项目中一直都有用到 Axios 作为网络请求工具,用它更要懂它,因此为了更好地发挥 Axios 在项目的价值,以及日后能够得心应手地使用它,笔者决定从源码层面好好欣赏一下它的美貌!

Axios是一款基于 Promise 并可用于浏览器和 Node.js 的网络请求库。

  • Github:https://github.com/axios/axios
  • NPM:https://www.npmjs.com/package/axios
  • Docs:https://axios-http.com/docs/intro

最近,Axios 官方文档终于变好看了,支持多语言切换,阅读更清晰,使用起来也更加舒适!作为一款受全球欢迎的网络请求库,有必要偷学一下其中的架构设计编码方式

本篇文章从源码层面主要分析 Axios 的功能实现设计模式、以及分享 Axios 中一些笔者认为比较“精彩”的地方!

本文主要内容结构如下,大家按需食用

一、Axios 项目概况

本次分析的 Axios 版本是:v0.24.0

通过简单的浏览 package.json、文件及目录,可以得知 axios 工程采用了如下三方依赖:

名称 说明
Grunt JavaScript 任务运行器
dtslint TypeScript 类型声明&样式校验工具
TypeScript 支持TS环境下开发
Webpack JavaScript 模块打包工具
karma 测试用例检查器
mocha 多功能的 JavaScript 测试框架
sinojs 提供spies, stub, mock,推荐文章《Sinon 入门,看这篇文章就够了》
follow-redirects http(s)重定向,NodeJS模块

这里省略了对一些工具介绍,但可以发现,Axios 开发项目的主功能依赖并不多,换句话说是只有 follow-redirects作为了“使用依赖”,其他都是编译、测试、框架层面的东西,可以看出官方团队在对于 Axios 有多么注质量和稳定性,毕竟是全球都在用的工具。

Axios 中相关代码都在 lib/ 目录下(建议逐行阅读):

.
├── adapters  // 网络请求,NodeJS 环境使用 NodeJS 的 http 模块,浏览器使用 XHR
│   ├── README.md
│   ├── http.js  // Node.js 环境使用
│   └── xhr.js  // 浏览器环境使用
├── helpers  // 一些功能辅助工具函数,看文件名可基本知道干啥的
│   ├── README.md
│   ├── bind.js
│   ├── buildURL.js
│   ├── combineURLs.js
│   ├── cookies.js
│   ├── deprecatedMethod.js
│   ├── isAbsoluteURL.js
│   ├── isAxiosError.js
│   ├── isURLSameOrigin.js
│   ├── normalizeHeaderName.js
│   ├── parseHeaders.js
│   ├── spread.js
│   └── validator.js
├── cancel  // 取消网络请求的处理
│   ├── Cancel.js  // 取消请求
│   ├── CancelToken.js  // 取消 Token
│   └── isCancel.js  // 判断是否取消请求的函数方法
├── core  // 核心功能
│   ├── Axios.js  // Axios 对象
│   ├── InterceptorManager.js  // 拦截器管理
│   ├── README.md
│   ├── buildFullPath.js  // 构造完成的请求 URL
│   ├── createError.js  // 创建错误,抛出异常
│   ├── dispatchRequest.js  // 请求分发,用于区分调用 http 还是 xhr
│   ├── enhanceError.js
│   ├── mergeConfig.js  // 合并配置参数
│   ├── settle.js  // 根据请求响应状态,改变 Promise 状态
│   └── transformData.js  // 数据格式转换
├── env  // 无关紧要,没啥用,与发包版本有关
│   ├── README.md
│   └── data.js
├── defaults.js  // 默认参数/初始化参数配置
├── utils.js  // 提供简单的通用的工具函数
└── axios.js  // 入口文件,初始化并导出 axios 对象

