一文读懂Axios核心源码思想
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2022-01-19 18:16
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阅读完本文，下面的问题会迎刃而解，
Axios 的适配器原理是什么？ Axios 是如何实现请求和响应拦截的？ Axios 取消请求的实现原理？ CSRF 的原理是什么？Axios 是如何防范客户端 CSRF 攻击？ 请求和响应数据转换是怎么实现的？
全文约两千字，阅读完大约需要 6 分钟，文中 Axios 版本为 0.21.1
我们以特性作为入口，解答上述问题的同时一起感受下 Axios 源码极简封装的艺术。
Features
从浏览器创建 XMLHttpRequest 从 Node.js 创建 HTTP 请求 支持 Promise API 拦截请求与响应 取消请求 自动装换 JSON 数据 支持客户端 XSRF 攻击
前两个特性解释了为什么 Axios 可以同时用于浏览器和 Node.js 的原因，简单来说就是通过判断是服务器还是浏览器环境，来决定使用 XMLHttpRequest 还是 Node.js 的 HTTP 来创建请求，这个兼容的逻辑被叫做适配器，对应的源码在 lib/defaults.js 中，
// defaults.js
function getDefaultAdapter() {
var adapter;
if (typeof XMLHttpRequest !== 'undefined') {
// For browsers use XHR adapter
adapter = require('./adapters/xhr');
} else if (typeof process !== 'undefined' && Object.prototype.toString.call(process) === '[object process]') {
// For node use HTTP adapter
adapter = require('./adapters/http');
}
return adapter;
}
以上是适配器的判断逻辑，通过侦测当前环境的一些全局变量，决定使用哪个 adapter。其中对于 Node 环境的判断逻辑在我们做 ssr 服务端渲染的时候，也可以复用。接下来我们来看一下 Axios 对于适配器的封装。
Adapter xhr
定位到源码文件 lib/adapters/xhr.js，先来看下整体结构，
module.exports = function xhrAdapter(config) {
return new Promise(function dispatchXhrRequest(resolve, reject) {
// ...
})
}
导出了一个函数，接受一个配置参数，返回一个 Promise。我们把关键的部分提取出来，
module.exports = function xhrAdapter(config) {
return new Promise(function dispatchXhrRequest(resolve, reject) {
var requestData = config.data;
var request = new XMLHttpRequest();
request.open(config.method.toUpperCase(), buildURL(fullPath, config.params, config.paramsSerializer), true);
request.onreadystatechange = function handleLoad() {}
request.onabort = function handleAbort() {}
request.onerror = function handleError() {}
request.ontimeout = function handleTimeout() {}
request.send(requestData);
});
};
是不是感觉很熟悉？没错，这就是 XMLHttpRequest 的使用姿势呀，先创建了一个 xhr 然后 open 启动请求，监听 xhr 状态，然后 send 发送请求。我们来展开看一下 Axios 对于 onreadystatechange 的处理，
request.onreadystatechange = function handleLoad() {
if (!request || request.readyState !== 4) {
return;
}
// The request errored out and we didn't get a response, this will be
// handled by onerror instead
// With one exception: request that using file: protocol, most browsers
// will return status as 0 even though it's a successful request
if (request.status === 0 && !(request.responseURL && request.responseURL.indexOf('file:') === 0)) {
return;
}
// Prepare the response
var responseHeaders = 'getAllResponseHeaders' in request ? parseHeaders(request.getAllResponseHeaders()) : null;
var responseData = !config.responseType || config.responseType === 'text' ? request.responseText : request.response;
var response = {
data: responseData,
status: request.status,
statusText: request.statusText,
headers: responseHeaders,
config: config,
request: request
};
settle(resolve, reject, response);
// Clean up request
request = null;
};
首先对状态进行过滤，只有当请求完成时（readyState === 4）才往下处理。需要注意的是，如果 XMLHttpRequest 请求出错，大部分的情况下我们可以通过监听 onerror 进行处理，但是也有一个例外：当请求使用文件协议（file://）时，尽管请求成功了但是大部分浏览器也会返回 0 的状态码。
Axios 针对这个例外情况也做了处理。
请求完成后，就要处理响应了。这里将响应包装成一个标准格式的对象，作为第三个参数传递给了 settle 方法，settle 在 lib/core/settle.js 中定义，
function settle(resolve, reject, response) {
var validateStatus = response.config.validateStatus;
