【Node.js】 bodyparser实现原理解析

啦啦啦321

发布于 2019-09-29 14:30:54

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为什么我们需要body-parser

也许你第一次和bodyparser相遇是在使用Koa框架的时候。当我们尝试从一个浏览器发来的POST请求中取得请求报文实体的时候，这个时候，我们想，这个从Koa自带的ctx.body里面取出来就可以了嘛！

唉！等等，但根据Koa文档，ctx.body等同于ctx.res.body，所以从ctx.body取出来的是空的响应报文，而不是请求报文的实体哦

于是这时候又打算从Node文档里找找request对象有没有可以提供查询请求报文的属性，结果自然是Node文档自然会告诉你结果——

所以，这个时候我们需要的是——

bodyparser是一类处理request的body的中间件函数，例如Koa-bodyparser就是和Koa框架搭配使用的中间件，帮助没有内置处理该功能的Koa框架提供解析request.body的方法，通过app.use加载Koa-bodyparser后，在Koa中就可以通过ctx.request.body访问到请求报文的报文实体啦!

body-parser代码逻辑

无论是Node的哪一款body-parser，其原理都是类似的今天我们就编写一个getRequestBody的函数，解析出request.body，以尽管中窥豹之理。

要编写body-parser的代码，首先要了解两个方面的逻辑：请求相关事件和数据处理流程

请求相关事件

data事件：当request接收到数据的时候触发，在数据传输结束前可能会触发多次，在事件回调里可以接收到Buffer类型的数据参数，我们可以将Buffer数据对象收集到数组里
end事件：请求数据接收结束时候触发，不提供参数，我们可以在这里将之前收集的Buffer数组集中处理，最后输出将request.body输出。

数据处理流程

在request的data事件触发时候,收集Buffer对象，将其放到一个命名为chunks的数组中
在request的end事件触发时，通过Buffer.concat(chunks)将Buffer数组整合成单一的大的Buffer对象
解析请求首部的Content-Encoding，根据类型，如gzip,deflate等调用相应的解压缩函数如Zlib.gunzip,将2中得到的Buffer解压，返回的是解压后的Buffer对象
解析请求的charset字符编码，根据其类型，如gbk或者utf-8,调用iconv库提供的decode(buffer, charset)方法，根据字符编码将3中的Buffer转换成字符串
最后,根据Content-Type,如application/json或'application/x-www-form-urlencoded'对4中得到的字符串做相应的解析处理，得到最后的对象，作为request.body返回

下面展示下相关的代码

整体代码结构

// 根据Content-Encoding判断是否解压，如需则调用相应解压函数
async function transformEncode(buffer, encode) {
   // ...
}
// charset转码
function transformCharset(buffer, charset) {
  // ...
}

// 根据content-type做最后的数据格式化
function formatData(str, contentType) {
  // ...
}

// 返回Promise
function getRequestBody(req, res) {
    return new Promise(async (resolve, reject) => {
        const chunks = [];
        req.on('data', buf => {
            chunks.push(buf);
        })
        req.on('end', async () => {
            let buffer = Buffer.concat(chunks);
            // 获取content-encoding
            const encode = req.headers['content-encoding'];
            // 获取content-type
            const { type, parameters } = contentType.parse(req);
            // 获取charset
            const charset = parameters.charset;
            // 解压缩
            buffer = await transformEncode(buffer, encode);
            // 转换字符编码
            const str = transformCharset(buffer, charset);
            // 根据类型输出不同格式的数据，如字符串或JSON对象
            const result = formatData(str, type);
            resolve(result);
        })
    }).catch(err => { throw err; })
}

Step0.Promise的编程风格

function getRequestBody(req, res) {
    return new Promise(async (resolve, reject) => {
      // ...
    }
}

Step1.data事件的处理

const chunks = [];
req.on('data', buf => {
  chunks.push(buf);
})

Step2.end事件的处理

const contentType = require('content-type');
const iconv = require('iconv-lite');

req.on('end', async () => {
 let buffer = Buffer.concat(chunks);
 // 获取content-encoding
 const encode = req.headers['content-encoding'];
 // 获取content-type
 const { type, parameters } = contentType.parse(req);
 // 获取charset
 const charset = parameters.charset;
 // 解压缩
 buffer = await transformEncode(buffer, encode);
 // 转换字符编码
 const str = transformCharset(buffer, charset);
 // 根据类型输出不同格式的数据，如字符串或JSON对象
 const result = formatData(str, type);
  resolve(result);
}

Step3.根据Content-Encoding进行解压处理

Content-Encoding可分为四种值：gzip，compress，deflate，br，identity

其中

identity表示数据保持原样，没有经过压缩
compress已经被大多数浏览器废弃，Node没有提供解压的方法

所以我们需要处理解压的一共有三种数据类型

gzip：采用zlib.gunzip方法解压
deflate: 采用zlib.inflate方法解压
br:采用zlib.brotliDecompress方法解压

（注意！zlib.brotliDecompress方法在Node11.7以上版本才会支持，而且不要看到名字里有compress就误以为它是用来解压compress压缩的数据的，实际上它是用来处理br的）

