Fastify

<h1 align="center">Fastify</h1>

## 验证和序列化

Fastify 使用基于 schema 的途径，从本质上将 schema 编译成了高性能的函数，来实现路由的验证与输出的序列化。我们推荐使用 [JSON Schema](https://json-schema.org/)，虽然这并非必要。

> ## ⚠ 安全须知
>
> 应当将 schema 的定义写入代码。
> 因为不管是验证还是序列化，都会使用 `new Function()` 来动态生成代码并执行。
> 所以，用户提供的 schema 是不安全的。
> 更多内容，请看 [Ajv](https://npm.im/ajv) 与 [fast-json-stringify](https://npm.im/fast-json-stringify)。

### 核心观念

验证与序列化的任务分别由两个可定制的工具完成：

- [Ajv 6](https://www.npmjs.com/package/ajv/v/6.12.6) 用于验证请求。
- [fast-json-stringify](https://www.npmjs.com/package/fast-json-stringify) 用于序列化响应的 body。

这些工具相互独立，但共享通过 `.addSchema(schema)` 方法添加到 Fastify 实例上的 JSON schema。

<a name="shared-schema"></a>

#### 添加共用 schema (shared schema)

得益于 `addSchema` API，你能向 Fastify 实例添加多个 schema，并在程序的不同部分复用它们。
像往常一样，该 API 是封装好的。

共用 schema 可以通过 JSON Schema 的 [**`$ref`**](https://tools.ietf.org/html/draft-handrews-json-schema-01#section-8) 关键字复用。
以下是引用方法的 _总结_：

- `myField: { $ref: '#foo'}` 将在当前 schema 内搜索 `$id: '#foo'` 字段。
- `myField: { $ref: '#/definitions/foo'}` 将在当前 schema 内搜索 `definitions.foo` 字段。
- `myField: { $ref: 'http://url.com/sh.json#'}` 会搜索含 `$id: 'http://url.com/sh.json'` 的共用 schema。
- `myField: { $ref: 'http://url.com/sh.json#/definitions/foo'}` 会搜索含 `$id: 'http://url.com/sh.json'` 的共用 schema，并使用其 `definitions.foo` 字段。
- `myField: { $ref: 'http://url.com/sh.json#foo'}` 会搜索含 `$id: 'http://url.com/sh.json'` 的共用 schema，并使用其内部带 `$id: '#foo'` 的对象。

**简单用法：**

```js
fastify.addSchema({
  $id: "http://example.com/",
  type: "object",
  properties: {
    hello: { type: "string" },
  },
});

fastify.post("/", {
  handler() {},
  schema: {
    body: {
      type: "array",
      items: { $ref: "http://example.com#/properties/hello" },
    },
  },
});
```

**`$ref` 作为根引用 (root reference)：**

```js
fastify.addSchema({
  $id: "commonSchema",
  type: "object",
  properties: {
    hello: { type: "string" },
  },
});

fastify.post("/", {
  handler() {},
  schema: {
    body: { $ref: "commonSchema#" },
    headers: { $ref: "commonSchema#" },
  },
});
```

<a name="get-shared-schema"></a>

#### 获取共用 schema

当自定义验证器或序列化器的时候，Fastify 不再能控制它们，此时 `.addSchema` 方法失去了作用。
要获取添加到 Fastify 实例上的 schema，你可以使用 `.getSchemas()`：

```js
fastify.addSchema({
  $id: "schemaId",
  type: "object",
  properties: {
    hello: { type: "string" },
  },
});

const mySchemas = fastify.getSchemas();
const mySchema = fastify.getSchema("schemaId");
```

`getSchemas` 方法也是封装好的，返回的是指定作用域中可用的共用 schema：

```js
fastify.addSchema({ $id: "one", my: "hello" });
// 只返回 schema `one`
fastify.get("/", (request, reply) => {
  reply.send(fastify.getSchemas());
});

fastify.register((instance, opts, done) => {
  instance.addSchema({ $id: "two", my: "ciao" });
  // 会返回 schema `one` 与 `two`
  instance.get("/sub", (request, reply) => {
    reply.send(instance.getSchemas());
  });

  instance.register((subinstance, opts, done) => {
    subinstance.addSchema({ $id: "three", my: "hola" });
    // 会返回 schema `one`、`two` 和 `three`
    subinstance.get("/deep", (request, reply) => {
      reply.send(subinstance.getSchemas());
    });
    done();
  });
  done();
});
```

