${ctx.request.method} ${ctx.request.url}...`);
    await next();
});

router.get('/hello/:name', async (ctx, next) => {
    var name = ctx.params.name;
    ctx.response.body = `<h1>Hello, ${name}!</h1>`;
});

router.get('/', async (ctx, next) => {
    ctx.response.body = `<h1>Index</h1>
        <form action="/signin" method="post">
            <p>Name: <input name="name" value="koa"></p>
            <p>Password: <input name="password" type="password"></p>
            <p><input type="submit" value="Submit"></p>
        </form>`;
});

//POST请求
router.post('/signin', async (ctx, next) => {
    var
        name = ctx.request.body.name || '',
        password = ctx.request.body.password || '';
    console.log(`signin with name: ${name}, password: ${password}`);
    if (name === 'koa' && password === '12345') {
        ctx.response.body = `<h1>Welcome, ${name}!</h1>`;
    } else {
        ctx.response.body = `<h1>Login failed!</h1>
        <p><a href="/">Try again</a></p>`;
    }
});

router.get('/', async (ctx, next) => {
    ctx.response.body = '<h1>Index</h1>';
});

app.use(bodyParser());
app.use(router.routes());

app.listen(3000);
console.log('app started at port 3000...');

然后，当我们使用npm start启动服务，输入koa和12345时，就能通过测试。

优化

现在，虽然我们可以根据输入处理不同的URL，但是代码的可阅读和扩展性极差。正确的写法是页面和逻辑分离，于是我们把url-koa复制一份，重命名为url2-koa，并重构项目。重构的项目目录结构如下：

url2-koa/
|
+- .vscode/
|  |
|  +- launch.json 
|
+- controllers/
|  |
|  +- login.js        //处理login相关URL
|  |
|  +- users.js      //处理用户管理相关URL
|
+- app.js           //使用koa的js
|
+- package.json 
|
+- node_modules/          //npm安装的所有依赖包

我们在controllers目录下添加一个index.js文件，并添加如下内容：

var fn_index = async (ctx, next) => {
    ctx.response.body = `<h1>Index</h1>
        <form action="/signin" method="post">
            <p>Name: <input name="name" value="koa"></p>
            <p>Password: <input name="password" type="password"></p>
            <p><input type="submit" value="Submit"></p>
        </form>`;
};

var fn_signin = async (ctx, next) => {
    var
        name = ctx.request.body.name || '',
        password = ctx.request.body.password || '';
    console.log(`signin with name: ${name}, password: ${password}`);
    if (name === 'koa' && password === '12345') {
        ctx.response.body = `<h1>Welcome, ${name}!</h1>`;
    } else {
        ctx.response.body = `<h1>Login failed!</h1>
        <p><a href="/">Try again</a></p>`;
    }
};

module.exports = {
    'GET /': fn_index,
    'POST /signin': fn_signin
};

上面示例中，index.js通过module.exports把两个URL处理函数暴露出来。

然后，我们修改app.js，让它自动扫描controllers目录，找到所有的js文件并注册每个URL。

var files = fs.readdirSync(__dirname + '/controllers');

// 过滤出.js文件:
var js_files = files.filter((f)=>{
    return f.endsWith('.js');
});

// 处理每个js文件:
for (var f of js_files) {
    console.log(`process controller: ${f}...`);
    // 导入js文件:
    let mapping = require(__dirname + '/controllers/' + f);
    for (var url in mapping) {
        if (url.startsWith('GET ')) {
            // 如果url类似"GET xxx":
            var path = url.substring(4);
            router.get(path, mapping[url]);
            console.log(`register URL mapping: GET ${path}`);
        } else if (url.startsWith('POST ')) {
            // 如果url类似"POST xxx":
            var path = url.substring(5);
            router.post(path, mapping[url]);
            console.log(`register URL mapping: POST ${path}`);
        } else {
            // 无效的URL:
            console.log(`invalid URL: ${url}`);
        }
    }
}

如果上面的例子看起来有点费劲，可以对上面的功能进行拆分。

function addMapping(router, mapping) {
    for (var url in mapping) {
        if (url.startsWith('GET ')) {
            var path = url.substring(4);
            router.get(path, mapping[url]);
            console.log(`register URL mapping: GET ${path}`);
        } else if (url.startsWith('POST ')) {
            var path = url.substring(5);
            router.post(path, mapping[url]);
            console.log(`register URL mapping: POST ${path}`);
        } else {
            console.log(`invalid URL: ${url}`);
        }
    }
}

function addControllers(router) {
    var files = fs.readdirSync(__dirname + '/controllers');
    var js_files = files.filter((f) => {
        return f.endsWith('.js');
    });

    for (var f of js_files) {
        console.log(`process controller: ${f}...`);
        let mapping = require(__dirname + '/controllers/' + f);
        addMapping(router, mapping);
    }
}

addControllers(router);

