Express 與 Koa 如何處理錯誤

以前只注重把功能寫出來而已，慢慢地開始維護後發現一開始的系統規劃很重要，包含基本的 Loggin / Debugging / Error Handling，以及是否能將每個物件函式乾淨拆分[避免過多副作用無法編寫測試](https://medium.com

此次主要研究 Express 與 Koa 框架下編寫如何做錯誤處理。

原本的寫法

在最一開始使用Promise時，都習慣個別Promise.catch 處理錯誤；
之後用上了 async / await ，也都習慣用 try{}catch(){} 個別處理；

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function handle(req, res) {   
   Promise1().then(data => ....).catch(err => handleError(err))  
}

async function handle(ctx){  
   try{  
       await Promise1()  
   }catch(err){  
       hanleError(err)  
   }  
}

這樣的寫法缺點在於每個函式都必須重複一樣的事情(不斷 try catch)，此外回傳 http status code / error message 很多都會重複，也是此次想要改變的問題，希望改以統一拋出錯誤並註冊一個Middleware專門處理錯誤。

改善寫法

Koa

先來看Koa如何實作，以下是一般使用方式

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const Koa = require('koa');  
const app = new Koa();

app.use(async (ctx, next){...});

app.listen(3000);

當我們創建一個 Koa 的 instance app後，接著就會用 app.use 註冊所有的 Middleware，最後就是 app.listen 啟動

在 Koa 原始碼當中， new Koa()中重要的一段原始碼是

return fnMiddleware(ctx).then(handleResponse).catch(onerror);

Koa 處理的順序是 fnMiddleware將 app.use()註冊的全部Middleware轉成 Promise chain -> hanldeResponse(呼叫 res.end送出 http respond) / onerror (處理錯誤)

Promise chain(自定義的) 是指當 Koa Middleware 呼叫 next() 會遞迴呼叫下一個 Middleware，有興趣可以看我另一篇文章 Koa2 源碼解析 — 簡潔美麗的框架

這部分的錯誤處理又可拆成兩塊，一個是 app層級一個是 ctx 層級；
在原始碼中 /koa/application.js，有預設基本的 onerror的錯誤處理，基本上就是打印出來，這部分是透過 app本身繼承 Event Emitter屬性並註冊 app.on(“error”) 事件後處理

另一方面當 Server 發生錯誤 Client 都會收到 Internal Server Error 回應，是在 ctx.onerror 處理，並 app.emit(“error”)，定義於 /koa/context.js 中；
對應不同的Http Status Code 有不同的回應，這是基於statuses 模組定義的。

這裡比較混亂的是 app.onerror 與 ctx.onerror 呼叫時間是交錯的

fnMiddleware(ctx).then(handleResponse).catch(onerror); 的 onerror 是 (error) => ctx.onerror(error)
ctx.onerror 會 respond 預設的錯誤處理與 app.emit(“error”)
app.emit(“error”) 是由 app.onerror 去接收，這部分可以自訂 app.on(“error”, ()=>{自行處理})

官方文件有寫到錯誤處理，用戶可註冊 error 事件就會改由用戶自己處理

app.on(“error”, (err, ctx) => {….})

BUT!! 這邊的 ctx 是拿來看 context 資訊，如果是希望客製化回傳的錯誤是沒辦法的喔！
因為錯誤的狀態碼與內文 Reponse 是在 ctx.onerror 就處理掉。

所以如果要自己處理整個錯誤，必須改用 Middleware ，記得第一個就註冊錯誤處理才可以捕獲所有的錯誤，如以下

Express

Express 對比 Koa 是個比較全面的框架，內含了基本的 Middleware / Router，發送Response 方式也不像 Koa 是最後框架幫你發送；
而是必須自己用 res.send() 之類的語法自行發送。

Routing 機制

詳請請參考 express源码分析之Router

在Express 實例化之後有一個 Router Instance，接著每個路由會對映一個 Route，一個路由中可能有多個Middleware 稱為 Layer，資料結構就是陣列儲存。

當一個 Request 近來會流過依照 Route 中的註冊順序流過 Layer ，每個Layer 判斷是否 Match URL，如果 Match 則處理，發生錯誤則走錯誤處理

特別注意正常處理與錯誤處理路徑是分開

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app.use((err, req, res, next)=>{}) 對應是 Layer.handle_error  
app.use((req, res, next)=>{}) 對應是 Layer.handle_request

當發現有 Middleware 呼叫了 next(err)後，就開始走錯誤處理，也就是後面的 Layer 都是呼叫 Layer.handle_error !

在錯誤處理Express 採用 next(err) 在Middleware 間傳遞錯誤，所以當 Middleware 或是 Routing 中有錯誤不能直接拋出或不處理，必須要用 try{..}catch(error){next(error)} 處理；
但這樣就會很麻煩，因為都必須用 try catch 包起來，同理像是原生的 Nodejs module 如 fs 都沒有 Promise版，所以都要自己再 Promisify 後呼叫一樣的道理(麻煩)。
(Using Async Await in Express with Node 9 有提及)

後來看到一個蠻 Hacking 的方式，express-async-errors，他會複寫Express/Layer.handle 方法，把每個 Routing Function 的錯誤統一用 next(error) 傳遞

他處理的方式也是很妙，簡化後可以這樣示意

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let pE = async () => {throw new Error("error")}  
let fn = pE.call()  
if(fn && fn.catch) fn.catch(err => console.log(err))

也就是如果發現註冊在Layer中的Function 是 Async Function，Async Function 執行後會回傳 Promise，接著就是用 fn && fn.catch 判斷是否為 Promise，如果是則幫忙補上 .catch((err) => next(err)) ，蠻聰明的作法。

根據 Express Routing 機制，ErrorHandling 在 Express 必須宣告在最後面

結語

就個人觀點，Koa 相比 Express 確實是個更進步的框架，最主要是在 Middleware 構建與執行上，Koa 是先轉成類似 Promise Chain，並預設有做 Error Handling；
這比較符合現在以 Promise 為基礎構建的應用程式，也使得 Middleware 設計與錯誤處理直觀很多。

而Express 必須很彆扭的使用 next(err)傳遞，對比就有點像 callback hell 的 error 放在 function 第一位的傳統寫法；
另外我也是現在才知道 app.use((err,req,res,next)=>{…}) /app.use((req,res,next)=>{…}) 差一個參數在 Express 中呼叫時機完全不同，整個錯誤處理弄的有點不太直觀。
看到Github Issue 討論有提到 Express@5 會加入更好的 async /await 支援，到時再來看看原始碼的更動。