if (!response.status || !validateStatus || validateStatus(response.status)) {
resolve(response);
} else {
reject(createError(
'Request failed with status code ' + response.status,
response.config,
null,
response.request,
response
));
}
};
settle 对 Promise 的回调进行了简单的封装，确保调用按一定的格式返回。
以上就是 xhrAdapter 的主要逻辑，剩下的是对请求头，支持的一些配置项以及超时，出错，取消请求等回调的简单处理，其中对于 XSRF 攻击的防范是通过请求头实现的。
我们先来简单回顾下什么是 XSRF （也叫 CSRF，跨站请求伪造）。
CSRF
背景：用户登录后，需要存储登录凭证保持登录态，而不用每次请求都发送账号密码。
怎么样保持登录态呢？
目前比较常见的方式是，服务器在收到 HTTP请求后，在响应头里添加 Set-Cookie 选项，将凭证存储在 Cookie 中，浏览器接受到响应后会存储 Cookie，根据浏览器的同源策略，下次向服务器发起请求时，会自动携带 Cookie 配合服务端验证从而保持用户的登录态。
所以如果我们没有判断请求来源的合法性，在登录后通过其他网站向服务器发送了伪造的请求，这时携带登录凭证的 Cookie 就会随着伪造请求发送给服务器，导致安全漏洞，这就是我们说的 CSRF，跨站请求伪造。
所以防范伪造请求的关键就是检查请求来源，refferer 字段虽然可以标识当前站点，但是不够可靠，现在业界比较通用的解决方案还是在每个请求上附带一个 anti-CSRF token，这个的原理是攻击者无法拿到 Cookie，所以我们可以通过对 Cookie 进行加密（比如对 sid 进行加密），然后配合服务端做一些简单的验证，就可以判断当前请求是不是伪造的。
Axios 简单地实现了对特殊 csrf token 的支持，
// Add xsrf header
// This is only done if running in a standard browser environment.
// Specifically not if we're in a web worker, or react-native.
if (utils.isStandardBrowserEnv()) {
// Add xsrf header
var xsrfValue = (config.withCredentials || isURLSameOrigin(fullPath)) && config.xsrfCookieName ?
cookies.read(config.xsrfCookieName) :
undefined;
if (xsrfValue) {
requestHeaders[config.xsrfHeaderName] = xsrfValue;
}
}
Interceptor
拦截器是 Axios 的一个特色 Feature，我们先简单回顾下使用方式，
// 拦截器可以拦截请求或响应
// 拦截器的回调将在请求或响应的 then 或 catch 回调前被调用
var instance = axios.create(options);
var requestInterceptor = axios.interceptors.request.use(
(config) => {
// do something before request is sent
return config;
},
(err) => {
// do somthing with request error
return Promise.reject(err);
}
);
// 移除已设置的拦截器
axios.interceptors.request.eject(requestInterceptor)
那么拦截器是怎么实现的呢？
定位到源码 lib/core/Axios.js 第 14 行，
function Axios(instanceConfig) {
this.defaults = instanceConfig;
this.interceptors = {
request: new InterceptorManager(),
response: new InterceptorManager()
};
}
通过 Axios 的构造函数可以看到，拦截器 interceptors 中的 request 和 response 两者都是一个叫做 InterceptorManager 的实例，这个 InterceptorManager 是什么？
定位到源码 lib/core/InterceptorManager.js，
function InterceptorManager() {
this.handlers = [];
}
InterceptorManager.prototype.use = function use(fulfilled, rejected, options) {
this.handlers.push({
fulfilled: fulfilled,
rejected: rejected,
synchronous: options ? options.synchronous : false,
runWhen: options ? options.runWhen : null
});
return this.handlers.length - 1;
};
InterceptorManager.prototype.eject = function eject(id) {
if (this.handlers[id]) {
this.handlers[id] = null;
}
};
InterceptorManager.prototype.forEach = function forEach(fn) {
utils.forEach(this.handlers, function forEachHandler(h) {
if (h !== null) {
fn(h);
}
});
};
InterceptorManager 是一个简单的事件管理器，实现了对拦截器的管理，
通过 handlers 存储拦截器，然后提供了添加，移除，遍历执行拦截器的实例方法，存储的每一个拦截器对象都包含了作为 Promise 中 resolve 和 reject 的回调以及两个配置项。
值得一提的是，移除方法是通过直接将拦截器对象设置为 null 实现的，而不是 splice 剪切数组，遍历方法中也增加了相应的 null 值处理。这样做一方面使得每一项ID保持为项的数组索引不变，另一方面也避免了重新剪切拼接数组的性能损失。
拦截器的回调会在请求或响应的 then 或 catch 回调前被调用，这是怎么实现的呢？
回到源码 lib/core/Axios.js 中第 27 行，Axios 实例对象的 request 方法，
我们提取其中的关键逻辑如下，
Axios.prototype.request = function request(config) {
// Get merged config
// Set config.method
// ...