为了方便，我们把扫描controllers目录和创建router的代码从app.js中提取出来作为一个中间件，并将它命名为：controller.js。

const fs = require('fs');

function addMapping(router, mapping) {
    for (var url in mapping) {
        if (url.startsWith('GET ')) {
            var path = url.substring(4);
            router.get(path, mapping[url]);
            console.log(`register URL mapping: GET ${path}`);
        } else if (url.startsWith('POST ')) {
            var path = url.substring(5);
            router.post(path, mapping[url]);
            console.log(`register URL mapping: POST ${path}`);
        } else {
            console.log(`invalid URL: ${url}`);
        }
    }
}

function addControllers(router) {
    var files = fs.readdirSync(__dirname + '/controllers');
    var js_files = files.filter((f) => {
        return f.endsWith('.js');
    });

    for (var f of js_files) {
        console.log(`process controller: ${f}...`);
        let mapping = require(__dirname + '/controllers/' + f);
        addMapping(router, mapping);
    }
}

module.exports = function (dir) {
    let
        controllers_dir = dir || 'controllers', // 如果不传参数，扫描目录默认为'controllers'
        router = require('koa-router')();
    addControllers(router, controllers_dir);
    return router.routes();
};

然后，我们在app.js文件中可以直接使用controller.js。例如：

const Koa = require('koa');
const bodyParser = require('koa-bodyparser');

const app = new Koa();

// 导入controller 中间件
const controller = require('./controller');

app.use(bodyParser());
app.use(controller());

app.listen(3000);
console.log('app started at port 3000...');

Koa2跨域

同源策略

所谓同源策略，即浏览器的一个安全功能，不同源的客户端脚本在没有明确授权的情况下，不能读写对方资源，同源政策由 Netscape 公司引入浏览器。目前，所有浏览器都实行这个政策。最初，它的含义是指，A网页设置的 Cookie，B网页不能打开，除非这两个网页"同源"。。所谓"同源"指的是"三个相同"，即协议相同、域名相同和端口相同。

例如，有下面一个网址： http://www.netease.com/a.html ， 协议是 http:// ，域名是 www.netease.com，端口是80（默认端口可以省略），那么同源情况如下：

跨域

受浏览器同源策略的影响，不是同源的脚本不能操作其他源下面的对象，想要解决同源策略的就需要进行跨域操作。针对浏览器的Ajax请求跨域的主要有两种解决方案JSONP和CORS。

Ajax

Ajax 是一种用于创建快速动态网页的技术，无需重新加载整个网页的情况下即将实现网页的局部更新。下面通过Ajax进行跨域请求的情景，首先通过koa启了两个本地服务：一个port为3200，一个为3201。

app1.js

onst koa = require('koa');
const app = new koa();

const Router = require('koa-router');
const router = new Router();

const serve = require('koa-static');

const path = require('path');

const staticPath = path.resolve(__dirname, 'static');

// 设置静态服务
const staticServe = serve(staticPath, {
  setHeaders: (res, path, stats) => {
    if (path.indexOf('jpg') > -1) {
      res.setHeader('Cache-Control', ['private', 'max-age=60']);
    }
  }
});
app.use(staticServe);

router.get('/ajax', async (ctx, next) => {
  console.log('get request', ctx.request.header.referer);
  ctx.body = 'received';
});

app.use(router.routes());

app.listen(3200);
console.log('koa server is listening port 3200');

app2.js

const koa = require('koa');
const app = new koa();
const Router = require('koa-router');

const router = new Router();

router.get('/ajax', async (ctx, next) => {
  console.log('get request', ctx.request.header.referer);
  ctx.body = 'received';
});

app.use(router.routes());

app.listen(3200);
console.log('app2 server is listening port 3200');

由于此示例需要使用koa-static插件，所以启动服务前需要安装koa-static插件。然后新增一个origin.html文件，添加如下代码：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
  <title>cross-origin test</title>
</head>
<body style="width: 600px; margin: 200px auto; text-align: center">
  <button onclick="getAjax()">AJAX</button>
  <button onclick="getJsonP()">JSONP</button>
</body>
<script type="text/javascript">

  var baseUrl = 'http://localhost:3201';

  function getAjax() {
    var xhr = new XMLHttpRequest();            
    xhr.open('GET',  baseUrl + '/ajax', true);
    xhr.onreadystatechange = function() {
      // readyState == 4说明请求已完成
      if (xhr.readyState == 4 && xhr.status == 200 || xhr.status == 304) { 
        // 从服务器获得数据  
        alert(xhr.responseText);
      } else {
        console.log(xhr.status);
      }
    };
    xhr.send();
  }
</script>
</html>

当ajax发送跨域请求时，控制台报错：

Failed to load http://localhost:3201/ajax: No 'Access-Control-Allow-Origin' header is present on the requested resource. Origin 'http://localhost:3200' is therefore not allowed access.