### 验证

路由的验证是依赖 [Ajv 6](https://www.npmjs.com/package/ajv/v/6.12.6) 实现的。这是一个高性能的 JSON schema 校验工具。验证输入十分简单，只需将字段加入路由的 schema 中即可！

支持的验证类型如下：

- `body`：当请求方法为 POST、PUT 或 PATCH 时，验证 body。
- `querystring` 或 `query`：验证 querystring。
- `params`：验证路由参数。
- `headers`：验证 header。

所有的验证都可以是一个完整的 JSON Schema 对象 (包括值为 `object` 的 `type` 属性以及包含参数的 `properties` 对象)，也可以是一个没有 `type` 与 `properties`，而仅仅在顶层列明参数的简单变种 (见下文示例)。

> ℹ 想要使用最新版 Ajv (Ajv 8) 的话，请查阅 [`schemaController`](Server.md#schema-controller) 一节，里边描述了比自定义校验器更简单的方法。

示例：

```js
const bodyJsonSchema = {
  type: "object",
  required: ["requiredKey"],
  properties: {
    someKey: { type: "string" },
    someOtherKey: { type: "number" },
    requiredKey: {
      type: "array",
      maxItems: 3,
      items: { type: "integer" },
    },
    nullableKey: { type: ["number", "null"] }, // 或 { type: 'number', nullable: true }
    multipleTypesKey: { type: ["boolean", "number"] },
    multipleRestrictedTypesKey: {
      oneOf: [
        { type: "string", maxLength: 5 },
        { type: "number", minimum: 10 },
      ],
    },
    enumKey: {
      type: "string",
      enum: ["John", "Foo"],
    },
    notTypeKey: {
      not: { type: "array" },
    },
  },
};

const queryStringJsonSchema = {
  type: "object",
  properties: {
    name: { type: "string" },
    excitement: { type: "integer" },
  },
};

const paramsJsonSchema = {
  type: "object",
  properties: {
    par1: { type: "string" },
    par2: { type: "number" },
  },
};

const headersJsonSchema = {
  type: "object",
  properties: {
    "x-foo": { type: "string" },
  },
  required: ["x-foo"],
};

const schema = {
  body: bodyJsonSchema,
  querystring: queryStringJsonSchema,
  params: paramsJsonSchema,
  headers: headersJsonSchema,
};

fastify.post("/the/url", { schema }, handler);
```

_请注意，为了通过校验，并在后续过程中使用正确类型的数据，Ajv 会尝试将数据[隐式转换](https://github.com/epoberezkin/ajv#coercing-data-types)为 schema 中 `type` 属性指明的类型。_

Fastify 提供给 Ajv 的默认配置并不支持隐式转换 querystring 中的数组参数。但是，Fastify 允许你通过设置 Ajv 实例的 [`customOptions`](Server.md#ajv) 选项为 'array'，来将参数转换为数组。举例如下：

```js
const opts = {
  schema: {
    querystring: {
      type: "object",
      properties: {
        ids: {
          type: "array",
          default: [],
        },
      },
    },
  },
};

fastify.get("/", opts, (request, reply) => {
  reply.send({ params: request.query });
});

fastify.listen(3000, (err) => {
  if (err) throw err;
});
```

默认情况下，该处的请求将返回 `400`：

```sh
curl -X GET "http://localhost:3000/?ids=1

{"statusCode":400,"error":"Bad Request","message":"querystring/hello should be array"}
```

设置 `coerceTypes` 的值为 'array' 将修复该问题：

```js
const ajv = new Ajv({
  removeAdditional: true,
  useDefaults: true,
  coerceTypes: "array", // 看这里
  allErrors: true,
});

fastify.setValidatorCompiler(({ schema, method, url, httpPart }) => {
  return ajv.compile(schema);
});
```

```sh
curl -X GET "http://localhost:3000/?ids=1

{"params":{"hello":["1"]}}
```

