koa2开发入门

一.koa2入门

1.创建koa2工程

首先，我们创建一个目录hello-koa并作为工程目录用VS Code打开。然后，我们创建app.js，输入以下代码：

// 导入koa，和koa 1.x不同，在koa2中，我们导入的是一个class，因此用大写的Koa表示:
const Koa = require('koa');

// 创建一个Koa对象表示web app本身:
const app = new Koa();

// 对于任何请求，app将调用该异步函数处理请求：
app.use(async (ctx, next) => {
    await next();
    ctx.response.type = 'text/html';
    ctx.response.body = '<h1>Hello, koa2!</h1>';
});

// 在端口3000监听:
app.listen(3000);
console.log('app started at port 3000...');

对于每一个http请求，koa将调用我们传入的异步函数来处理：

async (ctx, next) => {
    await next();
    // 设置response的Content-Type:
    ctx.response.type = 'text/html';
    // 设置response的内容:
    ctx.response.body = '<h1>Hello, koa2!</h1>';
}

其中，参数ctx是由koa传入的封装了request和response的变量，我们可以通过它访问request和response，next是koa传入的将要处理的下一个异步函数。

上面的异步函数中，我们首先用await next();处理下一个异步函数，然后，设置response的Content-Type和内容。

由async标记的函数称为异步函数，在异步函数中，可以用await调用另一个异步函数，这两个关键字将在ES7中引入。

现在我们遇到第一个问题：koa这个包怎么装，app.js才能正常导入它？

方法一：可以用npm命令直接安装koa。先打开命令提示符，务必把当前目录切换到hello-koa这个目录，然后执行命令：

C:\...\hello-koa> npm install koa@2.0.0

npm会把koa2以及koa2依赖的所有包全部安装到当前目录的node_modules目录下。

方法二：在hello-koa这个目录下创建一个package.json，这个文件描述了我们的hello-koa工程会用到哪些包。完整的文件内容如下：

{
    "name": "hello-koa2",
    "version": "1.0.0",
    "description": "Hello Koa 2 example with async",
    "main": "app.js",
    "scripts": {
        "start": "node app.js"
    },
    "keywords": [
        "koa",
        "async"
    ],
    "author": "Michael Liao",
    "license": "Apache-2.0",
    "repository": {
        "type": "git",
        "url": "https://github.com/michaelliao/learn-javascript.git"
    },
    "dependencies": {
        "koa": "2.0.0"
    }
}

其中，dependencies描述了我们的工程依赖的包以及版本号。其他字段均用来描述项目信息，可任意填写。

然后，我们在hello-koa目录下执行npm install就可以把所需包以及依赖包一次性全部装好：

C:\...\hello-koa> npm install

很显然，第二个方法更靠谱，因为我们只要在package.json正确设置了依赖，npm就会把所有用到的包都装好。

注意，任何时候都可以直接删除整个node_modules目录，因为用npm install命令可以完整地重新下载所有依赖。并且，这个目录不应该被放入版本控制中。

现在，我们的工程结构如下：

hello-koa/
|
+- .vscode/
|  |
|  +- launch.json <-- VSCode 配置文件
|
+- app.js <-- 使用koa的js
|
+- package.json <-- 项目描述文件
|
+- node_modules/ <-- npm安装的所有依赖包

紧接着，我们在package.json中添加依赖包：

"dependencies": {
    "koa": "2.0.0"
}

然后使用npm install命令安装后，在VS Code中执行app.js，调试控制台输出如下：

node --debug-brk=40645 --nolazy app.js
Debugger listening on port 40645
app started at port 3000...

我们打开浏览器，输入http://localhost:3000，即可看到效果：

还可以直接用命令node app.js在命令行启动程序，或者用npm start启动。npm start命令会让npm执行定义在package.json文件中的start对应命令：

"scripts": {
    "start": "node app.js"
}

2.koa middleware

让我们再仔细看看koa的执行逻辑。核心代码是：

app.use(async (ctx, next) => {
    await next();
    ctx.response.type = 'text/html';
    ctx.response.body = '<h1>Hello, koa2!</h1>';
});

每收到一个http请求，koa就会调用通过app.use()注册的async函数，并传入ctx和next参数。

我们可以对ctx操作，并设置返回内容。但是为什么要调用await next()？

原因是koa把很多async函数组成一个处理链，每个async函数都可以做一些自己的事情，然后用await next()来调用下一个async函数。我们把每个async函数称为middleware，这些middleware可以组合起来，完成很多有用的功能。

例如，可以用以下3个middleware组成处理链，依次打印日志，记录处理时间，输出HTML：

// 导入koa，和koa 1.x不同，在koa2中，我们导入的是一个class，因此用大写的Koa表示:
const Koa = require('koa');