有了一个简单的代码功能组织架构熟悉后,对于串联 Axios 的功能很有好处,另外,从上述文件和文件夹的命名,很容易让人意识到这是一个什么功能的文件。

高内聚、低耦合”的真言,在 Axios 中应该算是一个运用得很好的例子。

二、Axios 网络请求流程图

梳理了一张 Axios 发起请求、响应请求的执行流程图,希望可以给大家一个完整流程的概念,便于理解后续的源码分析。

三、Axios API 设计

我们在使用 Axios 的时候,会觉得 Axios 的使用特别方便,其原因就是 Axios 中针对同一功能实现了不同的 API,便于大家在各种场景下的变通扩展使用。

例如,发起一个 GET 请求的写法有:

// 第一种
axios('https://xxx.com/api/userInfo?uid=1')// 第二种
axios.get('https://xxx.com/api/userInfo?uid=1')// 第三种
axios({method: 'GET',url: 'https://xxx.com/api/userInfo?uid=1'
})

Axios 请求的核心方法仅两种:

axios(config)
// or
axios(url[, config])

我们知道一个网络请求的方式会有 GET、POST、PUT、DELETE 等,为了使用更加语义化,Axios 对外暴露了别名 API:

axios.request(config)
axios.get(url[, config])
axios.delete(url[, config])
axios.head(url[, config])
axios.options(url[, config])axios.post(url[, data[, config]])
axios.put(url[, data[, config]])
axios.patch(url[, data[, config]])

通过遍历扩展axios对象原型链上的方法:

// Provide aliases for supported request methods
utils.forEach(['delete', 'get', 'head', 'options'], function forEachMethodNoData(method) {/*eslint func-names:0*/Axios.prototype[method] = function(url, config) {return this.request(mergeConfig(config || {}, {method: method,url: url,data: (config || {}).data}));};
});utils.forEach(['post', 'put', 'patch'], function forEachMethodWithData(method) {/*eslint func-names:0*/Axios.prototype[method] = function(url, data, config) {return this.request(mergeConfig(config || {}, {method: method,url: url,data: data}));};
});

能够如上的直接循环列表赋值,得益于 Axios 将核心的请求功能单独放到了 Axios.prototype.request 方法中,该方法的 TS 定义为:

Axios.request(config: any, ...args: any[]): any

在其方法(Axios.request())内会对外部传参数类型做判断,并选择组装正确的请求参数:

// 生成规范的 config,抹平 API(函数入参)差异
if (typeof config === 'string') {// 处理了第一个参数是 url 字符串的情况 request(url[, config])config = arguments[1] || {};config.url = arguments[0];
} else {config = config || {};
}// 合并默认配置
config = mergeConfig(this.defaults, config);// 将请求方法转小写字母,默认为 get 方法
if (config.method) {config.method = config.method.toLowerCase();
} else if (this.defaults.method) {config.method = this.defaults.method.toLowerCase();
} else {config.method = 'get';
}

以此来抹平了各种类型请求以及所需传入参数之间的差异性!

四、Axios 工厂模式创建实例

默认 Axios 导出了一个单例,导出了一个实例化后的单例,所以我们可以直接引入后就可以调用 Axios 的方法。

在某些场景下,我们的项目中可能对接了多个业务方,那么请求中的 base URL 就不一样,因此有没有办法创建多个 Axios 实例?

那就是使用 axios.create([config]) 方法创建多个实例。

考虑到多实例这样的实际需求,Axios 对外暴露了 create() 方法,在 Axios 内部中,往导出的 axios 实例上绑定了用于创建本身实例的工厂方法:

/*** Create an instance of Axios** @param {Object} defaultConfig The default config for the instance* @return {Axios} A new instance of Axios*/
function createInstance(defaultConfig) {var context = new Axios(defaultConfig);var instance = bind(Axios.prototype.request, context);// Copy axios.prototype to instanceutils.extend(instance, Axios.prototype, context);// Copy context to instanceutils.extend(instance, context);// Factory for creating new instancesinstance.create = function create(instanceConfig) {return createInstance(mergeConfig(defaultConfig, instanceConfig));};return instance;
}

