设计一个中间件系统实现请求超时控制 -

题目

设计一个中间件系统实现请求超时控制

信息

类型：问答
难度：⭐⭐

考点

中间件原理,异步流程控制,错误处理

快速回答

实现请求超时控制的核心要点：

使用中间件链式调用机制拦截请求
通过setTimeout和clearTimeout控制超时
正确处理异步操作和错误冒泡
返回标准化的错误响应

## 解析

原理说明

中间件超时控制的核心原理：在请求处理管道中插入计时器，当超过指定时间未完成时中断后续处理。关键技术点：

利用中间件的next()机制控制执行流程
通过Promise.race()实现主逻辑与超时控制的竞态
使用AbortController终止异步操作（Node.js 15+）
错误冒泡和统一错误处理

代码示例

// 基于Express的中间件实现
function timeoutMiddleware(timeout = 5000) {
  return (req, res, next) => {
    const controller = new AbortController();
    req.signal = controller.signal;

    // 设置超时计时器
    const timer = setTimeout(() => {
      controller.abort();
      const err = new Error('Request Timeout');
      err.status = 503;
      next(err);  // 触发错误处理中间件
    }, timeout);

    // 主处理逻辑
    const mainPromise = new Promise((resolve) => {
      res.on('finish', resolve);  // 监听响应完成
      next();  // 继续后续中间件
    });

    // 竞态处理
    Promise.race([
      mainPromise,
      new Promise((_, reject) => 
        req.signal.addEventListener('abort', () => 
          reject(new Error('TimeoutAborted')))
      )
    ]).finally(() => clearTimeout(timer));
  };
}

// 使用示例
app.use(timeoutMiddleware(3000));
app.use((err, req, res, next) => {
  if (err.message === 'Request Timeout') {
    res.status(503).json({ error: 'Service Unavailable' });
  }
});

最佳实践

合理设置超时时间：根据业务类型调整（API建议3-10秒）
资源清理：务必清除定时器防止内存泄漏
信号传播：通过AbortSignal通知下游中间件终止操作
错误标准化：返回包含statusCode的统一错误格式
日志记录：记录超时请求的路径和方法便于监控

常见错误

未清除定时器：导致内存泄漏和意外触发
错误处理缺失：超时后未正确终止请求链
竞态条件：响应完成后仍执行超时逻辑
信号未传递：下游异步操作未接收终止信号
时间设置不当：过短导致正常请求被误杀

扩展知识

分布式超时控制：在微服务架构中通过链路ID传递超时信息
自适应超时：根据历史响应时间动态调整阈值
替代方案对比：
- connect-timeout：Express官方中间件
- koa-timeout：Koa的轻量级实现
- Nginx层超时：proxy_read_timeout配置
性能影响：每请求一个定时器的开销约0.2ms（Node.js v18）