// 创建一个Koa对象表示web app本身:
const app = new Koa();

app.use(async (ctx, next) => {
    console.log(`${ctx.request.method} ${ctx.request.url}`); // 打印URL
    await next(); // 调用下一个middleware
});

app.use(async (ctx, next) => {
    const start = new Date().getTime(); // 当前时间
    await next(); // 调用下一个middleware
    const ms = new Date().getTime() - start; // 耗费时间
    console.log(`Time: ${ms}ms`); // 打印耗费时间
});

app.use(async (ctx, next) => {
    await next();
    ctx.response.type = 'text/html';
    ctx.response.body = '<h1>Hello, koa2!</h1>';
});

// 在端口3000监听:
app.listen(3000);
console.log('app started at port 3000...');

middleware的顺序很重要，也就是调用app.use()的顺序决定了middleware的顺序。

此外，如果一个middleware没有调用await next()，会怎么办？答案是后续的middleware将不再执行了。这种情况也很常见，例如，一个检测用户权限的middleware可以决定是否继续处理请求，还是直接返回403错误：

app.use(async (ctx, next) => {
    if (await checkUserPermission(ctx)) {
        await next();
    } else {
        ctx.response.status = 403;
    }
});

理解了middleware，我们就已经会用koa了！

最后注意ctx对象有一些简写的方法，例如ctx.url相当于ctx.request.url，ctx.type相当于ctx.response.type。

二.处理URL

在hello-koa工程中，我们处理http请求一律返回相同的HTML，这样虽然非常简单，但是用浏览器一测，随便输入任何URL都会返回相同的网页。

正常情况下，我们应该对不同的URL调用不同的处理函数，这样才能返回不同的结果。例如像这样写：

app.use(async (ctx, next) => {
    if (ctx.request.path === '/') {
        ctx.response.body = 'index page';
    } else {
        await next();
    }
});

app.use(async (ctx, next) => {
    if (ctx.request.path === '/test') {
        ctx.response.body = 'TEST page';
    } else {
        await next();
    }
});

app.use(async (ctx, next) => {
    if (ctx.request.path === '/error') {
        ctx.response.body = 'ERROR page';
    } else {
        await next();
    }
});

这么写是可以运行的，但是好像有点蠢。

应该有一个能集中处理URL的middleware，它根据不同的URL调用不同的处理函数，这样，我们才能专心为每个URL编写处理函数。

1.koa-router

为了处理URL，我们需要引入koa-router这个middleware，让它负责处理URL映射。

我们把上一节的hello-koa工程复制一份，重命名为url-koa。

先在package.json中添加依赖项：

"koa-router": "7.0.0"

然后用npm install安装。

接下来，我们修改app.js，使用koa-router来处理URL：

const Koa = require('koa');

// 注意require('koa-router')返回的是函数:
const router = require('koa-router')();

const app = new Koa();

// log request URL:
app.use(async (ctx, next) => {
    console.log(`Process ${ctx.request.method} ${ctx.request.url}...`);
    await next();
});

// add url-route:
router.get('/hello/:name', async (ctx, next) => {
    var name = ctx.params.name;
    ctx.response.body = `<h1>Hello, ${name}!</h1>`;
});

router.get('/', async (ctx, next) => {
    ctx.response.body = '<h1>Index</h1>';
});

// add router middleware:
app.use(router.routes());

app.listen(3000);
console.log('app started at port 3000...');

注意导入koa-router的语句最后的()是函数调用：

const router = require('koa-router')();

相当于：

const fn_router = require('koa-router');
const router = fn_router();

然后，我们使用router.get('/path', async fn)来注册一个GET请求。可以在请求路径中使用带变量的/hello/:name，变量可以通过ctx.params.name访问。

再运行app.js，我们就可以测试不同的URL：

输入首页：http://localhost:3000/

输入：http://localhost:3000/hello/koa

2.处理post请求

用router.get('/path', async fn)处理的是get请求。如果要处理post请求，可以用router.post('/path', async fn)。

用post请求处理URL时，我们会遇到一个问题：post请求通常会发送一个表单，或者JSON，它作为request的body发送，但无论是Node.js提供的原始request对象，还是koa提供的request对象，都不提供解析request的body的功能！

所以，我们又需要引入另一个middleware来解析原始request请求，然后，把解析后的参数，绑定到ctx.request.body中。

koa-bodyparser就是用来干这个活的。

我们在package.json中添加依赖项：

"koa-bodyparser": "3.2.0"

然后使用npm install安装。

下面，修改app.js，引入koa-bodyparser：

const bodyParser = require('koa-bodyparser');

在合适的位置加上：

app.use(bodyParser());

由于middleware的顺序很重要，这个koa-bodyparser必须在router之前被注册到app对象上。

现在我们就可以处理post请求了。写一个简单的登录表单：

const Koa = require('koa');

