详解如何让Express支持async/await

随着 Node.js v8 的发布，Node.js 已原生支持 async/await 函数，Web 框架 Koa 也随之发布了 Koa 2 正式版，支持 async/await 中间件，为处理异步回调带来了极大的方便。

既然 Koa 2 已经支持 async/await 中间件了，为什么不直接用 Koa，而还要去改造 Express 让其支持 async/await 中间件呢？因为 Koa 2 正式版发布才不久，而很多老项目用的都还是 Express，不可能将其推倒用 Koa 重写，这样成本太高，但又想用到新语法带来的便利，那就只能对 Express 进行改造了，而且这种改造必须是对业务无侵入的，不然会带来很多的麻烦。

直接使用 async/await

让我们先来看下在 Express 中直接使用 async/await 函数的情况。

const express = require('express');
const app = express();
const { promisify } = require('util');
const { readFile } = require('fs');
const readFileAsync = promisify(readFile);
 
app.get('/', async function (req, res, next){
 const data = await readFileAsync('./package.json');
 res.send(data.toString());
});
// Error Handler
app.use(function (err, req, res, next){
 console.error('Error:', err);
 res.status(500).send('Service Error');
});
 
app.listen(3000, '127.0.0.1', function (){
 console.log(`Server running at http://${this.address().address }:${this.address().port }/`);
});

上面是没有对 Express 进行改造，直接使用 async/await 函数来处理请求，当请求 http://127.0.0.1:3000/ 时，发现请求能正常请求，响应也能正常响应。这样似乎不对 Express 做任何改造也能直接使用 async/await 函数，但如果 async/await 函数里发生了错误能不能被我们的错误处理中间件处理呢？现在我们去读取一个不存在文件，例如将之前读取的 package.json 换成 age.json 。

app.get('/', async function (req, res, next){
 const data = await readFileAsync('./age.json');
 res.send(data.toString());
});

现在我们去请求 http://127.0.0.1:3000/ 时，发现请求迟迟不能响应，最终会超时。而在终端报了如下的错误：

发现错误并没有被错误处理中间件处理，而是抛出了一个 unhandledRejection 异常，现在如果我们用 try/catch 来手动捕获错误会是什么情况呢？

app.get('/', async function (req, res, next){
 try {
 const data = await readFileAsync('./age.json');
 res.send(datas.toString());
 } catch(e) {
 next(e);
 }
});

发现请求被错误处理中间件处理了，说明我们手动显式的来捕获错误是可以的，但是如果在每个中间件或请求处理函数里面加一个 try/catch 也太不优雅了，对业务代码有一定的侵入性，代码也显得难看。所以通过直接使用 async/await 函数的实验，我们发现对 Express 改造的方向就是能够接收 async/await 函数里面抛出的错误，又对业务代码没有侵入性。

改造 Express

在 Express 中有两种方式来处理路由和中间件，一种是通过 Express 创建的 app，直接在 app 上添加中间件和处理路由，像下面这样：

const express = require('express');
const app = express();
 
app.use(function (req, res, next){
 next();
});
app.get('/', function (req, res, next){
 res.send('hello, world');
});
app.post('/', function (req, res, next){
 res.send('hello, world');
});
 
app.listen(3000, '127.0.0.1', function (){
 console.log(`Server running at http://${this.address().address }:${this.address().port }/`);
});

另外一种是通过 Express 的 Router 创建的路由实例，直接在路由实例上添加中间件和处理路由，像下面这样：

const express = require('express');
const app = express();
const router = new express.Router();
app.use(router);
 
router.get('/', function (req, res, next){
 res.send('hello, world');
});
router.post('/', function (req, res, next){
 res.send('hello, world');
});
 
app.listen(3000, '127.0.0.1', function (){
 console.log(`Server running at http://${this.address().address }:${this.address().port }/`);
});

