实战：Koa2 从零到脚手架

什么是 Koa2

由 Express 原班人马打造的新生代 Node.js Web 框架，它的代码很简单，没有像 Express 那样，提供路由、静态服务等等，它是为了解决 Node 问题（简化了 Node 中操作）并取代之，它本身是一个简单的中间件框架，需要配合各个中间件才能使用

文档

中文文档 (野生)

最简单的 Koa 服务器

const Koa = require('koa');

const app = new Koa();

app.use((ctx) => {
    ctx.body = 'Hello World';
});

app.listen(3000, () => {
    console.log('3000端口已启动');
});

洋葱模型

这是 Koa 的洋葱模型

看看 Express 的中间件是什么样的：

请求（Request）直接依次贯穿各个中间件，最后通过请求处理函数返回响应（Response）。再来看看 Koa 的中间件是什么样的：

可以看出，Koa 中间件不像 Express 中间件那样在请求通过了之后就完成自己的使命；相反，中间件的执行清晰地分为两个阶段。我们看看 Koa 中间件具体是什么样的

Koa 中间件的定义

Koa 的中间件是这样一个函数：

async function middleware(ctx, next) {
    // 先做什么
    await next();
    // 后做什么
}

第一个参数是 Koa Context，也就是上图中贯穿中间件和请求处理函数的绿色箭头所传递的内容，里面封装了请求体和响应体（实际上还有其他属性），分别可以通过 ctx.request 和 ctx.response 来获取，一下是一些常用的属性：

ctx.url; // 相当于 ctx.request.url
ctx.body; // 相当于 ctx.response.boby
ctx.status; // 相当于 ctx.response.status

更多 Context 属性请参考 Context API 文档

中间件的第二个参数便是 next 函数：用来把控制权转交给下一个中间件。但它与 Express 的 next 函数本质的区别在于， Koa 的 next 函数返回的是一个 Promise ，在这个 Promise 进入完成状态（Fulfilled）后，就会去执行中间件中第二个阶段的代码。具体可以看这一篇—— 手写 Koa2

有哪些常见的中间件

路由中间件——koa-router 或@koa/router

下载 npm 包

npm install koa-router --save

有些教程使用 @koa/router，现如今这两个库由同一个人维护，代码也一致。即 koa-router === @koa/router（写自 2021 年 8 月 23 日）

NPM 包地址：koa-router 、@koa/router

如何使用

在根目录下创建 controllers 目录，用来存放控制器有关的代码。首先是 HomeController，创建 controllers/home.js，代码如下：

class HomeController {
    static home(ctx) {
        ctx.body = 'hello world';
    }
    static async login(ctx) {
        ctx.body = 'Login Controller';
    }
    static async register(ctx) {
        ctx.body = 'Register Controller';
    }
}

module.exports = HomeController;

实现路由

再创建 routes 文件夹，用于把控制器挂载到对应的路由上面，创建 home.js

const Router = require('koa-router');
const { home, login, register } = require('../controllers/home');

const router = new Router();

router.get('/', home);
router.post('/login', login);
router.post('/register', register);

module.exports = router;

注册路由

在 routes 中创建 index.js，以后所有的路由都放入 routes，我们创建 index.js 的目的是为了让结构更加整齐，index.js 负责所有路由的注册，它的兄弟文件负责各自的路由

const fs = require('fs');
module.exports = (app) => {
    fs.readdirSync(__dirname).forEach((file) => {
        if (file === 'index.js') {
            return;
        }
        const route = require(`./${file}`);
        app.use(route.routes()).use(route.allowedMethods());
    });
};

注：allowedMethods 的作用

1. 响应 option 方法，告诉它所支持的请求方法
2. 相应地返回 405 （不允许）和 501 （没实现）

注：可以看到 @koa/router 的使用方式基本上与 Express Router 保持一致

引入路由

最后我们需要将 router 注册为中间件，新建 index.js，编写代码如下：

const Koa = require('koa')
const routing = require('./routes')

// 初始化 Koa 应用实例
consr app = new Koa()

// 注册中间件
// 相应用户请求
routing(app)

// 运行服务器
app.listen(3000);