// 注意require('koa-router')返回的是函数:
const router = require('koa-router')();
const bodyParser = require('koa-bodyparser');

const app = new Koa();

// log request URL:
app.use(async (ctx, next) => {
    console.log(`Process ${ctx.request.method} ${ctx.request.url}...`);
    await next();
});

// add url-route:
router.get('/hello/:name', async (ctx, next) => {
    var name = ctx.params.name;
    ctx.response.body = `<h1>Hello, ${name}!</h1>`;
});

router.get('/', async (ctx, next) => {
    ctx.response.body = `<h1>Index</h1>
        <form action="/signin" method="post">
            <p>Name: <input name="name" value="koa"></p>
            <p>Password: <input name="password" type="password"></p>
            <p><input type="submit" value="Submit"></p>
        </form>`;
});

router.post('/signin', async (ctx, next) => {
    var
        name = ctx.request.body.name || '',
        password = ctx.request.body.password || '';
    console.log(`signin with name: ${name}, password: ${password}`);
    if (name === 'koa' && password === '12345') {
        ctx.response.body = `<h1>Welcome, ${name}!</h1>`;
    } else {
        ctx.response.body = `<h1>Login failed!</h1>
        <p><a href="/">Try again</a></p>`;
    }
});

router.get('/', async (ctx, next) => {
    ctx.response.body = '<h1>Index</h1>';
});

// add router middleware:
app.use(bodyParser());
app.use(router.routes());

app.listen(3000);
console.log('app started at port 3000...');

注意到我们用var name = ctx.request.body.name || ''拿到表单的name字段，如果该字段不存在，默认值设置为''。

类似的，put、delete、head请求也可以由router处理。

3.重构

现在，我们已经可以处理不同的URL了，但是看看app.js，总觉得还是有点不对劲。

所有的URL处理函数都放到app.js里显得很乱，而且，每加一个URL，就需要修改app.js。随着URL越来越多，app.js就会越来越长。

如果能把URL处理函数集中到某个js文件，或者某几个js文件中就好了，然后让app.js自动导入所有处理URL的函数。这样，代码一分离，逻辑就显得清楚了。最好是这样：

url2-koa/
|
+- .vscode/
|  |
|  +- launch.json <-- VSCode 配置文件
|
+- controllers/
|  |
|  +- login.js <-- 处理login相关URL
|  |
|  +- users.js <-- 处理用户管理相关URL
|
+- app.js <-- 使用koa的js
|
+- package.json <-- 项目描述文件
|
+- node_modules/ <-- npm安装的所有依赖包

于是我们把url-koa复制一份，重命名为url2-koa，准备重构这个项目。

我们先在controllers目录下编写index.js：

var fn_index = async (ctx, next) => {
    ctx.response.body = `<h1>Index</h1>
        <form action="/signin" method="post">
            <p>Name: <input name="name" value="koa"></p>
            <p>Password: <input name="password" type="password"></p>
            <p><input type="submit" value="Submit"></p>
        </form>`;
};

var fn_signin = async (ctx, next) => {
    var
        name = ctx.request.body.name || '',
        password = ctx.request.body.password || '';
    console.log(`signin with name: ${name}, password: ${password}`);
    if (name === 'koa' && password === '12345') {
        ctx.response.body = `<h1>Welcome, ${name}!</h1>`;
    } else {
        ctx.response.body = `<h1>Login failed!</h1>
        <p><a href="/">Try again</a></p>`;
    }
};

module.exports = {
    'GET /': fn_index,
    'POST /signin': fn_signin
};

这个index.js通过module.exports把两个URL处理函数暴露出来。

类似的，hello.js把一个URL处理函数暴露出来：

var fn_hello = async (ctx, next) => {
    var name = ctx.params.name;
    ctx.response.body = `<h1>Hello, ${name}!</h1>`;
};

module.exports = {
    'GET /hello/:name': fn_hello
};

现在，我们修改app.js，让它自动扫描controllers目录，找到所有js文件，导入，然后注册每个URL：

// 先导入fs模块，然后用readdirSync列出文件
// 这里可以用sync是因为启动时只运行一次，不存在性能问题:
var files = fs.readdirSync(__dirname + '/controllers');

// 过滤出.js文件:
var js_files = files.filter((f)=>{
    return f.endsWith('.js');
});

// 处理每个js文件:
for (var f of js_files) {
    console.log(`process controller: ${f}...`);
    // 导入js文件:
    let mapping = require(__dirname + '/controllers/' + f);
    for (var url in mapping) {
        if (url.startsWith('GET ')) {
            // 如果url类似"GET xxx":
            var path = url.substring(4);
            router.get(path, mapping[url]);
            console.log(`register URL mapping: GET ${path}`);
        } else if (url.startsWith('POST ')) {
            // 如果url类似"POST xxx":
            var path = url.substring(5);
            router.post(path, mapping[url]);
            console.log(`register URL mapping: POST ${path}`);
        } else {
            // 无效的URL:
            console.log(`invalid URL: ${url}`);
        }
    }
}