你还可以给每个参数类型 (body, query string, param, header) 都自定义 schema 校验器。

下面的例子改变了 ajv 的默认选项，禁用了 `body` 的强制类型转换。

```js
const schemaCompilers = {
  body: new Ajv({
    removeAdditional: false,
    coerceTypes: false,
    allErrors: true,
  }),
  params: new Ajv({
    removeAdditional: false,
    coerceTypes: true,
    allErrors: true,
  }),
  querystring: new Ajv({
    removeAdditional: false,
    coerceTypes: true,
    allErrors: true,
  }),
  headers: new Ajv({
    removeAdditional: false,
    coerceTypes: true,
    allErrors: true,
  }),
};

server.setValidatorCompiler((req) => {
  if (!req.httpPart) {
    throw new Error("Missing httpPart");
  }
  const compiler = schemaCompilers[req.httpPart];
  if (!compiler) {
    throw new Error(`Missing compiler for ${req.httpPart}`);
  }
  return compiler.compile(req.schema);
});
```

更多信息请看[这里](https://ajv.js.org/coercion.html)。

<a name="ajv-plugins"></a>

#### Ajv 插件

你可以给默认的 `ajv` 实例提供一组插件。这些插件必须**兼容 Ajv 6**。

> 插件格式参见 [`ajv 选项`](Server.md#ajv)

```js
const fastify = require("fastify")({
  ajv: {
    plugins: [require("ajv-merge-patch")],
  },
});

fastify.post("/", {
  handler(req, reply) {
    reply.send({ ok: 1 });
  },
  schema: {
    body: {
      $patch: {
        source: {
          type: "object",
          properties: {
            q: {
              type: "string",
            },
          },
        },
        with: [
          {
            op: "add",
            path: "/properties/q",
            value: { type: "number" },
          },
        ],
      },
    },
  },
});

fastify.post("/foo", {
  handler(req, reply) {
    reply.send({ ok: 1 });
  },
  schema: {
    body: {
      $merge: {
        source: {
          type: "object",
          properties: {
            q: {
              type: "string",
            },
          },
        },
        with: {
          required: ["q"],
        },
      },
    },
  },
});
```

<a name="schema-validator"></a>

#### 验证生成器

`validatorCompiler` 返回一个用于验证 body、URL、路由参数、header 以及 querystring 的函数。默认返回一个实现了 [ajv](https://ajv.js.org/) 验证接口的函数。Fastify 内在地使用该函数以加速验证。

Fastify 使用的 [ajv 基本配置](https://github.com/epoberezkin/ajv#options-to-modify-validated-data)如下：

```js
{
  removeAdditional: true, // 移除额外属性
  useDefaults: true, // 当属性或项目缺失时，使用 schema 中预先定义好的 default 的值代替
  coerceTypes: true, // 根据定义的 type 的值改变数据类型
  nullable: true     // 支持 OpenAPI Specification 3.0 版本的 "nullable" 关键字
}
```

上述配置可通过 [`ajv.customOptions`](Server.md#factory-ajv) 修改。

假如你想改变或增加额外的选项，你需要创建一个自定义的实例，并覆盖已存在的实例：

```js
const fastify = require("fastify")();
const Ajv = require("ajv");
const ajv = new Ajv({
  // fastify 使用的默认参数（如果需要）
  removeAdditional: true,
  useDefaults: true,
  coerceTypes: true,
  nullable: true,
  // 任意其他参数
  // ...
});
fastify.setValidatorCompiler(({ schema, method, url, httpPart }) => {
  return ajv.compile(schema);
});
```

_**注意：** 如果你使用自定义校验工具的实例（即使是 Ajv），你应当向该实例而非 Fastify 添加 schema，因为在这种情况下，Fastify 默认的校验工具不再使用，而 `addSchema` 方法也不清楚你在使用什么工具进行校验。_

