中间件的执行顺序与控制

中间件的概念与作用

Express中间件本质上是函数，能够访问请求对象（req）、响应对象（res）以及应用程序的请求-响应周期中的下一个中间件函数（next）。中间件可以执行以下操作：

• 修改请求和响应对象
• 结束请求-响应周期
• 调用堆栈中的下一个中间件

// 基本中间件示例
app.use((req, res, next) => {
  console.log('Time:', Date.now());
  next();
});

中间件的注册顺序

中间件的执行顺序严格遵循注册顺序。Express维护一个中间件堆栈，按照app.use()或路由方法的调用顺序依次执行。

app.use((req, res, next) => {
  console.log('First middleware');
  next();
});

app.use((req, res, next) => {
  console.log('Second middleware');
  next();
});

// 请求将依次通过这两个中间件

路由级中间件的特殊性

路由级中间件与应用程序级中间件类似，但绑定到特定的路径。当路径匹配时，这些中间件按定义顺序执行。

app.use('/user', (req, res, next) => {
  console.log('User route middleware');
  next();
});

app.get('/user/profile', (req, res) => {
  res.send('User Profile');
});

next()函数的关键作用

next()函数将控制权传递给下一个中间件。如果不调用next()，请求将被挂起，后续中间件不会执行。

app.use((req, res, next) => {
  if (req.headers['x-auth']) {
    next(); // 继续执行下一个中间件
  } else {
    res.status(401).send('Unauthorized'); // 终止链
  }
});

错误处理中间件的顺序

错误处理中间件必须定义在所有其他中间件之后，它需要四个参数：err, req, res, next。

// 常规中间件
app.use((req, res, next) => {
  throw new Error('Something broke!');
});

// 错误处理中间件（必须放在最后）
app.use((err, req, res, next) => {
  console.error(err.stack);
  res.status(500).send('Something went wrong!');
});

中间件子栈的嵌套

通过将多个中间件作为数组传递或连续定义，可以创建中间件子栈。

const logOriginalUrl = (req, res, next) => {
  console.log('Request URL:', req.originalUrl);
  next();
};

const logMethod = (req, res, next) => {
  console.log('Request Type:', req.method);
  next();
};

// 作为数组传递
app.get('/dashboard', [logOriginalUrl, logMethod], (req, res) => {
  res.send('Dashboard');
});

// 或连续定义
app.use('/admin', logOriginalUrl, logMethod, (req, res) => {
  res.send('Admin Panel');
});

第三方中间件的集成

Express生态系统中丰富的第三方中间件需要特别注意安装和加载顺序。

const bodyParser = require('body-parser');
const cookieParser = require('cookie-parser');

// 通常bodyParser需要在路由中间件之前
app.use(bodyParser.json());
app.use(cookieParser());

// 然后才是路由
app.post('/submit', (req, res) => {
  console.log(req.body); // 依赖bodyParser
  res.send('Data received');
});

异步中间件的处理

现代Express支持异步中间件函数，可以使用async/await语法。

app.use(async (req, res, next) => {
  try {
    await someAsyncOperation();
    next();
  } catch (err) {
    next(err); // 将错误传递给错误处理中间件
  }
});

中间件执行流程的可视化

理解中间件执行流程可以通过以下典型示例：

app.use((req, res, next) => {
  console.log('A');
  next();
  console.log('A1');
});

app.use('/special', (req, res, next) => {
  console.log('B');
  next();
});

app.use((req, res, next) => {
  console.log('C');
  next();
});

app.get('/special', (req, res) => {
  console.log('D');
  res.send('Special Route');
});

// 访问GET /special时的输出顺序：
// A → B → C → D → A1

路由处理程序中的中间件行为

路由处理函数本身也是中间件，它们位于中间件链的末端。

app.use((req, res, next) => {
  console.log('This runs first');
  next();
});

app.get('/endpoint', (req, res, next) => {
  console.log('Route handler executes last');
  res.send('Done');
});

中间件的提前返回

中间件可以通过响应方法（如res.send()）提前结束请求-响应周期。

app.use((req, res, next) => {
  if (req.query.valid !== 'true') {
    return res.status(400).send('Invalid request'); // 注意return
  }
  next();
});

中间件的复用模式

通过封装中间件逻辑，可以实现跨路由的复用。

const requireAuth = (req, res, next) => {
  if (!req.user) {
    return res.redirect('/login');
  }
  next();
};

app.get('/account', requireAuth, (req, res) => {
  res.send('Account Page');
});

app.get('/settings', requireAuth, (req, res) => {
  res.send('Settings Page');
});

中间件的性能考量

不当的中间件顺序可能导致不必要的性能开销。

// 低效顺序示例
app.use(compression()); // 应该在静态文件中间件之后
app.use(express.static('public'));

// 正确顺序
app.use(express.static('public'));
app.use(compression());

中间件的调试技巧

调试中间件执行顺序时，可以添加标识符。

const debugMiddleware = (label) => (req, res, next) => {
  console.log(`Entering ${label}`);
  next();
  console.log(`Exiting ${label}`);
};

app.use(debugMiddleware('Logger'));
app.use('/api', debugMiddleware('API Logger'));