如果上面的大段代码看起来还是有点费劲，那就把它拆成更小单元的函数：

function addMapping(router, mapping) {
    for (var url in mapping) {
        if (url.startsWith('GET ')) {
            var path = url.substring(4);
            router.get(path, mapping[url]);
            console.log(`register URL mapping: GET ${path}`);
        } else if (url.startsWith('POST ')) {
            var path = url.substring(5);
            router.post(path, mapping[url]);
            console.log(`register URL mapping: POST ${path}`);
        } else {
            console.log(`invalid URL: ${url}`);
        }
    }
}

function addControllers(router) {
    var files = fs.readdirSync(__dirname + '/controllers');
    var js_files = files.filter((f) => {
        return f.endsWith('.js');
    });

    for (var f of js_files) {
        console.log(`process controller: ${f}...`);
        let mapping = require(__dirname + '/controllers/' + f);
        addMapping(router, mapping);
    }
}

addControllers(router);

确保每个函数功能非常简单，一眼能看明白，是代码可维护的关键。

4.Controller Middleware

最后，我们把扫描controllers目录和创建router的代码从app.js中提取出来，作为一个简单的middleware使用，命名为controller.js：

const fs = require('fs');

function addMapping(router, mapping) {
    ...
}

function addControllers(router, dir) {
    ...
}

module.exports = function (dir) {
    let
        controllers_dir = dir || 'controllers', // 如果不传参数，扫描目录默认为'controllers'
        router = require('koa-router')();
    addControllers(router, controllers_dir);
    return router.routes();
};

完整内容如下：

const fs = require('fs');

function addMapping(router, mapping) {
    for (var url in mapping) {
        if (url.startsWith('GET ')) {
            var path = url.substring(4);
            router.get(path, mapping[url]);
            console.log(`register URL mapping: GET ${path}`);
        } else if (url.startsWith('POST ')) {
            var path = url.substring(5);
            router.post(path, mapping[url]);
            console.log(`register URL mapping: POST ${path}`);
        } else {
            console.log(`invalid URL: ${url}`);
        }
    }
}

function addControllers(router) {
    var files = fs.readdirSync(__dirname + '/controllers');
    var js_files = files.filter((f) => {
        return f.endsWith('.js');
    });

    for (var f of js_files) {
        console.log(`process controller: ${f}...`);
        let mapping = require(__dirname + '/controllers/' + f);
        addMapping(router, mapping);
    }
}

module.exports = function (dir) {
    let
        controllers_dir = dir || 'controllers', // 如果不传参数，扫描目录默认为'controllers'
        router = require('koa-router')();
    addControllers(router, controllers_dir);
    return router.routes();
};

这样一来，我们在app.js的代码又简化了：

...

// 导入controller middleware:
const controller = require('./controller');

...

// 使用middleware:
app.use(controller());

...

完整内容如下所示：

// 导入koa，和koa 1.x不同，在koa2中，我们导入的是一个class，因此用大写的Koa表示:
const Koa = require('koa');
const bodyParser = require('koa-bodyparser');

// 创建一个Koa对象表示web app本身:
const app = new Koa();

// 导入controller middleware:
const controller = require('./controller');

// 使用middleware:
app.use(bodyParser());
app.use(controller());

// 在端口3000监听:
app.listen(3000);
console.log('app started at port 3000...');

经过重新整理后的工程url2-koa目前具备非常好的模块化，所有处理URL的函数按功能组存放在controllers目录，今后我们也只需要不断往这个目录下加东西就可以了，app.js保持不变。

三.使用Nunjucks

Nunjucks是什么东东？其实它是一个模板引擎。

那什么是模板引擎？

模板引擎就是基于模板配合数据构造出字符串输出的一个组件。比如下面的函数就是一个模板引擎：

function examResult (data) {
    return `${data.name}同学一年级期末考试语文${data.chinese}分，数学${data.math}分，位于年级第${data.ranking}名。`
}

如果我们输入数据如下：

examResult({
    name: '小明',
    chinese: 78,
    math: 87,
    ranking: 999
});

