Node 主要用在開發 Web 應用。這決定了使用 Node，往往離不開 Web 應用框架。
Koa 就是一種簡單好用的 Web 框架。它的特點是優雅、簡潔、表達力強、自由度高。本身程式碼只有1000多行，所有功能都通過外掛實現，很符合 Unix 哲學。
本文從零開始，循序漸進，教會你如何使用 Koa 寫出自己的 Web 應用。每一步都有簡潔易懂的示例，希望讓大家一看就懂。
零、準備
首先，檢查 Node 版本。
$ node -v v8.0.0
Koa 必須使用 7.6 以上的版本。如果你的版本低於這個要求，就要先升級 Node。
然後，克隆本文的配套示例庫。（如果不方便使用 Git，也可以下載 zip 檔案解壓。）
$ git clone https://github.com/ruanyf/koa-demos.git
接著，進入示例庫，安裝依賴。
$ cd koa-demos $ npm install
所有示例原始碼，都在 demos 目錄下面。
一、基本用法
1.1 架設 HTTP 服務
只要三行程式碼，就可以用 Koa 架設一個 HTTP 服務。
// demos/01.js const Koa = require('koa'); const app = new Koa(); app.listen(3000);
執行這個指令碼。
$ node demos/01.js
開啟瀏覽器，訪問 http://127.0.0.1:3000 。你會看到頁面顯示"Not Found"，表示沒有發現任何內容。這是因為我們並沒有告訴 Koa 應該顯示什麼內容。
1.2 Context 物件
Koa 提供一個 Context 物件，表示一次對話的上下文（包括 HTTP 請求和 HTTP 回覆）。通過加工這個物件，就可以控制返回給使用者的內容。
Context.response.body屬性就是傳送給使用者的內容。請看下面的例子（完整的程式碼看這裡）。
// demos/02.js const Koa = require('koa'); const app = new Koa(); const main = ctx => { ctx.response.body = 'Hello World'; }; app.use(main); app.listen(3000);
上面程式碼中，main函式用來設定ctx.response.body。然後，使用app.use方法載入main函式。
你可能已經猜到了，ctx.response代表 HTTP Response。同樣地，ctx.request代表 HTTP Request。
執行這個 demo。
$ node demos/02.js
訪問 http://127.0.0.1:3000 ，現在就可以看到"Hello World"了。
1.3 HTTP Response 的型別
Koa 預設的返回型別是text/plain，如果想返回其他型別的內容，可以先用ctx.request.accepts判斷一下，客戶端希望接受什麼資料（根據 HTTP Request 的Accept欄位），然後使用ctx.response.type指定返回型別。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/03.js const main = ctx => { if (ctx.request.accepts('xml')) { ctx.response.type = 'xml'; ctx.response.body = '<data>Hello World</data>'; } else if (ctx.request.accepts('json')) { ctx.response.type = 'json'; ctx.response.body = { data: 'Hello World' }; } else if (ctx.request.accepts('html')) { ctx.response.type = 'html'; ctx.response.body = '<p>Hello World</p>'; } else { ctx.response.type = 'text'; ctx.response.body = 'Hello World'; } };
執行這個 demo。
$ node demos/03.js
訪問 http://127.0.0.1:3000 ，現在看到的就是一個 XML 文件了。
1.4 網頁模板
實際開發中，返回給使用者的網頁往往都寫成模板檔案。我們可以讓 Koa 先讀取模板檔案，然後將這個模板返回給使用者。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/04.js const fs = require('fs'); const main = ctx => { ctx.response.type = 'html'; ctx.response.body = fs.createReadStream('./demos/template.html'); };
執行這個 Demo。
$ node demos/04.js
訪問 http://127.0.0.1:3000 ，看到的就是模板檔案的內容了。
二、路由
2.1 原生路由
網站一般都有多個頁面。通過ctx.request.path可以獲取使用者請求的路徑，由此實現簡單的路由。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/05.js const main = ctx => { if (ctx.request.path !== '/') { ctx.response.type = 'html'; ctx.response.body = '<a href="/">Index Page</a>'; } else { ctx.response.body = 'Hello World'; } };
執行這個 demo。
$ node demos/05.js
訪問 http://127.0.0.1:3000/about ，可以看到一個連結，點選後就跳到首頁。
2.2 koa-route 模組
原生路由用起來不太方便，我們可以使用封裝好的koa-route模組。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/06.js const route = require('koa-route'); const about = ctx => { ctx.response.type = 'html'; ctx.response.body = '<a href="/">Index Page</a>'; }; const main = ctx => { ctx.response.body = 'Hello World'; }; app.use(route.get('/', main)); app.use(route.get('/about', about));
上面程式碼中，根路徑/的處理函式是main，/about路徑的處理函式是about。
執行這個 demo。
$ node demos/06.js
訪問 http://127.0.0.1:3000/about ，效果與上一個例子完全相同。
2.3 靜態資源
如果網站提供靜態資源（圖片、字型、樣式表、指令碼......），為它們一個個寫路由就很麻煩，也沒必要。koa-static模組封裝了這部分的請求。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/12.js const path = require('path'); const serve = require('koa-static'); const main = serve(path.join(__dirname)); app.use(main);
執行這個 Demo。
$ node demos/12.js