这里的实现值得一说的地方在于:

instance.create = function create(instanceConfig) {return createInstance(mergeConfig(defaultConfig, instanceConfig));
};

在创建 axios 实例的工厂方法内,绑定工厂方法到实例的 create 属性上。为什么不是在工厂方法外绑定呐?这是我们可能的习惯做法,Axios 之前确实也是这么做的。

为什么挪到了内部?可以看看这条 PR: Allow axios.create(options) to be used recursively

原因简单来说就是,用户自己创建的实例依然可以调用 create 方法创建新的实例,例如:

const axios = require('axios');const jsonClient = axios.create({responseType: 'json' // 该项配置可以在后续创建的实例中复用,而不必重复编码
});const serviceOne = jsonClient.create({baseURL: 'https://service.one/'
});const serviceTwo = jsonClient.create({baseURL: 'https://service.two/'
});

这样有助于复用实例的公共参数,减少重复编码。

五、网络请求适配器

在文件 ./defaults.js 中生成了默认完整的 Request Config 参数。

其中 config.adapter 字段表明当前应该使用 ./adapters/目录下的 http.js 还是 xhr.js 模块

// 根据当前使用环境,选择使用的网络请求适配器
function getDefaultAdapter() {var adapter;if (typeof XMLHttpRequest !== 'undefined') {// For browsers use XHR adapteradapter = require('./adapters/xhr');} else if (typeof process !== 'undefined' && Object.prototype.toString.call(process) === '[object process]') {// For node use HTTP adapteradapter = require('./adapters/http');}return adapter;
}

这里使用了设计模式中的适配器模式,通过判断不同环境下是否支持方法的方式,选择正确的网络请求模块,便可以实现官网所说的支持 NodeJS 和浏览器环境。

六、转换请求体和响应体数据

这是 Axios 贴在官网的核心功能之一,且提到了可以自动转换响应体内容为 JSON 数据

transformRequesttransformResponse 字段是一个数组类型,因此我们还可以向其中增加自定义的转换器。

一般来讲我们只会通过复写 transitional 字段来控制响应数据的转换与否,但可以作为扩展 Axios 的一个点,留了口子,这一点考虑得也很到位。

七、请求拦截器&响应拦截器

可以通过拦截器来提前处理请求前和收到响应前的一些处理方法。

7.1 拦截器的使用

拦截器用于在 .then().catch() 前注入并执行的一些方法。

// 通过 use 方法,添加一个请求拦截器
axios.interceptors.request.use(function (config) {// 在发送请求前干点啥,.then() 处理之前,比如修改 request configreturn config;}, function (error) {// 在发起请求发生错误后,.catch() 处理之前干点啥return Promise.reject(error);});// 通过 use 方法,添加一个响应拦截器
axios.interceptors.response.use(function (response) {// 只要响应网络状态码是 2xx 的都会触发// 干点啥return response;}, function (error) {// 状态码不是 2xx 的会触发// 发生错误了,干点啥return Promise.reject(error);});

7.2 拦截管理器

Axios 将请求和响应的过程包装成了 Promise,那么 Axios 是如何实现拦截器在 .then().catch() 执行前执行呐?

可以很容易猜到通过组装一条 Promise 执行链即可!

来看看 Axios 在请求函数中如何实现:

首先是 Axios 对象中初始化了 拦截管理器:

function Axios(instanceConfig) {this.defaults = instanceConfig;this.interceptors = {request: new InterceptorManager(),response: new InterceptorManager()};
}