该模板引擎把模板字符串里面对应的变量替换以后，就可以得到以下输出：

小明同学一年级期末考试语文78分，数学87分，位于年级第999名。

模板引擎最常见的输出就是输出网页，也就是HTML文本。当然，也可以输出任意格式的文本，比如Text，XML，Markdown等等。

有同学要问了：既然JavaScript的模板字符串可以实现模板功能，那为什么我们还需要另外的模板引擎？

因为JavaScript的模板字符串必须写在JavaScript代码中，要想写出新浪首页这样复杂的页面，是非常困难的。

输出HTML有几个特别重要的问题需要考虑：

a.转义

对特殊字符要转义，避免受到XSS攻击。比如，如果变量name的值不是小明，而是小明<script>...</script>，模板引擎输出的HTML到了浏览器，就会自动执行恶意JavaScript代码。

b.格式化

对不同类型的变量要格式化，比如，货币需要变成12,345.00这样的格式，日期需要变成2016-01-01这样的格式。

c.简单逻辑

模板还需要能执行一些简单逻辑，比如，要按条件输出内容，需要if实现如下输出：

{{ name }}同学，
{% if score >= 90 %}
    成绩优秀，应该奖励
{% elif score >=60 %}
    成绩良好，继续努力
{% else %}
    不及格，建议回家打屁股
{% endif %}

所以，我们需要一个功能强大的模板引擎，来完成页面输出的功能。

1.Nunjucks

我们选择Nunjucks作为模板引擎。Nunjucks是Mozilla开发的一个纯JavaScript编写的模板引擎，既可以用在Node环境下，又可以运行在浏览器端。但是，主要还是运行在Node环境下，因为浏览器端有更好的模板解决方案，例如MVVM框架。

如果你使用过Python的模板引擎jinja2，那么使用Nunjucks就非常简单，两者的语法几乎是一模一样的，因为Nunjucks就是用JavaScript重新实现了jinjia2。

从上面的例子我们可以看到，虽然模板引擎内部可能非常复杂，但是使用一个模板引擎是非常简单的，因为本质上我们只需要构造这样一个函数：

function render(view, model) {
    // TODO:...
}

其中，view是模板的名称（又称为视图），因为可能存在多个模板，需要选择其中一个。model就是数据，在JavaScript中，它就是一个简单的Object。render函数返回一个字符串，就是模板的输出。

下面我们来使用Nunjucks这个模板引擎来编写几个HTML模板，并且用实际数据来渲染模板并获得最终的HTML输出。

我们创建一个use-nunjucks的VS Code工程结构如下：

use-nunjucks/
|
+- .vscode/
|  |
|  +- launch.json <-- VSCode 配置文件
|
+- views/
|  |
|  +- hello.html <-- HTML模板文件
|
+- app.js <-- 入口js
|
+- package.json <-- 项目描述文件
|
+- node_modules/ <-- npm安装的所有依赖包

其中，模板文件存放在views目录中。

我们先在package.json中添加nunjucks的依赖：

"nunjucks": "2.4.2"

注意，模板引擎是可以独立使用的，并不需要依赖koa。用npm install安装所有依赖包。

紧接着，我们要编写使用Nunjucks的函数render。怎么写？方法是查看Nunjucks的官方文档，仔细阅读后，在app.js中编写代码如下：

const nunjucks = require('nunjucks');

function createEnv(path, opts) {
    var
        autoescape = opts.autoescape === undefined ? true : opts.autoescape,
        noCache = opts.noCache || false,
        watch = opts.watch || false,
        throwOnUndefined = opts.throwOnUndefined || false,
        env = new nunjucks.Environment(
            new nunjucks.FileSystemLoader('views', {
                noCache: noCache,
                watch: watch,
            }), {
                autoescape: autoescape,
                throwOnUndefined: throwOnUndefined
            });
    if (opts.filters) {
        for (var f in opts.filters) {
            env.addFilter(f, opts.filters[f]);
        }
    }
    return env;
}

var env = createEnv('views', {
    watch: true,
    filters: {
        hex: function (n) {
            return '0x' + n.toString(16);
        }
    }
});

var s = env.render('hello.html', { name: '小明' });
console.log(s);

var s2 = env.render('hello.html', { name: '<script>alert("小明")</script>' });
console.log(s2);

var s3 = env.render('list.html', { fruits: ['apple', 'orange', 'banana'] });
console.log(s3);

console.log(env.render('extend.html', {
    header: 'Hello',
    body: 'bla bla bla...'
}));

变量env就表示Nunjucks模板引擎对象，它有一个render(view, model)方法，正好传入view和model两个参数，并返回字符串。

创建env需要的参数可以查看文档获知。我们用autoescape = opts.autoescape && true这样的代码给每个参数加上默认值，最后使用new nunjucks.FileSystemLoader('views')创建一个文件系统加载器，从views目录读取模板。

我们编写一个hello.html模板文件，放到views目录下，内容如下：

<h1>Hello {{ name }}</h1>

然后，我们就可以用下面的代码来渲染这个模板：

var s = env.render('hello.html', { name: '小明' });
console.log(s);

获得输出如下：

<h1>Hello 小明</h1>

咋一看，这和使用JavaScript模板字符串没啥区别嘛。不过，试试：

var s = env.render('hello.html', { name: '<script>alert("小明")</script>' });
console.log(s);

