用“MEAN”技术栈开发web应用(二)express搭建服务端框架

上一篇我们讲了如何使用angular搭建起项目的前端框架,前端抽象出一个service层来向后端发送请求,后端则返回相应的json数据。本篇我们来介绍一下,如何在nodejs环境下利用express来搭建起服务端,使之正确的响应前端的请求。本文所讲的示例还是基于我们的学习项目QuestionMaker(https://github.com/Double-Lv/QuestionMaker)

运行起基于express的web服务器

express是一个web应用开发框架,它基于nodejs,扩展了很多web开发所需的功能,使得我们能够很方便的访问和操作request和response。请注意它和nginx或者tomcat并不是一个概念,它是一个开发框架,而不是服务器。
运行起基于express的web服务器是非常简单的,因为express都绑你封装好了。首先需要用npm安装好express,然后在项目根目录下新建一个server.js文件,内容如下:
上述代码实现了这几个功能,首先创建了http服务器,监听在3000端口。
然后app.use(express.static(_rootDir));这一行是使用了静态文件服务的中间件,这样我们项目下的js、css以及图片等静态文件就都可以访问到了。
接下来是注册路由,此处只匹配一个路由规则,那就是”/”(网站的根目录),当匹配到此路由后把首页文件index.html直接用res.sendFile方法给发送到浏览器端。这样浏览器用http://127.0.0.1:3001就可以访问到index.html了。网站的其他页面也可以通过配置类似的路由进行返回。express还支持配置模板引擎,默认支持ejs,你也可以自己配置其他的比如handlebars。
但是在本项目中,我们用的是angular的前端模板,所以后端就不需要模板了,没有进行配置。我们的路由机制也是完全使用的ng的前端路由,所以在express中只配置一条就够了。
在最后还有两块代码,分别是404和500错误的捕获。你可能会疑惑为什么是这样写呢?从上到下排下来就能分别捕获404和500了吗?其实这就是express的中间件机制,在此机制下,对客户端请求的处理像是一个流水线,把所有中间件串联起来,只要某个中间件把请求返回了,就结束执行,否则就从上到下一直处理此请求。
上面代码的流程就是,先按路由规则来匹配路径,如果路由匹配不到,则认为是发生404。500的错误请注意一个细节,在回调函数的参数中,第一个会传入err,就是错误对象,以此来标记是一个500错误。

理解中间件

express的核心是中间件机制,通过使用各种中间件,能够实现灵活的组装我们所需的功能。中间件是在管道中执行的,所谓管道就是像流水线一样,每到达一个加工区,相应的中间件就可以处理request和response对象,处理完后再送往下一个加工区。如果某个加工区把请求终结了,比如调用send方法返回给了客户端,那么处理就终止了。大部分情况下,都有现成的中间件供我们使用,比如用body-parser解析请求实体,用路由(路由也是一种中间件)来正确的派发请求。
比如我们在server.js中添加如下的代码:

我们添加了两个中间件,请求过来之后会先被第一个捕获,然后进行处理,输出“中间件1”。后面接着执行了next()方法,就会进入下一个中间件。一个中间件执行后只有两种选择,要么用next指向下一个中间件,要么将请求返回。如果什么都不做,请求将会被挂起,也就是说浏览器端将得不到返回,一直处于pendding状态。例如上面的中间件2,将会造成请求挂起,这是应该杜绝的。

路由设计

运行起了服务器,了解了中间件编程方式,接下来我们就该为前端提供api了。比如前端post一个请求到/api/submitQuestion来提交一份数据,我们该如何接收请求并做出处理呢,这就是路由的设计了。
给app.use的第一个参数传入路径可以匹配到对应的请求,例如:
这样就可以捕获到刚刚的提交试题的请求,在第二个参数中可以进行相应的处理,比如把数据插入到数据库。
但是,要注意了,express路由的正确使用姿势并不是这样的。app.use是用来匹配中间件的路径的,而不是请求的路径。因为路由也是一种中间件,所以这样的用法也是能够完成功能的,但是我们还是应该按照官方标准的写法来写。
标准的写法是什么样子呢?代码如下:
我们利用的是express.Router这个对象,它同样有use、post、get等方法,用来匹配请求路径。然后我们再使用app.use把apiRouter作为第二个参数传进去。
要注意的是apiRouter.post和app.use的第一个参数。app.use匹配的是请求的“根路径”,这样可以把请求分为不同的类别,比如所有的异步接口我们都叫api,那么这类请求我们就都应该挂在“/api”下。按照这样的规则,我们整个项目的路由规则如下:

在router的第二个参数中,我们传入了questionController.save这样的方法,这是什么东西呢?怎么有点MVC的味道呢?没错,我们已经能够匹配到路由了,那服务端的业务逻辑以及数据库访问等该如何组织代码呢?

用“MVC”组织代码

用MVC的结构组织代码当然是黄金法则了。express可以用模板引擎来渲染view层,路由机制来组织controller层,但是express并没有明确规定MVC结构应该怎样写,而是把自由选择交给你,自己来组织MVC结构。当然你也可以组织别的形式,比如像Java中的“n层架构”。
在本项目中,我们就以文件夹的形式来简单组织一下。因为我们使用了前端模板,所以后端的view层就不存在了,只有controller和model。看一下项目的目录:
在protect下有两个文件夹controllers和models分别放C和M。我们路由中使用的questionController对象就定义在questionController.js中,来看一下用于保存试题的save方法是如何定义的:
questionController作为一个模块,使用标准的commonjs语法,我们定义了save方法,通过req.body.question,可以拿到前台传过来的数据。在这个模块中,我们require了位于model层的Question模型,没错,它就是用来操作数据库的,调用Question.save方法,这份数据就存入了数据库,然后在回调函数中,我们用res.send将json数据返回给前端。
定义好questionController后,我们就可以在server.js中把它给require进去了,然后就有了之前我们在路由中使用的
整个流程就串通起来了。
models文件夹中放的就是模型了,用来管理与数据库的映射和交互,这里使用了mongoose作为数据库的操作工具,model层如何来编写,本篇就不做介绍了,在下一篇中我们再详细讲解。
最后再声明一下,本篇文章的代码是基于一个练习项目QuestionMaker,为了更好理解文章中的叙述,请查看项目的源码:https://github.com/Double-Lv/QuestionMaker
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