await wait(1);
await next();
await wait(1);
arr.push(6);
});
stack.push(async (context, next) => {
arr.push(2);
await wait(1);
await next();
await wait(1);
arr.push(5);
});
stack.push(async (context, next) => {
arr.push(3);
await wait(1);
await next();
await wait(1);
arr.push(4);
});
await compose(stack)({});
对于以上的代码，我们希望执行完 compose(stack)({}) 语句之后，数组 arr 的值为 [1, 2, 3, 4, 5, 6]。这里我们先不关心 compose 函数是如何实现的。我们来分析一下，如果要求数组 arr 输出期望的结果，上述 3 个中间件的执行流程：
1.开始执行第 1 个中间件，往 arr 数组压入 1，此时 arr 数组的值为 [1]，接下去等待 1 毫秒。为了保证 arr 数组的第 1 项为 2，我们需要在调用 next 函数之后，开始执行第 2 个中间件。
2.开始执行第 2 个中间件，往 arr 数组压入 2，此时 arr 数组的值为 [1, 2]，继续等待 1 毫秒。为了保证 arr 数组的第 2 项为 3，我们也需要在调用 next 函数之后，开始执行第 3 个中间件。
3.开始执行第 3 个中间件，往 arr 数组压入 3，此时 arr 数组的值为 [1, 2, 3]，继续等待 1 毫秒。为了保证 arr 数组的第 3 项为 4，我们要求在调用第 3 个中间的 next 函数之后，要能够继续往下执行。
4.当第 3 个中间件执行完成后，此时 arr 数组的值为 [1, 2, 3, 4]。因此为了保证 arr 数组的第 4 项为 5，我们就需要在第 3 个中间件执行完成后，返回第 2 个中间件 next 函数之后语句开始执行。
5.当第 2 个中间件执行完成后，此时 arr 数组的值为 [1, 2, 3, 4, 5]。同样，为了保证 arr 数组的第 5 项为 6，我们就需要在第 2 个中间件执行完成后，返回第 1 个中间件 next 函数之后语句开始执行。
6.当第 1 个中间件执行完成后，此时 arr 数组的值为 [1, 2, 3, 4, 5, 6]。
为了更直观地理解上述的执行流程，我们可以把每个中间件当做 1 个大任务，然后在以 next 函数为分界点，在把每个大任务拆解为 3 个 beforeNext、next 和 afterNext 3 个小任务。
在上图中，我们从中间件一的 beforeNext 任务开始执行，然后按照紫色箭头的执行步骤完成中间件的任务调度。在 77.9K 的 Axios 项目有哪些值得借鉴的地方 这篇文章中，阿宝哥从 任务注册、任务编排和任务调度 3 个方面去分析 Axios 拦截器的实现。同样，阿宝哥将从上述 3 个方面来分析 Koa 中间件机制。
1.1 任务注册
在 Koa 中，我们创建 Koa 应用程序对象之后，就可以通过调用该对象的 use 方法来注册中间件：
const Koa = require(‘koa’);
const app = new Koa();
app.use(async (ctx, next) => {
const start = Date.now();
await next();
const ms = Date.now() - start;
console.log(${ctx.method} ${ctx.url} - ${ms}ms);
});
其实 use 方法的实现很简单，在 lib/application.js 文件中，我们找到了它的定义：
// lib/application.js
module.exports = class Application extends Emitter {
constructor(options) {
super();
// 省略部分代码
this.middleware = [];
}
use(fn) {
if (typeof fn !== ‘function’) throw new TypeError(‘middleware must be a function!’);
// 省略部分代码
this.middleware.push(fn);
return this;
}
}
由以上代码可知，在 use 方法内部会对 fn 参数进行类型校验，当校验通过时，会把 fn 指向的中间件保存到 middleware 数组中，同时还会返回 this 对象，从而支持链式调用。
1.2 任务编排
在 77.9K 的 Axios 项目有哪些值得借鉴的地方 这篇文章中，阿宝哥参考 Axios 拦截器的设计模型，抽出以下通用的任务处理模型：
在该通用模型中，阿宝哥是通过把前置处理器和后置处理器分别放到 CoreWork 核心任务的前后来完成任务编排。而对于 Koa 的中间件机制来说，它是通过把前置处理器和后置处理器分别放到 await next() 语句的前后来完成任务编排。
// 统计请求处理时长的中间件
app.use(async (ctx, next) => {
const start = Date.now();
await next();
const ms = Date.now() - start;
console.log(${ctx.method} ${ctx.url} - ${ms}ms);
});
1.3 任务调度
通过前面的分析，我们已经知道了，使用 app.use 方法注册的中间件会被保存到内部的 middleware 数组中。要完成任务调度，我们就需要不断地从 middleware 数组中取出中间件来执行。中间件的调度算法被封装到 koa-compose 包下的 compose 函数中，该函数的具体实现如下：
/**
* Compose middleware returning
* a fully valid middleware comprised
* of all those which are passed.
* @param {Array} middleware
* @return {Function}
* @api public
*/
function compose(middleware) {
// 省略部分代码
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 函数接收一个参数，该参数的类型是数组，调用该函数之后会返回一个新的函数。接下来我们将以前面的例子为例，来分析一下 await compose(stack)({}); 语句的执行过程。
1.3.1 dispatch(0)
由上图可知，当在第一个中间件内部调用 next 函数，其实就是继续调用 dispatch 函数，此时参数 i 的值为 1。
1.3.2 dispatch(1)
由上图可知，当在第二个中间件内部调用 next 函数，仍然是调用 dispatch 函数，此时参数 i 的值为 2。
1.3.3 dispatch(2)
由上图可知，当在第三个中间件内部调用 next 函数，仍然是调用 dispatch 函数，此时参数 i 的值为 3。
1.3.4 dispatch(3)
由上图可知，当 middleware 数组中的中间件都开始执行之后，如果调度时未显式地设置 next 参数的值，则会开始返回 next 函数之后的语句继续往下执行。当第三个中间件执行完成后，就会返回第二中间件 next 函数之后的语句继续往下执行，直到所有中间件中定义的语句都执行完成。
分析完 compose 函数的实现代码，我们来看一下 Koa 内部如何利用 compose 函数来处理已注册的中间件。
const Koa = require(‘koa’);
const app = new Koa();
// 响应
app.use(ctx => {
ctx.body = ‘大家好，我是阿宝哥’;
});
app.listen(3000);
利用以上的代码，我就可以快速启动一个服务器。其中 use 方法我们前面已经分析过了，所以接下来我们来分析 listen 方法，该方法的实现如下所示：
// lib/application.js
module.exports = class Application extends Emitter {
listen(…args) {
debug(‘listen’);
const server = http.createServer(this.callback());
return server.listen(…args);
}
}
很明显在 listen 方法内部，会先通过调用 Node.js 内置 HTTP 模块的 createServer 方法来创建服务器，然后开始监听指定的端口，即开始等待客户端的连接。
另外，在调用 http.createServer 方法创建 HTTP 服务器时，我们传入的参数是 this.callback()，该方法的具体实现如下所示：
// lib/application.js
const compose = require(‘koa-compose’);
module.exports = class Application extends Emitter {
callback() {
const fn = compose(this.middleware);
if (!this.listenerCount(‘error’)) this.on(‘error’, this.onerror);
const handleRequest = (req, res) => {
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