代码如下，我们对zlib.gunzip等回调类方法通过promisify转成Promise编码风格

const promisify = util.promisify;
// node 11.7版本以上才支持此方法
const brotliDecompress = zlib.brotliDecompress && promisify(zlib.brotliDecompress);

const gunzip = promisify(zlib.gunzip);
const inflate = promisify(zlib.inflate);

const querystring = require('querystring');

// 根据Content-Encoding判断是否解压，如需则调用相应解压函数
async function transformEncode(buffer, encode) {
    let resultBuf = null;
    debugger;
    switch (encode) {
        case 'br':
            if (!brotliDecompress) {
                throw new Error('Node版本过低！ 11.6版本以上才支持brotliDecompress方法')
            }
            resultBuf = await brotliDecompress(buffer);
            break;
        case 'gzip':
            resultBuf = await gunzip(buffer);
            break;
        case 'deflate':
            resultBuf = await inflate(buffer);
            break;
        default:
            resultBuf = buffer;
            break;
    }
    return resultBuf;
}

Step4.根据charset进行转码处理

我们采用iconv-lite对charset进行转码，代码如下

const iconv = require('iconv-lite');
// charset转码
function transformCharset(buffer, charset) {
    charset = charset || 'UTF-8';
    // iconv将Buffer转化为对应charset编码的String
    const result = iconv.decode(buffer, charset);
    return result;
}

来！传送门

https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.npmjs.com/package/iconv-lite

Step5.根据contentType将4中得到的字符串数据进行格式化

具体的处理方式分三种情况：

对text/plain 保持原样，不做处理，仍然是字符串
对application/x-www-form-urlencoded，得到的是类似于key1=val1&key2=val2的数据，通过querystring模块的parse方法转成{ key:val }结构的对象
对于application/json，通过JSON.parse(str）一波带走

代码如下

const querystring = require('querystring');
// 根据content-type做最后的数据格式化
function formatData(str, contentType) {
    let result = '';
    switch (contentType) {
        case 'text/plain':
            result = str;
            break;
        case 'application/json':
            result = JSON.parse(str);
            break;
        case 'application/x-www-form-urlencoded':
            result = querystring.parse(str);
            break;
        default:
            break;
    }
    return result;
}

测试代码

服务端

下面的代码你肯定知道要放在哪里了

// 省略其他代码
if (pathname === '/post') {
  // 调用getRequestBody,通过await修饰等待结果返回
  const body = await getRequestBody(req, res);
  console.log(body);
  return;
 }

前端采用fetch进行测试

在下面的代码中，我们连续三次发出不同的POST请求，携带不同类型的body数据，看看服务端会输出什么

var iconv = require('iconv-lite');
var querystring = require('querystring');
var gbkBody = {
    data: "我是彭湖湾",
    contentType: 'application/json',
    charset: 'gbk'
};
// 转化为JSON数据
var gbkJson = JSON.stringify(gbkBody);
// 转为gbk编码
var gbkData = iconv.encode(gbkJson, "gbk");

var isoData = iconv.encode("我是彭湖湾，这句话采用UTF-8格式编码，content-type为text/plain", "UTF-8")

// 测试内容类型为application/json和charset=gbk的情况
fetch('/post', {
    method: 'POST',
    headers: {
        "Content-Type": 'application/json; charset=gbk'
    },
    body: gbkData
});

// 测试内容类型为application/x-www-form-urlencoded和charset=UTF-8的情况
fetch('/post', {
    method: 'POST',
    headers: {
        "Content-Type": 'application/x-www-form-urlencoded; charset=UTF-8'
    },
    body: querystring.stringify({
        data: "我是彭湖湾",
        contentType: 'application/x-www-form-urlencoded',
        charset: 'UTF-8'
    })
});

// 测试内容类型为text/plain的情况
fetch('/post', {
    method: 'POST',
    headers: {
        "Content-Type": 'text/plain; charset=UTF-8'
    },
    body: isoData
});

服务端输出结果

{ 
  data: '我是彭湖湾',
  contentType: 'application/json',
  charset: 'gbk' 
 }
 {
  data: '我是彭湖湾',
  contentType: 'application/x-www-form-urlencoded',
  charset: 'UTF-8' 
  }
  我是彭湖湾，这句话采用UTF-8格式编码，content-type为text/plain

问题和后记

Q1.为什么要对charset进行处理

其实本质上来说，charset前端一般都是固定为utf-8的，甚至在JQuery的AJAX请求中，前端请求charset甚至是不可更改，只能是charset，但是在使用fetch等API的时候，的确是可以更改charset的，这个工作尝试满足一些比较偏僻的更改charset需求。

Q2：为什么要对content-encoding做处理呢？

一般情况下我们认为，考虑到前端发的AJAX之类的请求的数据量，是不需要做Gzip压缩的。但是向服务器发起请求的不一定只有前端，还可能是Node的客户端。这些Node客户端可能会向Node服务端传送压缩过后的数据流。例如下面的代码所示

const zlib = require('zlib');
const request = require('request');
const data = zlib.gzipSync(Buffer.from("我是一个被Gzip压缩后的数据"));
request({
    method: 'POST',
    url: 'http://127.0.0.1:3000/post',
    headers: {//设置请求头
        "Content-Type": "text/plain",
        "Content-Encoding": "gzip"
    },
    body: data
})