<a name="using-other-validation-libraries"></a>

##### 使用其他验证工具

通过 `setValidatorCompiler` 函数，你可以轻松地将 `ajv` 替换为几乎任意的 Javascript 验证工具 (如 [joi](https://github.com/hapijs/joi/)、[yup](https://github.com/jquense/yup/) 等)，或自定义它们。

```js
const Joi = require("@hapi/joi");

fastify.post(
  "/the/url",
  {
    schema: {
      body: Joi.object()
        .keys({
          hello: Joi.string().required(),
        })
        .required(),
    },
    validatorCompiler: ({ schema, method, url, httpPart }) => {
      return (data) => schema.validate(data);
    },
  },
  handler,
);
```

```js
const yup = require("yup");
// 等同于前文 ajv 基本配置的 yup 的配置
const yupOptions = {
  strict: false,
  abortEarly: false, // 返回所有错误（译注：为 true 时出现首个错误后即返回）
  stripUnknown: true, // 移除额外属性
  recursive: true,
};
fastify.post(
  "/the/url",
  {
    schema: {
      body: yup.object({
        age: yup.number().integer().required(),
        sub: yup
          .object()
          .shape({
            name: yup.string().required(),
          })
          .required(),
      }),
    },
    validatorCompiler: ({ schema, method, url, httpPart }) => {
      return function (data) {
        // 当设置 strict = false 时， yup 的 `validateSync` 函数在验证成功后会返回经过转换的值，而失败时则会抛错。
        try {
          const result = schema.validateSync(data, yupOptions);
          return { value: result };
        } catch (e) {
          return { error: e };
        }
      };
    },
  },
  handler,
);
```

##### 其他验证工具的验证信息

Fastify 的错误验证与其默认的验证引擎 `ajv` 紧密结合，错误最终会经由 `schemaErrorsText` 函数转化为便于阅读的信息。然而，也正是由于 `schemaErrorsText` 与 `ajv` 的强关联性，当你使用其他校验工具时，可能会出现奇怪或不完整的错误信息。

要规避以上问题，主要有两个途径：

1. 确保自定义的 `schemaCompiler` 返回的错误结构与 `ajv` 的一致 (当然，由于各引擎的差异，这是件困难的活儿)。
2. 使用自定义的 `errorHandler` 拦截并格式化验证错误。

Fastify 给所有的验证错误添加了两个属性，来帮助你自定义 `errorHandler`：

- validation：来自 `schemaCompiler` 函数的验证函数所返回的对象上的 `error` 属性的内容。
- validationContext：验证错误的上下文 (body、params、query、headers)。

以下是一个自定义 `errorHandler` 来处理验证错误的例子：

```js
const errorHandler = (error, request, reply) => {
  const statusCode = error.statusCode;
  let response;

  const { validation, validationContext } = error;

  // 检验是否发生了验证错误
  if (validation) {
    response = {
      // validationContext 的值可能是 'body'、'params'、'headers' 或 'query'
      message: `A validation error occured when validating the ${validationContext}...`,
      // 验证工具返回的结果
      errors: validation,
    };
  } else {
    response = {
      message: "An error occurred...",
    };
  }

  // 其余代码。例如，记录错误日志。
  // ...

  reply.status(statusCode).send(response);
};
```

<a name="serialization"></a>

### 序列化

通常，你会通过 JSON 格式将数据发送至客户端。鉴于此，Fastify 提供了一个强大的工具——[fast-json-stringify](https://www.npmjs.com/package/fast-json-stringify) 来帮助你。当你在路由选项中提供了输出的 schema 时，它能派上用场。
我们推荐你编写一个输出的 schema，因为这能让应用的吞吐量提升 100-400% (根据 payload 的不同而有所变化)，也能防止敏感信息的意外泄露。

示例：

```js
const schema = {
  response: {
    200: {
      type: "object",
      properties: {
        value: { type: "string" },
        otherValue: { type: "boolean" },
      },
    },
  },
};

fastify.post("/the/url", { schema }, handler);
```