获得输出如下：

<h1>Hello &lt;script&gt;alert("小明")&lt;/script&gt;</h1>

这样就避免了输出恶意脚本。

此外，可以使用Nunjucks提供的功能强大的tag，编写条件判断、循环等功能，例如：

<!-- 循环输出名字 -->
<body>
    <h3>Fruits List</h3>
    {% for f in fruits %}
    <p>{{ f }}</p>
    {% endfor %}
</body>

Nunjucks模板引擎最强大的功能在于模板的继承。仔细观察各种网站可以发现，网站的结构实际上是类似的，头部、尾部都是固定格式，只有中间页面部分内容不同。如果每个模板都重复头尾，一旦要修改头部或尾部，那就需要改动所有模板。

更好的方式是使用继承。先定义一个基本的网页框架base.html：

<html><body>
{% block header %} <h3>Unnamed</h3> {% endblock %}
{% block body %} <div>No body</div> {% endblock %}
{% block footer %} <div>copyright</div> {% endblock %}
</body>

base.html定义了三个可编辑的块，分别命名为header、body和footer。子模板可以有选择地对块进行重新定义：

{% extends 'base.html' %}

{% block header %}<h1>{{ header }}</h1>{% endblock %}

{% block body %}<p>{{ body }}</p>{% endblock %}

然后，我们对子模板进行渲染：

console.log(env.render('extend.html', {
    header: 'Hello',
    body: 'bla bla bla...'
}));

输出HTML如下：

<html><body>
<h1>Hello</h1>
<p>bla bla bla...</p>
<div>copyright</div> <-- footer没有重定义，所以仍使用父模板的内容
</body>

2.性能

最后我们要考虑一下Nunjucks的性能。

对于模板渲染本身来说，速度是非常非常快的，因为就是拼字符串嘛，纯CPU操作。

性能问题主要出现在从文件读取模板内容这一步。这是一个IO操作，在Node.js环境中，我们知道，单线程的JavaScript最不能忍受的就是同步IO，但Nunjucks默认就使用同步IO读取模板文件。

好消息是Nunjucks会缓存已读取的文件内容，也就是说，模板文件最多读取一次，就会放在内存中，后面的请求是不会再次读取文件的，只要我们指定了noCache: false这个参数。

在开发环境下，可以关闭cache，这样每次重新加载模板，便于实时修改模板。在生产环境下，一定要打开cache，这样就不会有性能问题。

Nunjucks也提供了异步读取的方式，但是这样写起来很麻烦，有简单的写法我们就不会考虑复杂的写法。保持代码简单是可维护性的关键。

四.使用MVC

1.MVC

我们已经可以用koa处理不同的URL，还可以用Nunjucks渲染模板。现在，是时候把这两者结合起来了！

当用户通过浏览器请求一个URL时，koa将调用某个异步函数处理该URL。在这个异步函数内部，我们用一行代码：

ctx.render('home.html', { name: 'Michael' });

通过Nunjucks把数据用指定的模板渲染成HTML，然后输出给浏览器，用户就可以看到渲染后的页面了：

这就是传说中的MVC：Model-View-Controller，中文名“模型-视图-控制器”。

异步函数是C：Controller，Controller负责业务逻辑，比如检查用户名是否存在，取出用户信息等等；

包含变量{{ name }}的模板就是V：View，View负责显示逻辑，通过简单地替换一些变量，View最终输出的就是用户看到的HTML。

MVC中的Model在哪？Model是用来传给View的，这样View在替换变量的时候，就可以从Model中取出相应的数据。

上面的例子中，Model就是一个JavaScript对象：

{ name: 'Michael' }

下面，我们根据原来的url2-koa创建工程view-koa，把koa2、Nunjucks整合起来，然后，把原来直接输出字符串的方式，改为ctx.render(view, model)的方式。

工程view-koa结构如下：

view-koa/
|
+- .vscode/
|  |
|  +- launch.json <-- VSCode 配置文件
|
+- controllers/ <-- Controller
|
+- views/ <-- html模板文件
|
+- static/ <-- 静态资源文件
|
+- controller.js <-- 扫描注册Controller
|
+- app.js <-- 使用koa的js
|
+- package.json <-- 项目描述文件
|
+- node_modules/ <-- npm安装的所有依赖包

在package.json中，我们将要用到的依赖包有：

"koa": "2.0.0",
"koa-bodyparser": "3.2.0",
"koa-router": "7.0.0",
"nunjucks": "2.4.2",
"mime": "1.3.4",
"mz": "2.4.0"

先用npm install安装依赖包。

然后，我们准备编写以下两个Controller：

2.处理首页 GET /

我们定义一个async函数处理首页URL/：

async (ctx, next) => {
    ctx.render('index.html', {
        title: 'Welcome'
    });
}