使用 postman 测试一下

其他中间件

• koa-bodyparser ——请求体解析
• koa-static —— 提供静态资源服务
• @koa/cors —— 跨域
• koa-json-error —— 处理错误
• koa-parameter —— 参数校验

cnpm i koa-bodyparser -S
cnpm i koa-static -S
cnpm i @koa/cors -S
cnpm i koa-json-error -S
cnpm i koa-parameter -S

const path = require('path');
const Koa = require('koa');
const bobyParser = require('koa-bodyparser');
const koaStatic = require('koa-static');
const cors = require('@koa/cors');
const error = require('koa-json-error');
const parameter = require('koa-parameter');
const routing = require('./routes');

const app = new Koa();

app.use(
    error({
        postFormat: (e, { stack, ...rest }) =>
            process.env.NODE_ENV === 'production' ? rest : { stack, ...rest },
    }),
);
app.use(bobyParser());
app.use(koaStatic(path.join(__dirname, 'public')));
app.use(cors());
app.use(parameter(app));
routing(app);

app.listen(3000, () => {
    console.log('3000端口已启动');
});

实现 JWT 鉴权

JSON Web Token（JWT）是一种流行的 RESTful API 鉴权方案

先安装相关的 npm 包

cnpm install koa-jwt jsonwebtoken -S

创建 config/index.js ，用来存放 JWT Secret 常量，代码如下：

const JWT_SECRET = 'secret';

module.exports = {
    JWT_SECRET,
};

有些路由我们希望只有已登录的用户才有权查看（受保护路由），而另一些路由则是所有请求都可以访问（不受保护的路由）。在 Koa 的洋葱模型中，我们可以这样实现：

可以看出，所有的请求都可以直接访问未受保护的路由，但是受保护的路由都放在 JWT 中间件的后面，我们需要再创建几个文件来做 JWT 的实验

我们知道，所谓的用户（users）是个最常见的需要鉴权的路由，所以我们现在 controllers 中创建 user.js ，写下如下代码：

class UserController {
    static async create(ctx) {
        ctx.status = 200;
        ctx.body = 'create';
    }
    static async find(ctx) {
        ctx.status = 200;
        ctx.body = 'find';
    }
    static async findById(ctx) {
        ctx.status = 200;
        ctx.body = 'findById';
    }
    static async update(ctx) {
        ctx.status = 200;
        ctx.body = 'update';
    }
    static async delete(ctx) {
        ctx.status = 200;
        ctx.body = 'delete';
    }
}

module.exports = UserController;

注册 JWT 中间件

用户的增删改查都安排上了，语义很明显了，其次我们在 routes 文件中创建 user.js，这里展示与 users 路由相关的代码：

const Router = require('koa-router');
const jwt = require('koa-jwt');
const {
    create,
    find,
    findById,
    update,
    delete: del,
} = require('../controllers/user');

const router = new Router({ prefix: '/users' });
const { JWT_SECRET } = require('../config/');

const auth = jwt({ JWT_SECRET });

router.post('/', create);
router.get('/', find);
router.get('/:id', findById);
router.put('/:id', auth, update);
router.delete('/:id', auth, del);

module.exports = router;

综上代码，routes 文件下的 home.js 都不需要 JWT 中间件的保护，user.js 中的 更新和删除需要 JWT 的保护

测试一下，能看出 JWT 已经起作用了

我们到目前为止，完成了对 JWT 的验证，但是验证的前提是先签发 JWT，怎么签发，你登录的时候我给你一个签好名的 token，要更新/删除时在请求头中带上 token，我就能校验...

这里牵扯到登录，我们先暂停一下，先补充数据库的知识，让项目更加完整

Mongoose 加入战场

如果要做一个完整的项目，数据库是必不可少的，与 Node 匹配的较好的是 NoSql 数据库，其中以 Mongodb 为代表，当然如果我们要使用这一数据库，需要按照相应的库，而这个库就是 mongoose

下载 mongoose

cnpm i mongoose -S

连接及配置

在 config/index.js 中添加 connectionStr 变量，代表 mongoose 连接的数据库地址

const JWT_SECRET = 'secret';
const connectionStr = 'mongodb://127.0.0.1:27017/basic';

module.exports = {
    JWT_SECRET,
    connectionStr,
};

