NodeJS处理Express中异步错误

摘要

比起回调函数，使用 Promise 来处理异步错误要显得优雅许多。

结合 Express 内置的错误处理机制和 Promise 极大地降低产生未捕获错误（uncaught exception）的可能性。

Promise 在ES6中是默认选项。如果使用 Babel 转译，它也可以与 Generators 或者 Async/Await 相结合。

本文主要阐述如何在 Express 中使用错误处理中间件（error-handling middleware）来高效处理异步错误。在 Github 上有对应 代码实例 可供参考。

首先，让我们一起了解 Express 提供的开箱即用的错误处理工具。然后，我们将探讨如何使用 Promise, Generators 以及 ES7 的 async/await 来简化错误处理流程。

Express 内置的异步错误处理

在默认情况下，Express 会捕获所有在路由处理函数中的抛出的异常，然后将它传给下一个错误处理中间件：

app.get('/', function (req, res) {
 throw new Error('oh no!')
})
app.use(function (err, req, res, next) {
 console.log(err.message) // 噢！不!
})

对于同步执行的代码，以上的处理已经足够简单。然而，当异步程序在执行时抛出异常的情况，Express 就无能为力。原因在于当你的程序开始执行回调函数时，它原来的栈信息已经丢失。

app.get('/', function (req, res) {
 queryDb(function (er, data) {
  if (er) throw er
 })
})
app.use(function (err, req, res, next) {
 // 这里拿不到错误信息
})

对于这种情况，可以使用 next 函数来将错误传递给下一个错误处理中间件

app.get('/', function (req, res, next) {
 queryDb(function (err, data) {
  if (err) return next(err)
  // 处理数据

  makeCsv(data, function (err, csv) {
   if (err) return next(err)
   // 处理 csv

  })
 })
})
app.use(function (err, req, res, next) {
 // 处理错误
})

使用这种方法虽然一时爽，却带来了两个问题：

你需要显式地在错误处理中间件中分别处理不同的异常。

一些隐式异常并没有被处理（如尝试获取一个对象并不存在的属性)

利用 Promise 传递异步错误

在异步执行的程序中使用 Promise 处理任何显式或隐式的异常情况，只需要在 Promise 链尾加上 .catch(next) 即可。

app.get('/', function (req, res, next) {
 // do some sync stuff
 queryDb()
  .then(function (data) {
   // 处理数据
   return makeCsv(data)
  })
  .then(function (csv) {
   // 处理 csv
  })
  .catch(next)
})
app.use(function (err, req, res, next) {
 // 处理错误
})

现在，所有异步和同步程序都将被传递到错误处理中间件。棒棒的。

虽然 Promise 让异步错误的传递变得容易，但这样的代码仍然有一些冗长和刻板。这时候 promise generator 就派上了用场。

用 Generators 简化代码

如果你使用的环境原生支持 Generators，你可以手动实现以下的功能。不过这里我们将借用 Bluebird.coroutine 来说明如何使用 Promise generator 来简化刚才的代码。

尽管接下来的例子使用的是 bluebird ，其它 Promise 库（如 co）也都支持 Promise generator.

首先，我们需要使得 Express 路由函数与 Promise generator 兼容：

var Promise = require('bluebird')
function wrap (genFn) { // 1
  var cr = Promise.coroutine(genFn) // 2
  return function (req, res, next) { // 3
    cr(req, res, next).catch(next) // 4
  }
}

这个函数是一个高阶函数，它做了以下几件事情：（分别与代码片段中的注释对应）

以 Genrator 为唯一的输入

让这个函数懂得如何 yield promise

返回一个普通的 Express 路由函数

当这个函数被执行时，它会使用 coroutine 来 yield promise，捕获期间发生的异常，然后将其传递给 next 函数

借助这个函数，我们就可以这样构造路由函数：

app.get('/', wrap(function *(req, res) {
 var data = yield queryDb()
 // 处理数据
 var csv = yield makeCsv(data)
 // 处理 csv
}))
app.use(function (err, req, res, next) {
 // 处理错误
})

现在，Express 的异步错误处理流程的可读性已经近乎令人满意，而且你可以像写同步执行的代码一样去书写异步执行的代码，唯一不要忘了的就是 yield promises。

然而这还不是终点，ES7 的 async/await 提议可以让代码变得更简洁。

使用 ES7 async/await

ES7 async/await 的行为就像 Promise Generator 一样，只不过它可以被用到更多的地方（如类方法或者胖箭头函数）。

为了在 Express 中使用 async/await，同时优雅地处理异步错误，我们仍然需要一个与上文提到的 wrap 类似的函数：

let wrap = fn => (...args) => fn(...args).catch(args[2])
这样，我们就可以按底下这种方式书写路由函数:

app.get('/', wrap(async function (req, res) {
 let data = await queryDb()
 // 处理数据
 let csv = await makeCsv(data)
 // 处理 csv
}))

现在可以愉快地写代码了

有了对同步和异步错误的处理，你可以用新的方式来开发 Express App。但有两点需要注意：

要习惯使用 throw ，它使得你的代码目的明确，throw 会明确地将程序引到错误处理中间件，这对同步或异步的程序都是适用的。
遇到特殊情况，当你觉得有必要时，也可以自行 try/catch。

app.get('/', wrap(async (req, res) => {
   if (!req.params.id) {
    throw new BadRequestError('Missing Id')
   }
   let companyLogo
   try {
    companyLogo = await getBase64Logo(req.params.id)
   } catch (err) {
    console.error(err)
    companyLogo = genericBase64Logo
   }
  }))

要习惯使用 custom error classes ，如 BadRequestError，因为这可以让你在错误处理中间件中更方便地分类处理。

app.use(function (err, req, res, next) {
   if (err instanceof BadRequestError) {
    res.status(400)
    return res.send(err.message)
   }
   ...
  })

需要注意

1. 以上介绍的方法要求所有异步操作必须返回 promise。如果你的异步操作是使用回调函数的方式，你需要将其转化成 promise。（可以直接使用 Bluebird.promisifyAll 这类函数）
   
2. 事件发射器（如 steams）仍然会导致未捕获异常，你需要注意合理地处理这类情况：