注意到koa并没有在ctx对象上提供render方法，这里我们假设应该这么使用，这样，我们在编写Controller的时候，最后一步调用ctx.render(view, model)就完成了页面输出。

3.处理登录请求 POST /signin

我们再定义一个async函数处理登录请求/signin：

async (ctx, next) => {
    var
        email = ctx.request.body.email || '',
        password = ctx.request.body.password || '';
    if (email === 'admin@example.com' && password === '123456') {
        // 登录成功:
        ctx.render('signin-ok.html', {
            title: 'Sign In OK',
            name: 'Mr Node'
        });
    } else {
        // 登录失败:
        ctx.render('signin-failed.html', {
            title: 'Sign In Failed'
        });
    }
}

由于登录请求是一个POST，我们就用ctx.request.body.<name>拿到POST请求的数据，并给一个默认值。

登录成功时我们用signin-ok.html渲染，登录失败时我们用signin-failed.html渲染，所以，我们一共需要以下3个View：

• index.html
• signin-ok.html
• signin-failed.html

4.编写View

在编写View的时候，我们实际上是在编写HTML页。为了让页面看起来美观大方，使用一个现成的CSS框架是非常有必要的。我们用Bootstrap这个CSS框架。从首页下载zip包后解压，我们把所有静态资源文件放到/static目录下：

view-koa/
|
+- static/
   |
   +- css/ <- 存放bootstrap.css等
   |
   +- fonts/ <- 存放字体文件
   |
   +- js/ <- 存放bootstrap.js等

这样我们在编写HTML的时候，可以直接用Bootstrap的CSS，像这样：

<link rel="stylesheet" href="/static/css/bootstrap.css">

现在，在使用MVC之前，第一个问题来了，如何处理静态文件？

我们把所有静态资源文件全部放入/static目录，目的就是能统一处理静态文件。在koa中，我们需要编写一个middleware，处理以/static/开头的URL。

5.编写middleware

我们来编写一个处理静态文件的middleware。编写middleware实际上一点也不复杂。我们先创建一个static-files.js的文件，编写一个能处理静态文件的middleware：

const path = require('path');
const mime = require('mime');
const fs = require('mz/fs');

function staticFiles(url, dir) {
    return async (ctx, next) => {
        let rpath = ctx.request.path;
        console.log(rpath)
        console.log(url)
        console.log(dir)
        if (rpath.startsWith(url)) {
            let fp = path.join(dir, rpath.substring(url.length));
            console.log(fp)
            if (await fs.exists(fp)) {
                ctx.response.type = mime.lookup(rpath);
                ctx.response.body = await fs.readFile(fp);
            } else {
                ctx.response.status = 404;
            }
        } else {
            await next();
        }
    };
}

module.exports = staticFiles;

staticFiles是一个普通函数，它接收两个参数：URL前缀和一个目录，然后返回一个async函数。这个async函数会判断当前的URL是否以指定前缀开头，如果是，就把URL的路径视为文件，并发送文件内容。如果不是，这个async函数就不做任何事情，而是简单地调用await next()让下一个middleware去处理请求。

我们使用了一个mz的包，并通过require('mz/fs');导入。mz提供的API和Node.js的fs模块完全相同，但fs模块使用回调，而mz封装了fs对应的函数，并改为Promise。这样，我们就可以非常简单的用await调用mz的函数，而不需要任何回调。

所有的第三方包都可以通过npm官网搜索并查看其文档：

https://www.npmjs.com/

最后，这个middleware使用起来也很简单，在app.js里加一行代码：

let staticFiles = require('./static-files');
app.use(staticFiles('/static/', __dirname + '/static'));

注意：也可以去npm搜索能用于koa2的处理静态文件的包并直接使用。

6.集成Nunjucks

集成Nunjucks实际上也是编写一个middleware，这个middleware的作用是给ctx对象绑定一个render(view, model)的方法，这样，后面的Controller就可以调用这个方法来渲染模板了。

我们创建一个templating.js来实现这个middleware：

const nunjucks = require('nunjucks');

function createEnv(path, opts) {
    var
        autoescape = opts.autoescape === undefined ? true : opts.autoescape,
        noCache = opts.noCache || false,
        watch = opts.watch || false,
        throwOnUndefined = opts.throwOnUndefined || false,
        env = new nunjucks.Environment(
            new nunjucks.FileSystemLoader(path, {
                noCache: noCache,
                watch: watch,
            }), {
                autoescape: autoescape,
                throwOnUndefined: throwOnUndefined
            });
    if (opts.filters) {
        for (var f in opts.filters) {
            env.addFilter(f, opts.filters[f]);
        }
    }
    return env;
}

function templating(path, opts) {
    var env = createEnv(path, opts);
    return async (ctx, next) => {
        ctx.render = function (view, model) {
            ctx.response.body = env.render(view, Object.assign({}, ctx.state || {}, model || {}));
            ctx.response.type = 'text/html';
        };
        await next();
    };
}

module.exports = templating;

