浅析Express中的路由与应用模式
1. 引言
Express是一个基于Node.js的轻量级web开发框架，具有体积小，使用灵活等特点。查看Express的源码，如果不计供使用的中间件，主体框架只有一千余行代码，非常简练。
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Express模型的核心为Express中定义的路由和路由器。分析Express源码可发现Express的路由提供多种灵活的应用模式。
我们首先介绍一下Express中的路由、路由器相关概念、结构及其特点，然后针对典型场景描述使用Express路由的四种应用模式。
2.Express中的路由与路由器
Express具有典型的MVC模型特征。我们将路由定义为一个二元组route=(path, endpoint)：其中path为HTTP请求的路径，endpoint为请求路径应映射到的端点（端点可视为处理该请求的实体）,则Express中的路由器负责将请求映射到对应端点进行处理。
Express中的路由器分为两种类型:
app类型的路由器常使用如下代码创建：
var express = require('express');
var app = express();router类型的路由器常使用如下代码创建:
var express = require('express');
var router = express.Router();app和router是形为function(request, response, next)形式的函数对象，使用app.verb()，router.verb()形式函数实现路由注册（路由注册本质上是一个观察者模式）。
app.verb()和router.verb()中的verb常使用use、get、post、put、delete、route等动词，不同动词管辖的HTTP请求方法范围不同，这些动词函数的参数形式常为(pathExp, handleCallback)形式：其中pathExp表示请求路径，可为正则表达式；handleCallback为路径映射处理函数。
app是Express框架所构建程序的请求处理入口，app可作为顶层路由器使用，在应用中也可挂载下级路由器（使用router对象）以实现分级路由。其间的关系可由下图表示：
考察如下代码：
app.use('/reports', router1);
router1.get('/queryMySQL/:id', queryMysqlData, handleQueryData);对于http请求URL“/reports/querymysql/1”，Express中的路由器将此请求路由到queryMysqlData函数处理。
3. Express中的路由应用模式
3.1. REST模式
对于一个使用restful风格的应用, 让我们想一想在不使用Express的时候如何在Node.js中处理rest请求，我们常常会写下如下示例代码：
var server = http.createServer(function (request, response) {
switch (request.url) {
case 'uri1'
handleUri1 (request, response);
break;
case ' uri2'
handleU ri2(request, response);
break;
case ' uri3'
handleU ri3 (request, response);
break;
case ' uri4'
handleU ri4 (request, response);
break;
...
default:
logToConsole('unknown path:' + path);
response.writeHead(404);
response.end("404 Not found");
break;
}
}Express将上面代码中对每个rest资源的操作(switch分支)转换为路由，路由中的路径为rest资源的URI，处理端点为function(request, response, next)形式、对rest资源的操作函数。
常使用app.route函数实现一个完整的restful接口，如下示例代码：
app.route('/uri1')
.get(function(req, res) {
handleGetUri1();
})
.post(function(req, res) {
handlePost Uri1 ();
})
.put(function(req, res) {
handlePut Uri 1();
})
.delete(function(req, res) {
handleDeleteUri 1();
});3.2. AOP模式
在处理不同路径的HTTP请求时，常常需要在请求处理前和处理后做一些通用操作，这种应用需求是一个典型的AOP应用要求。
Express中允许定义一个具有通配路径的路由，在调用其它路径的路由前会先调用该通配路径路由。此通配路径路由也成为其它路径路由切面的一个注入点，考察如下示例代码：
router.use(function timelog(req,res,next){
console.log("receive report request time is:",Date.now());
next(); //注意next函数的使用，必须声明该函数才能调用后继映射函数
});
router.get('/chart1', proxy({
target: 'http://127.0.0.1:8082',
changeOrigin: true,
pathRewrite: {
'^/reports/chart1': '/loadChart1'
}
}));
router.get('/querymysql/:id', queryMysqlData, handleQueryData);上述代码中，在执行router的'/chart1'路由和'/querymysql/:id'路由之前都会执行timelog函数，在日志中记录当前路由执行时间。
3.3. 责任链模式
在Node.js中，由于多使用异步函数，常会出现异步回调函数中嵌套异步回调函数的情形。当出现多重异步回调时,则代码会变得混乱和难以维护。
考察一个应用场景：应用需要在数据库中进行多次查询，并对多次查询的结果综合处理。若使用数据库提供的异步查询接口，则需要在前一个查询操作的回调函数中进行下一个查询操作，若写在一个回调函数中，代码显臃肿。
Express的一个路由可定义多个处理函数，这些处理函数可设计为链式调用，实现了责任链模式，考察如下代码：
app.get('/test',function(req,res,next){
handle1();
next();
},function(req,res,next){
handle2();
next();
},function(req,res,next){
handle3();
});上述代码中：handle1, handle2, handle3构成了一个处理责任链“handle1->handle2->handle3”，通过next函数指引链式调用。
Express中路由的责任链应用特性使得多重异步嵌套的代码变得清晰和优雅。
针对本节开始提到的数据库查询应用场景，下面的示例代码展示了责任链模式的应用特点。
router.get('/querymysql/:id', queryMysqlData, handleQueryData);
//查询mysql表中的数据
function queryMysqlData(req, res, next) {
if ("id" in req.params) {
dbpool.query(" select * from articles where id=?" ,[req.params.id], function (err, rows, fields) {
if (err) {
res.send(err.stack);
} else {
if (rows && rows.length > 0) {
console.log('The queried rows is: ', rows.length);
res.articles = rows;
next();
} else {
res.send("no query results!");
}
}
});
} else {
res.send("invalid query params!");
}
}
//处理查询mysql后得到的数据
function handleQueryData(req, res) {
if ("articles" in res) {
res.send("id:" + req.params.id + ";title:" + res.articles[0].title);
}else{
res.send("no query data handled!");
}
}3.4. 熔断器模式
上节提到的责任链模式本质上是一个逐级调用模型。在分布式服务架构（微服务架构）中，深度调用常常需要考虑调用可达性问题，即需要考虑某级调用会否一直不响应。调用可达性问题常使用熔断器模式，即在调用端设置一个熔断器，熔断条件产生时，熔断器发生熔断，返回给调用方调用失败信息。
考虑这样的应用场景：对于一些有处理时间要求的请求，当在指定时间内没有完成处理，需要向请求方返回处理失败信息。针对此应用场景，可在Express路由中设置超时熔断器，当处理超时，开启熔断器，通知请求方本次处理请求失败。
上述应用场景可使用如下示例代码应对：
app.get('/circuit',function(req, res, next){
var bt=setTimeout(function () {
next('route'); //触发熔断
},3000); //设置熔断时间为3秒
res.breakTimer = bt;
next();
},function(req,res,next){
handle2();
next();
},function(req,res,next){
handle3();
clearTimeout(res.breakTimer);//正常执行完毕，取消熔断定时器
});
app.get('/circuit ',function(req,res,next){
if(!res.finished){ //如果还没有响应，启动熔断
//返回给调用者熔断信息
res.send("breakCondition is true, notify the invoker.");
}
});4. 小结
本文介绍了Express框架中路由和路由器的概念、结构和特点，并针对典型应用场景归纳了REST、AOP、责任链、熔断器四种应用模式，可用于应用开发中的一些常用场景。
5. 参考文献
http://expressjs.com/
http://www.runoob.com/
当前题目：浅析Express中的路由与应用模式
URL地址：http://hbruida.cn/article/jspjsd.html