虽然控制台有报错，但AJAX请求收到了200，这是因为浏览器的CORS机制，后面会具体解释。

JSONP

虽然浏览器同源策略限制了XMLHttpRequest请求不同域数据的限制。但是，在页面上引入不同域的js脚本是可以的，而且script元素请求的脚本会被浏览器直接运行。

在origin.html的脚本文件中添加如下脚本：

function getJsonP() {
    var script = document.createElement('script');
    script.src = baseUrl + '/jsonp?type=json&callback=onBack';
    document.head.appendChild(script);
}

function onBack(res) {
  alert('JSONP CALLBACK:  ', JSON.stringify(res)); 
}

当点击JSONP按钮时，getJsonP方法会在当前页面添加一个script，src属性指向跨域的GET请求: http://localhost :3201/jsonp?type=json&callback=onBack， 通过query格式带上请求的参数。callback是关键，用于定义跨域请求回调的函数名称，这个值必须后台和脚本保持一致。

然后在app2.js中添加jsonp请求的路由代码：

router.get('/jsonp', async (ctx, next) => {
  const req = ctx.request.query;
  console.log(req);
  const data = {
    data: req.type
  }
  ctx.body = req.callback + '('+ JSON.stringify(data) +')';
})

app.use(router.routes());

然后重新刷新即可看的效果。需要说明的是，jquery、zepto这些js第三方库，其提供的ajax 方法都有对jsonp请求进行封装，如jquery发jsonp的ajax请求如下：

function getJsonPByJquery() {
    $.ajax({
      url: baseUrl + '/jsonp',
      type: 'get',
      dataType: 'jsonp',  
      jsonpCallback: "onBack",   
      data: {
        type: 'json'
      }
    });
  }

CORS

跨域资源共享(CORS) 是一种机制，它使用额外的 HTTP 头来告诉浏览器 让运行在一个 origin (domain) 上的Web应用被准许访问来自不同源服务器上的指定的资源。当一个资源从与该资源本身所在的服务器不同的域、协议或端口请求一个资源时，资源会发起一个跨域 HTTP 请求。

实现跨域ajax请求的方式有很多，其中一个是利用CORS，而这个方法关键是在服务器端进行配置。

CORS将请求分为简单请求和非简单请求。其中，简单请求就是没有加上额外请求头部的get和post请求，并且如果是post请求，请求格式不能是application/json。而其余的，put、post请求，Content-Type为application/json的请求，以及带有自定义的请求头部的请求，就为非简单请求。

非简单请求的CORS请求，会在正式通信之前，增加一次HTTP查询请求，称为"预检"请求（preflight）。浏览器先询问服务器，当前网页所在的域名是否在服务器的许可名单之中，以及可以使用哪些HTTP动词和头信息字段。只有得到肯定答复，浏览器才会发出正式的XMLHttpRequest请求，否则就报错。

首先，在origin.html中添加一个post请求，并添加如下代码：

function corsWithJson() {
    $.ajax({
      url: baseUrl + '/cors',
      type: 'post',
      contentType: 'application/json',
      data: {
        type: 'json',
      },
      success: function(data) {
        console.log(data);
      }
    })
  }

通过设置Content-Type为appliaction/json使其成为非简单请求，"预检"请求的方法为OPTIONS，服务器判断Origin为跨域，所以返回404。除了Origin字段，"预检"请求的头信息包括两个特殊字段：

Access-Control-Request-Method

该字段是必须的，用来列出浏览器的CORS请求会用到哪些HTTP方法，上例是PUT。

Access-Control-Request-Headers

该字段是一个逗号分隔的字符串，指定浏览器CORS请求会额外发送的头信息字段，例如示例中的content-type。

同时，CORS允许服务端在响应头中添加一些头信息来响应跨域请求。然后在app2.js引入koa2-cors，并添加如下代码：

app.use(cors({
  origin: function (ctx) {
      if (ctx.url === '/cors') {
          return "*"; 
      }
      return 'http://localhost:3201';
  },
  exposeHeaders: ['WWW-Authenticate', 'Server-Authorization'],
  maxAge: 5,
  credentials: true,
  allowMethods: ['GET', 'POST', 'DELETE'], 
  allowHeaders: ['Content-Type', 'Authorization', 'Accept'],
}));

重启服务后，浏览器重新发送POST请求。可以看到浏览器发送了两次请求。

OPTIONS的响应头表示服务端设置了Access-Control-Allow-Origin:*，于是发送POST请求，得到服务器返回值。

除此之外，在OPTIONS的请求响应报文中，头信息里有一些CORS提供的其他字段：

Access-Control-Allow-Credentials: true
Access-Control-Allow-Headers: Content-Type,Authorization,Accept
Access-Control-Allow-Methods: GET,POST,DELETE
Access-Control-Max-Age: 5

Access-Control-Allow-Methods：该字段必需，它的值是逗号分隔的一个字符串，表明服务器支持的所有跨域请求的方法。

Access-Control-Allow-Headers：如果浏览器请求包括Access-Control-Request-Headers字段，则Access-Control-Allow-Headers字段是必需的。它也是一个逗号分隔的字符串，表明服务器支持的所有头信息字段，不限于浏览器在"预检"中请求的字段。

Access-Control-Allow-Credentials：该字段可选。它的值是一个布尔值，表示是否允许发送Cookie。默认情况下，Cookie不包括在CORS请求之中。

Access-Control-Max-Age：该字段可选，用来指定本次预检请求的有效期，单位为秒。