来到 ./lib/core/InterceptorManager.js 文件下,对于拦截管理器

// 拦截管理器对象
function InterceptorManager() {this.handlers = [];
}/*** 添加新的管理器,定义了 use 方法** @param {Function} fulfilled 处理 `Promise` 执行 `then` 的函数方法* @param {Function} rejected 处理 `Promise` 执行 `reject` 的函数方法** @return {Number} 返回一个 ID 值用于移除拦截器*/
InterceptorManager.prototype.use = function use(fulfilled, rejected, options) {this.handlers.push({fulfilled: fulfilled,rejected: rejected,// 默认不同步synchronous: options ? options.synchronous : false,// 定义是否执行当前拦截器的函数或布尔值runWhen: options ? options.runWhen : null });return this.handlers.length - 1; // ID 值实际就是当前拦截器的数组索引
};/*** 从栈中移除指定 id 的拦截器** @param {Number} id use 方法返回的 id 值*/
InterceptorManager.prototype.eject = function eject(id) {if (this.handlers[id]) {this.handlers[id] = null; // 删除拦截器,但索引会保留}
};/*** 迭代所有注册的拦截器* 该方法会跳过因拦截器被删除而值为 null 的索引** @param {Function} 调用每个有效拦截器的函数*/
InterceptorManager.prototype.forEach = function forEach(fn) {utils.forEach(this.handlers, function forEachHandler(h) {if (h !== null) {fn(h);}});
};

迭代所有注册的拦截器是一个 FIFS(first come first served,先到先服务)队列执行顺序的方法。

7.3 组装拦截器与请求执行链

./lib/core/Axios.js 文件中,Axios 对象定义了 request 方法,其中将网络请求、请求拦截器和响应拦截器组装。

默认返回一个还未执行网络请求的 Promise 执行链,如果设置了同步,则会立即执行请求过程,并返回请求结果的 Promise 对象,也就是官方文档中提到的 Axios 还支持 Promise API。

函数详细的分析,都已经注释在如下代码中:

/*** Dispatch a request** @param {Object} config 传入的用户自定义配置,并和默认配置 merge*/
Axios.prototype.request = function request(config) {// 省略 ...// 请求拦截器执行链var requestInterceptorChain = [];// 同步请求拦截器var synchronousRequestInterceptors = true;// 遍历请求拦截器this.interceptors.request.forEach(function unshiftRequestInterceptors(interceptor) {// 判断 runWhen 如果是函数,则执行函数,结果若为 false,则不执行当前拦截器if (typeof interceptor.runWhen === 'function' && interceptor.runWhen(config) === false) {return;}// 判断当前拦截器是否同步synchronousRequestInterceptors = synchronousRequestInterceptors && interceptor.synchronous;// 插入 requestInterceptorChain 数组首位// 效果:[interceptor.fulfilled, interceptor.rejected, ...]requestInterceptorChain.unshift(interceptor.fulfilled, interceptor.rejected);});// 响应拦截器执行链var responseInterceptorChain = [];// 遍历所有的响应拦截器this.interceptors.response.forEach(function pushResponseInterceptors(interceptor) {// 插入 responseInterceptorChain 尾部// 效果:[ ..., interceptor.fulfilled, interceptor.rejected]responseInterceptorChain.push(interceptor.fulfilled, interceptor.rejected);});var promise;// 如果非同步// 一般大家在使用 axios.interceptors.request.use 都没有传递第三个配置参数// 所以一般情况下会走这个逻辑if (!synchronousRequestInterceptors) {var chain = [dispatchRequest, undefined];// 将请求拦截器执行链放到 chain 数组头部Array.prototype.unshift.apply(chain, requestInterceptorChain);// 将响应拦截器执行链放到 chain 数组末尾chain = chain.concat(responseInterceptorChain);// 给 promise 赋值 Promise 对象,并注入 request configpromise = Promise.resolve(config);// 循环 chain 数组,组合成 Promise 执行链while (chain.length) {// 正好 resolve 和 reject 对应方法,两两一组promise = promise.then(chain.shift(), chain.shift());}// 返回 Promise 执行链return promise;}// 同步方式var newConfig = config;// 循环并执行所有请求拦截器while (requestInterceptorChain.length) {var onFulfilled = requestInterceptorChain.shift();var onRejected = requestInterceptorChain.shift();try {// 执行定义请求前的“请求拦截器” then 处理方法newConfig = onFulfilled(newConfig);} catch (error) {// 执行定义请求前的“请求拦截器” catch 处理方法onRejected(error);break;}}try {// 执行网络请求promise = dispatchRequest(newConfig);} catch (error) {return Promise.reject(error);}// 循环并执行所有响应拦截器while (responseInterceptorChain.length) {promise = promise.then(responseInterceptorChain.shift(), responseInterceptorChain.shift());}// 返回 Promise 对象return promise;
};