訪問 http://127.0.0.1:3000/12.js，在瀏覽器裡就可以看到這個指令碼的內容。
2.4 重定向
有些場合，伺服器需要重定向（redirect）訪問請求。比如，使用者登陸以後，將他重定向到登陸前的頁面。ctx.response.redirect()方法可以發出一個302跳轉，將使用者導向另一個路由。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/13.js const redirect = ctx => { ctx.response.redirect('/'); ctx.response.body = '<a href="/">Index Page</a>'; }; app.use(route.get('/redirect', redirect));
執行這個 demo。
$ node demos/13.js
訪問 http://127.0.0.1:3000/redirect ，瀏覽器會將使用者導向根路由。
三、中介軟體
3.1 Logger 功能
Koa 的最大特色，也是最重要的一個設計，就是中介軟體（middleware）。為了理解中介軟體，我們先看一下 Logger （列印日誌）功能的實現。
最簡單的寫法就是在main函式裡面增加一行（完整程式碼看這裡）。
// demos/07.js const main = ctx => { console.log(`${Date.now()} ${ctx.request.method} ${ctx.request.url}`); ctx.response.body = 'Hello World'; };
執行這個 Demo。
$ node demos/07.js
訪問 http://127.0.0.1:3000 ，命令列就會輸出日誌。
1502144902843 GET /
3.2 中介軟體的概念
上一個例子裡面的 Logger 功能，可以拆分成一個獨立函式（完整程式碼看這裡）。
// demos/08.js const logger = (ctx, next) => { console.log(`${Date.now()} ${ctx.request.method} ${ctx.request.url}`); next(); } app.use(logger);
像上面程式碼中的logger函式就叫做"中介軟體"（middleware），因為它處在 HTTP Request 和 HTTP Response 中間，用來實現某種中間功能。app.use()用來載入中介軟體。
基本上，Koa 所有的功能都是通過中介軟體實現的，前面例子裡面的main也是中介軟體。每個中介軟體預設接受兩個引數，第一個引數是 Context 物件，第二個引數是next函式。只要呼叫next函式，就可以把執行權轉交給下一個中介軟體。
執行這個 demo。
$ node demos/08.js
訪問 http://127.0.0.1:3000 ，命令列視窗會顯示與上一個例子相同的日誌輸出。
3.3 中介軟體棧
多箇中介軟體會形成一個棧結構（middle stack），以"先進後出"（first-in-last-out）的順序執行。
- 最外層的中介軟體首先執行。
- 呼叫
next函式，把執行權交給下一個中介軟體。- ...
- 最內層的中介軟體最後執行。
- 執行結束後，把執行權交回上一層的中介軟體。
- ...
- 最外層的中介軟體收回執行權之後，執行
next函式後面的程式碼。
請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/09.js const one = (ctx, next) => { console.log('>> one'); next(); console.log('<< one'); } const two = (ctx, next) => { console.log('>> two'); next(); console.log('<< two'); } const three = (ctx, next) => { console.log('>> three'); next(); console.log('<< three'); } app.use(one); app.use(two); app.use(three);
執行這個 demo。
$ node demos/09.js
訪問 http://127.0.0.1:3000 ，命令列視窗會有如下輸出。
>> one >> two >> three << three << two << one
如果中介軟體內部沒有呼叫next函式，那麼執行權就不會傳遞下去。作為練習，你可以將two函式裡面next()這一行註釋掉再執行，看看會有什麼結果。
3.4 非同步中介軟體
迄今為止，所有例子的中介軟體都是同步的，不包含非同步操作。如果有非同步操作（比如讀取資料庫），中介軟體就必須寫成 async 函式。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/10.js const fs = require('fs.promised'); const Koa = require('koa'); const app = new Koa(); const main = async function (ctx, next) { ctx.response.type = 'html'; ctx.response.body = await fs.readFile('./demos/template.html', 'utf8'); }; app.use(main); app.listen(3000);
上面程式碼中，fs.readFile是一個非同步操作，必須寫成await fs.readFile()，然後中介軟體必須寫成 async 函式。
執行這個 demo。
$ node demos/10.js
訪問 http://127.0.0.1:3000 ，就可以看到模板檔案的內容。
3.5 中介軟體的合成
koa-compose模組可以將多箇中介軟體合成為一個。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/11.js const compose = require('koa-compose'); const logger = (ctx, next) => { console.log(`${Date.now()} ${ctx.request.method} ${ctx.request.url}`); next(); } const main = ctx => { ctx.response.body = 'Hello World'; }; const middlewares = compose([logger, main]); app.use(middlewares);
執行這個 demo。
$ node demos/11.js
訪問 http://127.0.0.1:3000 ，就可以在命令列視窗看到日誌資訊。
四、錯誤處理
4.1 500 錯誤
如果程式碼執行過程中發生錯誤，我們需要把錯誤資訊返回給使用者。HTTP 協定約定這時要返回500狀態碼。Koa 提供了ctx.throw()方法，用來丟擲錯誤，ctx.throw(500)就是丟擲500錯誤。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/14.js const main = ctx => { ctx.throw(500); };
執行這個 demo。
$ node demos/14.js
訪問 http://127.0.0.1:3000，你會看到一個500錯誤頁"Internal Server Error"。
4.2 404錯誤