创建 db/index.js

const mongoose = require('mongoose');
const { connectionStr } = require('../config/');

module.exports = {
    connect: () => {
        mongoose.connect(connectionStr, {
            useNewUrlParser: true,
            useUnifiedTopology: true,
        });

        mongoose.connection.on('error', (err) => {
            console.log(err);
        });

        mongoose.connection.on('open', () => {
            console.log('Mongoose连接成功');
        });
    },
};

进入主文件 index.js，修改配置并启动

...
const db = require('./db/')
...

db.connect()

启动服务 npm run serve，即 nodemon index.js，能看出 mongoose 已经连接成功了

创建数据模型定义

在根目录下创建 models 目录，用来存放数据模型定义文件，在其中创建 User.js，代表用户模型，代码如下：

const mongoose = require('mongoose');

const schema = new mongoose.Schema({
    username: { type: String },
    password: { type: String },
});

module.exports = mongoose.model('User', schema);

具体可以看看 Mongoose 这篇文章，这里我们就看行为，以上代码表示建立了一个数据对象，供操作器来操作数据库

在 Controller 中操作数据库

然后就可以在 Controller 中进行数据的增删改查操作。首先我们打开 constrollers/user.js

const User = require('../models/User');

class UserController {
    static async create(ctx) {
        const { username, password } = ctx.request.body;
        const model = await User.create({ username, password });
        ctx.status = 200;
        ctx.body = model;
    }
    static async find(ctx) {
        const model = await User.find();
        ctx.status = 200;
        ctx.body = model;
    }
    static async findById(ctx) {
        const model = await User.findById(ctx.params.id);
        ctx.status = 200;
        ctx.body = model;
    }
    static async update(ctx) {
        const model = await User.findByIdAndUpdate(
            ctx.params.id,
            ctx.request.body,
        );
        ctx.status = 200;
        ctx.body = model;
    }
    static async delete(ctx) {
        await User.findByIdAndDelete(ctx.params.id);
        ctx.status = 204;
    }
}

module.exports = UserController;

以上代码中，

• User.create({xxx})：在 User 表中创建一个数据
• User.find()：查看所有的 User 表中的数据
• User.findById(id)：查看 User 表中的其中一个
• User.findByIdAndUpdate(id, body)：更新 User 表中的其中一个数据
• User.findByIdAndDelete(id)：删除 User 表中的其中一个数据

以上就是对数据库的增删改查

加盐

这个我们需要对密码进行一下加密，无它，安全。

进数据库一查，就能看到密码，这说明数据对开发人员是公开的，开发人员可以拿着用户的账号密码做任何事，这是不被允许的

下载 npm 包——bcrypt

cnpm i bcrypt --save

我们前往 models/User.js 中，对其进行改造

...
const schema = new mongoose.Schema({
  username: { type: String },
  password: {
    type: String,
    select: false,
    set(val) {
      return require('bcrypt').hashSync(val, 10)
    },
  },
})
...

添加 select：false 不可见，set(val) 对值进行加密，我们来测试一下

能看到 password 被加密了，即使在数据库里，也看不出用户的密码，那用户输入的密码难道输入这么一串密码，显然不是，用户要是输入的话，我们要对其进行验证，例如我们的登录

我们进入 constrollers/home 文件中，对其进行改造，

...
class HomeController {
  static async login(ctx) {
    const { username, password } = ctx.request.body
    const user = await User.findOne({ username }).select('+password')
    const isValid = require('bcrypt').compareSync(password, user.password)
    ctx.status = 200
    ctx.body = isValid
  }
  ...
}

• User.findOne({ username }) 能查到到没有 password 的数据，因为我们人为的把 select 设为 false，如果要看，加上 select('+password') 即可
• require('bcrypt').compareSync(password, user.password) 将用户输入的明文密码和数据库中的加密密码进行验证，为 true 是正确，false 为密码不正确

回到 JWT

在 Login 中签发 JWT Token

我们需要提供一个 API 端口让用户可以获取到 JWT Token，最合适的当然是登录接口 /login ，打开 controllers/home.js，在 login 控制器中实现签发 JWT Token 的逻辑，代码如下：

const jwt = require('jsonwebtoken')
const User = require('../models/User')

const { JWT_SECRET } = require('../config/')

class HomeController {
  static async login(ctx) {
    const { username, password } = ctx.request.body