可以看到由于请求拦截器和响应拦截器使用了 unshiftpush,那么 use 拦截器的先后顺序就有变动。

通过如上代码的分析,可以得知若有多个拦截器的执行顺序规则是:

  • 请求拦截器:先 use,后执行
  • 响应拦截器:先 use,先执行

关于拦截器执行这部分,涉及到一个 PR改动: Requests unexpectedly delayed due to an axios internal promise,推荐大家阅读一下,有助于熟悉微任务宏任务

改动的原因:如果请求拦截器中存在一些长时间的任务,会使得使用 axios 的网络请相较于不使用 axios 的网络请求会延后,为此,通过为拦截管理器增加 synchronousrunWhen 字段,来实现同步执行请求方法。

八、取消网络请求

在网络请求中,会遇到许多非预期的请求取消,当然也有主动取消请求的时候,例如,用户获取 id=1 的新闻数据,需要耗时 30s,用户等不及了,就返回查看 id=2 的新闻详情,此时我们可以在代码中主动取消 id=1 的网络请求,节省网络资源。

8.1 如何取消 Axios 请求

通过 CancleToken.source() 工厂方法创建取消请求的实例 source

在发起请求的 request Config 中设置 cancelToken 值为 source.token

在需要主动取消请求的地方调用:source.cancle()

const CancelToken = axios.CancelToken;
const source = CancelToken.source();axios.get('/user/12345', {cancelToken: source.token
}).catch(function (thrown) {if (axios.isCancel(thrown)) {console.log('Request canceled', thrown.message);} else {// handle error}
});axios.post('/user/12345', {name: 'new name'
}, {cancelToken: source.token
})// 主动取消请求 (提示信息是可选的参数)
source.cancel('Operation canceled by the user.');

同一个 source 实例调用取消 cancle() 方法时,会取消所有含有当前实例 source.token 的请求

8.2 取消请求功能的原理

想必大家也很好奇是怎么实现取消网络请求功能的,实际上有了上述的基础,把 Axios 的请求想象成为一条事件执行链,执行链中任意一处发生了异常,都会中断整个请求。

整个请求执行链中的设计了,首先来看:axios.CancelToken.source()

/*** Returns an object that contains a new `CancelToken` and a function that, when called,* cancels the `CancelToken`.*/
CancelToken.source = function source() {var cancel;var token = new CancelToken(function executor(c) {cancel = c;});return {token: token,cancel: cancel};
};

该工厂方法返回了一个对象,该对象包含了一个 token(取消令牌,CancleToken 对象的实例),以及一个取消与 token 映射绑定的取消请求方法 cancle()

其中 new CancelToken() 会创建 CancleToken 的单例,通过传入函数方式,拿到了取消请求的回调函数,该函数内会构造 token 取消的原因,并通过执行 resolvePromise(),主动 reslove。

同样是一个微任务,当主动调用 cancle() 方法后,会调用 resolvePromise(reason),此时就会给当前 cancleToken 实例的 reason 字段赋值“请求取消的原因”:

function CancelToken(executor) {if (typeof executor !== 'function') {throw new TypeError('executor must be a function.');}// 初始化一个 promise 属性,resolvePromise 变量指向 resolvevar resolvePromise;this.promise = new Promise(function promiseExecutor(resolve) {resolvePromise = resolve;});// 赋值 token 为当前对象的实例var token = this;// 省略...// 执行外部传入的初始化方法,将取消请求的方法,赋值给返回对象的 cancel 属性executor(function cancel(message) {if (token.reason) {// Cancellation has already been requestedreturn;}token.reason = new Cancel(message);resolvePromise(token.reason);});
}