var requestInterceptorChain = [];
this.interceptors.request.forEach(function unshiftRequestInterceptors(interceptor) {
requestInterceptorChain.unshift(interceptor.fulfilled, interceptor.rejected);
});
var responseInterceptorChain = [];
this.interceptors.response.forEach(function pushResponseInterceptors(interceptor) {
responseInterceptorChain.push(interceptor.fulfilled, interceptor.rejected);
});
var promise;
var chain = [dispatchRequest, undefined];
Array.prototype.unshift.apply(chain, requestInterceptorChain);
chain.concat(responseInterceptorChain);
promise = Promise.resolve(config);
while (chain.length) {
promise = promise.then(chain.shift(), chain.shift());
}
return promise;
};
可以看到，当执行 request 时，实际的请求（dispatchRequest）和拦截器是通过一个叫 chain 的队列来管理的。整个请求的逻辑如下，
首先初始化请求和响应的拦截器队列，将 resolve，reject 回调依次放入队头 然后初始化一个 Promise 用来执行回调，chain 用来存储和管理实际请求和拦截器 将请求拦截器放入 chain 队头，响应拦截器放入 chain 队尾 队列不为空时，通过 Promise.then 的链式调用，依次将请求拦截器，实际请求，响应拦截器出队 最后返回链式调用后的 Promise
这里的实际请求是对适配器的封装，请求和响应数据的转换都在这里完成。
那么数据转换是如何实现的呢？
Transform data
定位到源码 lib/core/dispatchRequest.js，
function dispatchRequest(config) {
throwIfCancellationRequested(config);
// Transform request data
config.data = transformData(
config.data,
config.headers,
config.transformRequest
);
var adapter = config.adapter || defaults.adapter;
return adapter(config).then(function onAdapterResolution(response) {
throwIfCancellationRequested(config);
// Transform response data
response.data = transformData(
response.data,
response.headers,
config.transformResponse
);
return response;
}, function onAdapterRejection(reason) {
if (!isCancel(reason)) {
throwIfCancellationRequested(config);
// Transform response data
if (reason && reason.response) {
reason.response.data = transformData(
reason.response.data,
reason.response.headers,
config.transformResponse
);
}
}
return Promise.reject(reason);
});
};
这里的 throwIfCancellationRequested 方法用于取消请求，关于取消请求稍后我们再讨论，可以看到发送请求是通过调用适配器实现的，在调用前和调用后会对请求和响应数据进行转换。
转换通过 transformData 函数实现，它会遍历调用设置的转换函数，转换函数将 headers 作为第二个参数，所以我们可以根据 headers 中的信息来执行一些不同的转换操作，
// 源码 core/transformData.js
function transformData(data, headers, fns) {
utils.forEach(fns, function transform(fn) {
data = fn(data, headers);
});
return data;
};
Axios 也提供了两个默认的转换函数，用于对请求和响应数据进行转换。默认情况下，
Axios 会对请求传入的 data 做一些处理，比如请求数据如果是对象，会序列化为 JSON 字符串，响应数据如果是 JSON 字符串，会尝试转换为 JavaScript 对象，这些都是非常实用的功能，
对应的转换器源码可以在 lib/default.js 的第 31 行找到，
var defaults = {
// Line 31
transformRequest: [function transformRequest(data, headers) {
normalizeHeaderName(headers, 'Accept');
normalizeHeaderName(headers, 'Content-Type');
if (utils.isFormData(data) ||
utils.isArrayBuffer(data) ||
utils.isBuffer(data) ||
utils.isStream(data) ||
utils.isFile(data) ||
utils.isBlob(data)
) {
return data;
}
if (utils.isArrayBufferView(data)) {
return data.buffer;
}
if (utils.isURLSearchParams(data)) {
setContentTypeIfUnset(headers, 'application/x-www-form-urlencoded;charset=utf-8');