    // 1.根据用户名找用户
    const user = await User.findOne({ username }).select('+password')
    if (!user) {
      ctx.status = 422
      ctx.body = { message: '用户名不存在' }
    }
    // 2.校验密码
    const isValid = require('bcrypt').compareSync(password, user.password)
    if (isValid) {
      const token = jwt.sign({ id: user._id }, JWT_SECRET)
      ctx.status = 200
      ctx.body = token
    } else {
      ctx.status = 401
      ctx.body = { message: '密码错误' }
    }
  }
  ...
}

在 login 中，我们首先根据用户名（请求体中的 name 字段）查询对应的用户，如果该用户不存在，则直接返回 401；存在的话再通过 (bcrypt').compareSync 来验证请求体中的明文密码 password 是否和数据库中存储的加密密码是否一致，如果一致则通过 jwt.sign 签发 Token，如果不一致则还是返回 401。

在 User 控制器中添加访问控制

Token 的中间件和签发都搞定之后，最后一步就是在合适的地方校验用户的 Token，确认其是否有足够的权限。最典型的场景便是，在更新或删除用户时，我们要确保是用户本人在操作。打开 controllers/user.js

const User = require('../models/User')

class UserController {
  ...
  static async update(ctx) {
    const userId = ctx.params.id
    if (userId !== ctx.state.user.id) {
      ctx.status = 403
      ctx.body = {
        message: '无权进行此操作',
      }
      return
    }
    const model = await User.findByIdAndUpdate(ctx.params.id, ctx.request.body)
    ctx.status = 200
    ctx.body = model
  }
  static async delete(ctx) {
    const userId = ctx.params.id

    if (userId !== ctx.state.user.id) {
      ctx.status = 403
      ctx.body = { message: '无权进行此操作' }
      return
    }

    await User.findByIdAndDelete(ctx.params.id)
    ctx.status = 204
  }
}

module.exports = UserController

添加了一些用户并登录，将 Token 添加到请求头中，使用 DELETE 删除用户，能看到 状态码变成 204，删除成功

断言处理

在做登录时、更新用户信息、删除用户时，我们需要 if else 来判断，这看起来很蠢，如果我们能用断言来处理，代码在看上去会优雅很多，这个时候 http-assert 就出来了

// constrollers/home.js
...
const assert = require('http-assert')


class HomeController {
  static async login(ctx) {
    const { username, password } = ctx.request.body
    // 1.根据用户名找用户
    const user = await User.findOne({ username }).select('+password')
    // if (!user) {
    //   ctx.status = 401
    //   ctx.body = { message: '用户名不存在' }
    // }
    assert(user, 422, '用户不存在')
    // 2.校验密码
    const isValid = require('bcrypt').compareSync(password, user.password)
    assert(isValid, 422, '密码错误')
    const token = jwt.sign({ id: user._id }, JWT_SECRET)
    ctx.body = { token }
  }
   ...
}

同理，处理 controllers/user

...
  static async update(ctx) {
    const userId = ctx.params.id
    assert(userId === ctx.state.user.id, 403, '无权进行此操作')
    const model = await User.findByIdAndUpdate(ctx.params.id, ctx.request.body)
    ctx.status = 200
    ctx.body = model
  }
  static async delete(ctx) {
    const userId = ctx.params.id
    assert(userId === ctx.state.user.id, 403, '无权进行此操作')
    await User.findByIdAndDelete(ctx.params.id)
    ctx.status = 204
  }
...

代码看起来就是整洁清爽

参数校验

之前我们加了一个中间件——koa-parameter，我们当初只是注册了这个中间件，但是未使用，我们在创建用户时需要判断用户名和密码的数据类型为 String 类型且必填，进入 controllers/user.js 添加代码如下：

...
class UserController {
  static async createUser(ctx) {
    ctx.verifyParams({
      username: { type: 'string', required: true },
      password: { type: 'string', required: true },
    })
    const { username, password } = ctx.request.body
    const model = await User.create({ username, password })
    ctx.status = 200
    ctx.body = model
  }
  ...
}

Github 地址：koa-basic

参考资料

• 一杯茶的时间，上手 Koa2 + MySQL 开发