如果將ctx.response.status設定成404，就相當於ctx.throw(404)，返回404錯誤。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/15.js const main = ctx => { ctx.response.status = 404; ctx.response.body = 'Page Not Found'; };
執行這個 demo。
$ node demos/15.js
訪問 http://127.0.0.1:3000 ，你就看到一個404頁面"Page Not Found"。
4.3 處理錯誤的中介軟體
為了方便處理錯誤，最好使用try...catch將其捕獲。但是，為每個中介軟體都寫try...catch太麻煩，我們可以讓最外層的中介軟體，負責所有中介軟體的錯誤處理。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/16.js const handler = async (ctx, next) => { try { await next(); } catch (err) { ctx.response.status = err.statusCode || err.status || 500; ctx.response.body = { message: err.message }; } }; const main = ctx => { ctx.throw(500); }; app.use(handler); app.use(main);
執行這個 demo。
$ node demos/16.js
訪問 http://127.0.0.1:3000 ，你會看到一個500頁，裡面有報錯提示 {"message":"Internal Server Error"}。
4.4 error 事件的監聽
執行過程中一旦出錯，Koa 會觸發一個error事件。監聽這個事件，也可以處理錯誤。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/17.js const main = ctx => { ctx.throw(500); }; app.on('error', (err, ctx) => console.error('server error', err); );
執行這個 demo。
$ node demos/17.js
訪問 http://127.0.0.1:3000 ，你會在命令列視窗看到"server error xxx"。
4.5 釋放 error 事件
需要注意的是，如果錯誤被try...catch捕獲，就不會觸發error事件。這時，必須呼叫ctx.app.emit()，手動釋放error事件，才能讓監聽函式生效。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/18.js` const handler = async (ctx, next) => { try { await next(); } catch (err) { ctx.response.status = err.statusCode || err.status || 500; ctx.response.type = 'html'; ctx.response.body = '<p>Something wrong, please contact administrator.</p>'; ctx.app.emit('error', err, ctx); } }; const main = ctx => { ctx.throw(500); }; app.on('error', function(err) { console.log('logging error ', err.message); console.log(err); });
上面程式碼中，main函式丟擲錯誤，被handler函式捕獲。catch程式碼塊裡面使用ctx.app.emit()手動釋放error事件，才能讓監聽函式監聽到。
執行這個 demo。
$ node demos/18.js
訪問 http://127.0.0.1:3000 ，你會在命令列視窗看到logging error。
五、Web App 的功能
5.1 Cookies
ctx.cookies用來讀寫 Cookie。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/19.js const main = function(ctx) { const n = Number(ctx.cookies.get('view') || 0) + 1; ctx.cookies.set('view', n); ctx.response.body = n + ' views'; }
執行這個 demo。
$ node demos/19.js
訪問 http://127.0.0.1:3000 ，你會看到1 views。重新整理一次頁面，就變成了2 views。再重新整理，每次都會計數增加1。
5.2 表單
Web 應用離不開處理表單。本質上，表單就是 POST 方法傳送到伺服器的鍵值對。koa-body模組可以用來從 POST 請求的資料體裡面提取鍵值對。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/20.js const koaBody = require('koa-body'); const main = async function(ctx) { const body = ctx.request.body; if (!body.name) ctx.throw(400, '.name required'); ctx.body = { name: body.name }; }; app.use(koaBody());
執行這個 demo。
$ node demos/20.js
開啟另一個命令列視窗，執行下面的命令。
$ curl -X POST --data "name=Jack" 127.0.0.1:3000 {"name":"Jack"} $ curl -X POST --data "name" 127.0.0.1:3000 name required
上面程式碼使用 POST 方法向伺服器傳送一個鍵值對，會被正確解析。如果傳送的資料不正確，就會收到錯誤提示。
2.3 檔案上傳
koa-body模組還可以用來處理檔案上傳。請看下面的例子（完整程式碼看這裡）。
// demos/21.js const os = require('os'); const path = require('path'); const koaBody = require('koa-body'); const main = async function(ctx) { const tmpdir = os.tmpdir(); const filePaths = []; const files = ctx.request.body.files || {}; for (let key in files) { const file = files[key]; const filePath = path.join(tmpdir, file.name); const reader = fs.createReadStream(file.path); const writer = fs.createWriteStream(filePath); reader.pipe(writer); filePaths.push(filePath); } ctx.body = filePaths; }; app.use(koaBody({ multipart: true }));
執行這個 demo。
$ node demos/21.js
開啟另一個命令列視窗，執行下面的命令，上傳一個檔案。注意，/path/to/file要更換為真實的檔案路徑。
$ curl --form upload=@/path/to/file http://127.0.0.1:3000 ["/tmp/file"]
六、參考連結
（完）