注意到createEnv()函数和前面使用Nunjucks时编写的函数是一模一样的。我们主要关心tempating()函数，它会返回一个middleware，在这个middleware中，我们只给ctx“安装”了一个render()函数，其他什么事情也没干，就继续调用下一个middleware。

使用的时候，我们在app.js添加如下代码：

const isProduction = process.env.NODE_ENV === 'production';

app.use(templating('views', {
    noCache: !isProduction,
    watch: !isProduction
}));

这里我们定义了一个常量isProduction，它判断当前环境是否是production环境。如果是，就使用缓存，如果不是，就关闭缓存。在开发环境下，关闭缓存后，我们修改View，可以直接刷新浏览器看到效果，否则，每次修改都必须重启Node程序，会极大地降低开发效率。

Node.js在全局变量process中定义了一个环境变量env.NODE_ENV，为什么要使用该环境变量？因为我们在开发的时候，环境变量应该设置为'development'，而部署到服务器时，环境变量应该设置为'production'。在编写代码的时候，要根据当前环境作不同的判断。

注意：生产环境上必须配置环境变量NODE_ENV = 'production'，而开发环境不需要配置，实际上NODE_ENV可能是undefined，所以判断的时候，不要用NODE_ENV === 'development'。

类似的，我们在使用上面编写的处理静态文件的middleware时，也可以根据环境变量判断：

if (! isProduction) {
    let staticFiles = require('./static-files');
    app.use(staticFiles('/static/', __dirname + '/static'));
}

这是因为在生产环境下，静态文件是由部署在最前面的反向代理服务器（如Nginx）处理的，Node程序不需要处理静态文件。而在开发环境下，我们希望koa能顺带处理静态文件，否则，就必须手动配置一个反向代理服务器，这样会导致开发环境非常复杂。

7.编写View

在编写View的时候，非常有必要先编写一个base.html作为骨架，其他模板都继承自base.html，这样，才能大大减少重复工作。

编写HTML不在本教程的讨论范围之内。这里我们参考Bootstrap的官网简单编写了base.html。

8.运行

一切顺利的话，这个view-koa工程应该可以顺利运行。运行前，我们再检查一下app.js里的middleware的顺序：

第一个middleware是记录URL以及页面执行时间：

app.use(async (ctx, next) => {
    console.log(`Process ${ctx.request.method} ${ctx.request.url}...`);
    var
        start = new Date().getTime(),
        execTime;
    await next();
    execTime = new Date().getTime() - start;
    ctx.response.set('X-Response-Time', `${execTime}ms`);
});

第二个middleware处理静态文件：

if (! isProduction) {
    let staticFiles = require('./static-files');
    app.use(staticFiles('/static/', __dirname + '/static'));
}

第三个middleware解析POST请求：

app.use(bodyParser());

第四个middleware负责给ctx加上render()来使用Nunjucks：

app.use(templating('view', {
    noCache: !isProduction,
    watch: !isProduction
}));

最后一个middleware处理URL路由：

app.use(controller());

现在，在VS Code中运行代码，不出意外的话，在浏览器输入localhost:3000/，可以看到首页内容：

直接在首页登录，如果输入正确的Email和Password，进入登录成功的页面：

如果输入的Email和Password不正确，进入登录失败的页面：

怎么判断正确的Email和Password？目前我们在signin.js中是这么判断的：

if (email === 'admin@example.com' && password === '123456') {
    ...
}

当然，真实的网站会根据用户输入的Email和Password去数据库查询并判断登录是否成功，不过这需要涉及到Node.js环境如何操作数据库，我们后面再讨论。

9.扩展

注意到ctx.render内部渲染模板时，Model对象并不是传入的model变量，而是：

Object.assign({}, ctx.state || {}, model || {})

这个小技巧是为了扩展。

首先，model || {}确保了即使传入undefined，model也会变为默认值{}。Object.assign()会把除第一个参数外的其他参数的所有属性复制到第一个参数中。第二个参数是ctx.state || {}，这个目的是为了能把一些公共的变量放入ctx.state并传给View。

例如，某个middleware负责检查用户权限，它可以把当前用户放入ctx.state中：

app.use(async (ctx, next) => {
    var user = tryGetUserFromCookie(ctx.request);
    if (user) {
        ctx.state.user = user;
        await next();
    } else {
        ctx.response.status = 403;
    }
});

这样就没有必要在每个Controller的async函数中都把user变量放入model中。

文章来源：廖雪峰的官方网站，所有的示例我都在本机运行过，可以到http://bijian1013.iteye.com/blog/2425085下载。

koa2的官方文档资料详见http://www.koacn.com/#context，https://koa.bootcss.com/#。