深入理解nodejs中Express的中间件

深入理解nodejs中Express的中间件是一个非常重要的主题，在开始详细讲解前，我们先来了解一下Express的中间件的概念。

什么是Express中间件？

Express中间件是一种可以访问请求对象(req)、响应对象(res)和应用程序的中间件函数。在Express应用程序中，中间件就像是可以在请求到达路由处理程序之前执行的“过滤器”，它们可以用于执行各种任务，例如：记录请求、处理POST请求、处理错误等等。Express中间件的形式可以是函数、对象、数组甚至是字符串。

如何使用Express中间件？

Express中间件使用app.use()函数调用。app.use()函数接受一个或多个参数，每个参数都是中间件函数。下面是一个简单的例子，演示如何使用Express中间件：

app.use((req, res, next) => {
  console.log('Incoming request from ' + req.ip);
  next();
});

app.get('/', (req, res) => {
  res.send('Hello, world!');
});

在上面的例子中，app.use()函数接受一个匿名函数作为参数，该函数记录了所有传入请求的IP地址，并使用next()函数在记录IP地址后继续请求。

Express中间件的类型

为了更好地理解Express中间件，我们来看一下它的三种类型：

应用程序级别中间件：

应用程序级别中间件是在整个Express应用程序上定义的中间件，它们使用app.use()函数构建。应用程序级别中间件对每个请求都会被调用。这种类型的中间件通常用于处理请求之前、请求中间和请求之后的任务，例如：设置请求头、处理错误、设置Cookie等等。

下面是一个应用程序级别中间件的示例：

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

app.use((req, res, next) => {
  console.log('Incoming request from ' + req.ip);
  next();
});

app.get('/', (req, res) => {
  res.send('Hello, world!');
});

在上面的示例中，使用app.use()函数定义了一个应用程序级别中间件，并在其中记录了所有传入请求的IP地址。

路由级别中间件：

路由级别中间件只能应用于特定的路由上。路由级别中间件是使用router.use()函数或router.METHOD()函数创建的，该函数包括HTTP请求方法名称，例如：router.get()、router.put()等等。该函数将路由中间件附加到特定的路由路径上。

下面是一个路由级别中间件的示例：

const express = require('express');
const app = express();
const router = express.Router();

// Define a router-level middleware
router.use((req, res, next) => {
  console.log('Incoming request from ' + req.ip);
  next();
});

// Define a route and associated route-level middleware
router.get('/', (req, res) => {
  res.send('Hello, world!');
});

// Attach the router to the app
app.use('/', router);

在上面的示例中，使用router.use()函数定义了一个路由级别中间件。该中间件仅适用于与该路由相关的任何请求。

错误处理中间件：

错误处理中间件用于处理Express应用程序中出现的所有错误。在错误处理中间件中，我们可以调用发生错误时执行的任何适当行动。错误处理中间件的形式是一个函数，该函数包含四个参数：err、req、res和next。当定义一个错误处理中间件函数时，必须将其作为最后一个定义的中间件函数。

下面是一个错误处理中间件的示例：

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

app.get('/', (req, res, next) => {
  try {
    const x = JSON.parse(req.query.x);
    res.send(x);
  } catch (err) {
    next(err);
  }
});

// Error handling middleware
app.use((err, req, res, next) => {
  console.log(err.stack);
  res.status(500).send('Server error!');
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server started on port 3000');
});

在上面的示例中，我们使用了try-catch语句来尝试将查询参数解析为JSON格式。如果发生错误，则调用next()函数将错误传递给错误处理中间件。在错误处理中间件函数中，我们记录了错误，然后向客户端返回一个500状态代码和一个错误消息。

示例说明

我们来看一个更复杂的示例，假设我们有这样一个Express路由程序：

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

function logger(req, res, next) {
  console.log(req.method, req.url);
  next();
}

app.use(logger);

app.get('/', (req, res, next) => {
  res.send('Home Page');
});

app.get('/about', (req, res, next) => {
  res.send('About Page');
});

app.use((req, res, next) => {
  res.status(404).send('404 Page Not Found');
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000...');
});

在上面的示例中，我们定义了一个logger中间件函数，用于记录每个请求的HTTP方法和URL。我们在应用程序中使用app.use()将该中间件附加到整个应用程序中，并在日志文件中记录每个传入请求。

我们还定义了两个路由：'/'对应主页，'/about'对应关于页面。我们在其中定义了发送响应的响应函数，它们将一个字符串作为响应发送回客户端。

在应用程序的结尾处，我们还定义了一个404中间件函数。它在找不到处理请求的路由时调用。它返回一个404状态代码以及一个标准的404页面，告诉客户端请求的页面不存在。

我们还可以使用中间件在请求和响应之间进行必要的处理。例如，我们可以在服务器上启用gzip压缩来减少传输量：

const express = require('express');
const app = express();
const zlib = require('zlib');

function compress(req, res, next) {
  const stream = zlib.createGzip();
  stream.writeHead(200, {
    'Content-Encoding': 'gzip',
    'Content-Type': 'text/plain'
  });
  stream.pipe(res);
  next();
}

app.use(compress);

app.get('/', (req, res) => {
  res.send('Hello, world!');
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server started on port 3000');
});

在上面的示例中，我们定义了一个名为compress的中间件函数，该函数使用zlib节点模块对响应进行gzip压缩。在处理完请求后，它通过next()函数将其传递给下一个中间件或路由。最后，它将压缩后的响应发送回客户端。

在上面的两个示例中，我们演示了如何定义和使用Express中间件。无论是应用程序级别中间件、路由级别中间件还是错误处理中间件，它们都是我们在编写Express应用程序时必不可少的强大工具。