手写一个http容器【上】决策树与路由表
Linux之父说过，伪代码是最好的语言，因为它能够表达所有的逻辑。所以本文所有的代码示例都是伪代码。
- ALFP协议
如果让我来定义http协议的话，我会给他取一个完全不同的名字：ALFP（Application Layer Fetch Protocol，应用层请求协议）。2020年我甚至忘了“HTTP”的全称是什么？好像是“超文本传输协议”？然后意识到这种古老的，对新人不友好的首字母缩写还是不要拆开来读比较好，况且“超文本”这个词已经鲜为人知了，但至少“超文本”是存在于应用层的东西，再加上“fetch”这个单词能够非常形象的概括出http协议的特点：“抓取”意味着有请求有回应。所以我认为HTTP协议如果改名叫ALPF协议会更有爱，更名的灵感来自ALPN协议（应用层协议协商），如果更名成功，ALFP协议能让00后快速地了解这个协议的功能，减少他们的学习成本，同时还能满足我们老玩家的沙雕强迫症。
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- 手写一个http路由器
一本正经的胡说八道结束了，下面聊聊正题。当我们用烂了Express，Koa等http后端框架就忍不住自己手写一个，如果你懒的去学习一个新的框架，仅仅是为了实现一个小的web app，手写后端框架往往是最好的选择。我将用nodejs制作一个最简单的http后端路由模型，让大家明白web框架一点也不复杂，人人都可以手写。
由于是精简版的后端框架，不用考虑什么负载均衡和容灾，在一台虚拟机服务器上只要考虑ALFP的核心理念就行，关键词就是“应用层”和“抓取”，整个http协议不过如此，我们只要考虑当一个请求进来以后我们先要做什么，再做什么，最后做完什么以后响应回去就完事。中间的每一步就是相互独立的“中间件”。
但是为了写一个通用的后端框架，还是要考察一下大多数网络app通常都有哪些架构，再将这些常见的需求组合起来创造我们自己的web框架。关于需求，Koa框架提出的“洋葱图”给了我们一些参考：
别的不用关心，洋葱图上有一些比较重要的后端功能是我们参考的对象，比如路由，会话，缓存和异常处理。绝大多数web app的架构拆开来看也就这些东西。
由于21世纪20年代以后前端架构基本统一了，浏览器端，桌面端，移动端已经没什么区别了，统统都叫app，只不过需要服务器支持的叫做网络app，不需要的就叫app，甚至所有的主流app都由JS，wasm，H5和Css这4个基本语言写成。
以上是功能，再从性能上考虑，为了不阻塞主线程，所有的中间件都要运行在事件循环引擎之上，换言之每个中间件都是一个promise。
- 决策树与路由表
中间件之间不仅是串行的，而且是树形的：上一个中间件的计算结果有可能决定下一个中间件，所以整个中间件网络是一棵决策树，在决策树上迭代的过程就叫“路由”，路由的寻路依据就是我们的“路由表”。
路由表有多种形式，不同的业务逻辑可以设计不同的路由表，这里推荐一种常用的，根据Restful动词来构建路由表的策略。Restful动词也就是对数据所有可能操作组成的分类网，我们熟悉的“增删改查”指的就是这些动词，下图展示了这些动词的一部分：
根据数据操作动词来构建决策树不失为一个很好的选择，动词既可以写在http method头部字段里，也可以写在url路径上。至于决策树在代码上怎样体现，可根据剧情选择if/else树或者嵌套的散列表，通常散列表可以让每个决策花费的时间相等，比较适合决策树较大的情况。
- URL路径的优雅处理
说到路径，后端框架一般都把url上所有路径存放到一个列表中，但由于url路径之间是正斜杠分隔的，为了和空格分隔符统一，多个连续的正斜杠可以看成一个，列表只存放有意义的路径名，所以/path/to和/path//to和/path/to/表达了相同的含义，对应的路由表都是['path', 'to']。生成路由列表的表达式如下：
// 生成路由表的伪代码
request.paths = request.urlPath.split("/").filter(p => p.trim());request.paths就是路由表，保存着url路径上从左到右每一个路径，每当经过一层路由就让paths.shift()一下，然后根据request.paths[0]来选择下一个中间件。
- 入口设计（index.html）
入口设计很简单，即当url路径为空的时候需要返回index.html这个静态文件，这时候request.paths是一个空数组。
// 网站入口的伪代码
if (request.paths.length === 0) {
await new Promise((resolve, reject) => {
response.setHeader("Content-Type", "text/html");
const r = require("fs").createReadStream("path/to/index.html");
r.on("error", err => reject(err));
r.on("end", resolve);
r.pipe(response);
});
}
- 会话层与认证
很多地方都要考虑入口的特殊性，除了index.html，还要考虑每个request进来后要做的第一件事是什么？第一件事通常是要对这个request进行认证，对不对？无论是通过用户名密码认证还是根据会话凭证来认证，这都是必须要做的（即使它请求的是只读的资源）。
根据剧情需要，可以将会话凭证之外的会话信息存放在客户端或者服务端。反正流行的凭证格式JWT是建议将其他信息存在客户端，比如一些用户的个人信息，反正加密后的数据寄存在前端没有危害，但是数据量大的情况下可以考虑存在后端。下面是一个将token存在前端的例子：
// 会话层token认证的伪代码
module.exports = async function() {
const req = this.request;
const res = this.response;
// myToken是假想的一种凭证插件，类似JWT
const myToken = require("path/to/myToken");
req.session = "";
// authorization头部用来存放加密的token
const token = req.headers["authorization"];
if (!token) return;
// secretKey是一个密钥，用于加解密token
req.session = await myToken.verifyWithKey(token, secretKey).catch(err => {
if (err.name === "TokenExpiredError") {
// my-token-expire这个自定义头部提示前端应该删除这个token了
res.setHeader("my-token-expire", 1);
} else if (err.name === "invalidTokenError")
throw "凭证损坏：" + err.message;
});
};
request进来的时候，我们将它携带的token中解密出来的数据存放到request自己身上，供之后的中间件使用，同时还要做好错误处理。
（未完待续。。。）