./lib/core/dispatchRequest.js 文件中:

function throwIfCancellationRequested(config) {// 当 request config 中有实例化 cancelToken 时// 执行 throwIfRequested() 方法// throwIfRequested() 方法在 cancleToken 实例的 reason 字段有值时// 抛出异常if (config.cancelToken) {config.cancelToken.throwIfRequested();}// 判断 config.signal.aborted 值为真的时候抛出异常// 该值时通过 new AbortController().signal,不过目前暂时未用到// 官方文档上暂也暂未更新相关内容if (config.signal && config.signal.aborted) {throw new Cancel('canceled');}
}module.exports = function dispatchRequest(config) {// 准备发起请求前检查throwIfCancellationRequested(config);// 省略...var adapter = config.adapter || defaults.adapter;return adapter(config).then(function onAdapterResolution(response) {// 请求成功后检查throwIfCancellationRequested(config);// 省略...return response;}, function onAdapterRejection(reason) {if (!isCancel(reason)) {// 请求发生错误时候检查throwIfCancellationRequested(config);// 省略...}// 省略...return Promise.reject(reason);});
}

在文章前边分析拦截器的时候讲到了 dispatchRequest() 在请求拦截器之后执行。

在请求前,请求成功、失败后三个时机点,都会通过 throwIfCancellationRequested() 函数检查是否取消了请求,throwIfCancellationRequested() 函数判断了 cancleToken.reason 是否有值,如果有则抛出异常并中断请求 Promise 执行链。

九、CSRF 防御

Axios 支持防御 CSRF(Cross-site request forgery,跨站请求伪造)攻击,而防御 CSRF 攻击的最简单方式就是加 Token。

CSRF 的攻击可以简述为:服务器错把攻击者的请求当成了正常用户的请求。

加一个 Token 为什么就能解决呐?首先 Token 是服务端随用户每次请求动态生成下发的,用户在提交表单、查询数据等行为的时候,需要在网络请求体加上这个临时性的 Token 值,攻击者无法在三方网站中获取当前 Token,因此服务端就可以通过验证 Token 来区分是否是正常用户的请求。

Axios 在请求配置中提供了两个字段:

// cookie 中携带的 Token 名称,通过该名称可以从 cookie 中拿到 Token 值
xsrfCookieName: 'XSRF-TOKEN',
// 请求 Header 中携带的 Token 名称,通过该成名可从 Header 中拿到 Token 值
xsrfHeaderName: 'X-XSRF-TOKEN',

用于附加验证防御 CSRF 攻击的 Token。

十、值得一说的自定义工具库

在 Axios 内,没有引入其他例如 lodash 的工具函数依赖,都在自己内部按需实现了工具函数,提供给整个项目使用。

个人非常喜欢这种做法,尤其是在一个 ES5 的工具库下,这样做不仅代码易读,与此同时还显得非常得纯粹、干净、清晰!

如果团队内有这种诉求,建议可以写一个 ESM 模块的工具库,这样做以后,在打包 Tree Shaking 时,打包的结果应该能更加干净。

总结

总体来说,Axios 涉及到的设计模式就有:单例模式、工厂模式、职责链模式、适配器模式,因此绝对是值得学习的一个工具库,梳理之后不仅利于我们灵活使用其 API,更有助于根据业务去自定义扩展封装网络请求,将网络请求统一收口。

与此同时,Axios 绝对是一个可以作为软件工程编码的学习范本,其中的文件夹结构,功能设计,功能解耦,按需封装工具类,以及灵活运用设计模式都是值得揣度回味。

相信能看到文末的你,一定收获不小,不妨动动小手,点个关注?

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