这两种方法可以混合起来用，现在我们思考一下怎样才能让一个形如 app.get('/', async function(req, res, next){}) 的函数，让里面的 async 函数抛出的错误能被统一处理呢？要让错误被统一的处理当然要调用 next(err) 来让错误被传递到错误处理中间件，又由于 async 函数返回的是 Promise，所以肯定是形如这样的 asyncFn().then().catch(function(err){ next(err) }) ，所以按这样改造一下就有如下的代码：

app.get = function (...data){
 const params = [];
 for (let item of data) {
 if (Object.prototype.toString.call(item) !== '[object AsyncFunction]') {
 params.push(item);
 continue;
 }
 const handle = function (...data){
 const [ req, res, next ] = data;
 item(req, res, next).then(next).catch(next);
 };
 params.push(handle);
 }
 app.get(...params)
}

上面的这段代码中，我们判断 app.get() 这个函数的参数中，若有 async 函数，就采用 item(req, res, next).then(next).catch(next); 来处理，这样就能捕获函数内抛出的错误，并传到错误处理中间件里面去。但是这段代码有一个明显的错误就是最后调用 app.get()，这样就递归了，破坏了 app.get 的功能，也根本处理不了请求，因此还需要继续改造。

我们之前说 Express 两种处理路由和中间件的方式可以混用，那么我们就混用这两种方式来避免递归，代码如下：

const express = require('express');
const app = express();
const router = new express.Router();
app.use(router);
 
app.get = function (...data){
 const params = [];
 for (let item of data) {
 if (Object.prototype.toString.call(item) !== '[object AsyncFunction]') {
 params.push(item);
 continue;
 }
 const handle = function (...data){
 const [ req, res, next ] = data;
 item(req, res, next).then(next).catch(next);
 };
 params.push(handle);
 }
 router.get(...params)
}

像上面这样改造之后似乎一切都能正常工作了，能正常处理请求了。但通过查看 Express 的源码，发现这样破坏了 app.get() 这个方法，因为 app.get() 不仅能用来处理路由，而且还能用来获取应用的配置，在 Express 中对应的源码如下：

methods.forEach(function(method){
 app[method] = function(path){
 if (method === 'get' && arguments.length === 1) {
 // app.get(setting)
 return this.set(path);
 }
 
 this.lazyrouter();
 
 var route = this._router.route(path);
 route[method].apply(route, slice.call(arguments, 1));
 return this;
 };
});

所以在改造时，我们也需要对 app.get 做特殊处理。在实际的应用中我们不仅有 get 请求，还有 post、put 和 delete 等请求，所以我们最终改造的代码如下：

const { promisify } = require('util');
const { readFile } = require('fs');
const readFileAsync = promisify(readFile);
const express = require('express');
const app = express();
const router = new express.Router();
const methods = [ 'get', 'post', 'put', 'delete' ];
app.use(router);
 
for (let method of methods) {
 app[method] = function (...data){
 if (method === 'get' && data.length === 1) return app.set(data[0]);

 const params = [];
 for (let item of data) {
 if (Object.prototype.toString.call(item) !== '[object AsyncFunction]') {
 params.push(item);
 continue;
 }
 const handle = function (...data){
 const [ req, res, next ] = data;
 item(req, res, next).then(next).catch(next);
 };
 params.push(handle);
 }
 router[method](...params);
 };
}
 
app.get('/', async function (req, res, next){
 const data = await readFileAsync('./package.json');
 res.send(data.toString());
});
 
app.post('/', async function (req, res, next){
 const data = await readFileAsync('./age.json');
 res.send(data.toString());
});
 
router.use(function (err, req, res, next){
 console.error('Error:', err);
 res.status(500).send('Service Error');
}); 
 
app.listen(3000, '127.0.0.1', function (){
 console.log(`Server running at http://${this.address().address }:${this.address().port }/`);
});

现在就改造完了，我们只需要加一小段代码，就可以直接用 async function 作为 handler 处理请求，对业务也毫无侵入性，抛出的错误也能传递到错误处理中间件。