return data.toString();
}
if (utils.isObject(data)) {
setContentTypeIfUnset(headers, 'application/json;charset=utf-8');
return JSON.stringify(data);
}
return data;
}],
transformResponse: [function transformResponse(data) {
var result = data;
if (utils.isString(result) && result.length) {
try {
result = JSON.parse(result);
} catch (e) { /* Ignore */ }
}
return result;
}],
}
我们说 Axios 是支持取消请求的，怎么个取消法呢？
CancelToken
其实不管是浏览器端的 xhr 或 Node.js 里 http 模块的 request 对象，都提供了 abort 方法用于取消请求，所以我们只需要在合适的时机调用 abort 就可以实现取消请求了。
那么，什么是合适的时机呢？控制权交给用户就合适了。所以这个合适的时机应该由用户决定，也就是说我们需要将取消请求的方法暴露出去，Axios 通过 CancelToken 实现取消请求，我们来一起看下它的姿势。
首先 Axios 提供了两种方式创建 cancel token，
const CancelToken = axios.CancelToken;
const source = CancelToken.source();
// 方式一，使用 CancelToken 实例提供的静态属性 source
axios.post("/user/12345", { name: "monch" }, { cancelToken: source.token });
source.cancel();
// 方式二，使用 CancelToken 构造函数自己实例化
let cancel;
axios.post(
"/user/12345",
{ name: "monch" },
{
cancelToken: new CancelToken(function executor(c) {
cancel = c;
}),
}
);
cancel();
到底什么是 CancelToken？定位到源码 lib/cancel/CancelToken.js 第 11 行，
function CancelToken(executor) {
if (typeof executor !== "function") {
throw new TypeError("executor must be a function.");
}
var resolvePromise;
this.promise = new Promise(function promiseExecutor(resolve) {
resolvePromise = resolve;
});
var token = this;
executor(function cancel(message) {
if (token.reason) {
// Cancellation has already been requested
return;
}
token.reason = new Cancel(message);
resolvePromise(token.reason);
});
}
CancelToken 就是一个由 promise 控制的极简的状态机，实例化时会在实例上挂载一个 promise，这个 promise 的 resolve 回调暴露给了外部方法 executor，这样一来，我们从外部调用这个 executor方法后就会得到一个状态变为 fulfilled 的 promise，那有了这个 promise 后我们如何取消请求呢？
是不是只要在请求时拿到这个 promise 实例，然后在 then 回调里取消请求就可以了？
定位到适配器的源码 lib/adapters/xhr.js 第 158 行，
if (config.cancelToken) {
// Handle cancellation
config.cancelToken.promise.then(function onCanceled(cancel) {
if (!request) {
return;
}
request.abort();
reject(cancel);
// Clean up request
request = null;
});
}
以及源码 lib/adaptors/http.js 第 291 行，
if (config.cancelToken) {
// Handle cancellation
config.cancelToken.promise.then(function onCanceled(cancel) {
if (req.aborted) return;
req.abort();
reject(cancel);
});
}
果然如此，在适配器里 CancelToken 实例的 promise 的 then 回调里调用了 xhr 或 http.request 的 abort 方法。试想一下，如果我们没有从外部调用取消 CancelToken 的方法，是不是意味着 resolve 回调不会执行，适配器里的 promise 的 then 回调也不会执行，就不会调用 abort 取消请求了。
小结
Axios 通过适配器的封装，使得它可以在保持同一套接口规范的前提下，同时用在浏览器和 node.js 中。源码中大量使用 Promise 和闭包等特性，实现了一系列的状态控制，其中对于拦截器，取消请求的实现体现了其极简的封装艺术，值得学习和借鉴。
参考链接
Axios Docs - axios-http.com[1] Axios Github Source Code[2] 源码拾遗 Axios —— 极简封装的艺术[3] Cross Site Request Forgery - Part III. Web Application Security[4] tc39/proposal-cancelable-promises[5]
写在最后
本文首发于我的 博客[6]，才疏学浅，难免有错误，文章有误之处还望不吝指正！
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（完）
作者：campcc
https://github.com/campcc/blog/issues/23
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