如你所见，响应的 schema 是建立在状态码的基础之上的。当你想对多个状态码使用同一个 schema 时，你可以使用类似 `'2xx'` 的表达方法，例如：

```js
const schema = {
  response: {
    "2xx": {
      type: "object",
      properties: {
        value: { type: "string" },
        otherValue: { type: "boolean" },
      },
    },
    201: {
      // 对比写法
      value: { type: "string" },
    },
  },
};

fastify.post("/the/url", { schema }, handler);
```

<a name="schema-serializer"></a>

#### 序列化函数生成器

`serializerCompiler` 返回一个根据输入参数返回字符串的函数。你应该提供一个函数，用于序列化所有定义了 `response` JSON Schema 的路由。

```js
fastify.setSerializerCompiler(({ schema, method, url, httpStatus }) => {
  return (data) => JSON.stringify(data);
});

fastify.get("/user", {
  handler(req, reply) {
    reply.send({ id: 1, name: "Foo", image: "BIG IMAGE" });
  },
  schema: {
    response: {
      "2xx": {
        id: { type: "number" },
        name: { type: "string" },
      },
    },
  },
});
```

_假如你需要在特定位置使用自定义的序列化工具，你可以使用 [`reply.serializer(...)`](Reply.md#serializerfunc)。_

### 错误控制

当某个请求 schema 校验失败时，Fastify 会自动返回一个包含校验结果的 400 响应。举例来说，假如你的路由有一个如下的 schema：

```js
const schema = {
  body: {
    type: "object",
    properties: {
      name: { type: "string" },
    },
    required: ["name"],
  },
};
```

当校验失败时，路由会立即返回一个包含以下内容的响应：

```js
{
 "statusCode": 400,
 "error": "Bad Request",
 "message": "body should have required property 'name'"
}
```

如果你想在路由内部控制错误，可以设置 `attachValidation` 选项。当出现 _验证错误_ 时，请求的 `validationError` 属性将会包含一个 `Error` 对象，在这对象内部有原始的验证结果 `validation`，如下所示：

```js
const fastify = Fastify();
fastify.post("/", { schema, attachValidation: true }, function (req, reply) {
  if (req.validationError) {
    // `req.validationError.validation` 包含了原始的验证错误信息
    reply.code(400).send(req.validationError);
  }
});
```

#### `schemaErrorFormatter`

如果你需要自定义错误的格式化，可以给 Fastify 实例化时的选项添加 `schemaErrorFormatter`，其值为返回一个错误的同步函数。函数的 this 指向 Fastify 服务器实例。

`errors` 是 Fastify schema 错误 (`FastifySchemaValidationError`) 的一个数组。
`dataVar` 是当前验证的 schema 片段 (params | body | querystring | headers)。

```js
const fastify = Fastify({
  schemaErrorFormatter: (errors, dataVar) => {
    // ... 自定义的格式化逻辑
    return new Error(myErrorMessage);
  },
});

// 或
fastify.setSchemaErrorFormatter(function (errors, dataVar) {
  this.log.error({ err: errors }, "Validation failed");
  // ... 自定义的格式化逻辑
  return new Error(myErrorMessage);
});
```

你还可以使用 [setErrorHandler](https://www.fastify.io/docs/latest/Server/#seterrorhandler) 方法来自定义一个校验错误响应，如下：

```js
fastify.setErrorHandler(function (error, request, reply) {
  if (error.validation) {
    // error.validationContext 是 [body, params, querystring, headers] 之中的值
    reply
      .status(422)
      .send(new Error(`validation failed of the ${error.validationContext}`));
  }
});
```

假如你想轻松愉快地自定义错误响应，请查看 [`ajv-errors`](https://github.com/epoberezkin/ajv-errors)。具体的例子可以移步[这里](https://github.com/fastify/example/blob/HEAD/validation-messages/custom-errors-messages.js)。

下面的例子展示了如何通过自定义 AJV，为 schema 的**每个属性添加自定义错误信息**。
其中的注释描述了在不同场景下设置不同信息的方法。

```js
const fastify = Fastify({
  ajv: {
    customOptions: { jsonPointers: true },
    plugins: [require("ajv-errors")],
  },
});

const schema = {
  body: {
    type: "object",
    properties: {
      name: {
        type: "string",
        errorMessage: {
          type: "Bad name",
        },
      },
      age: {
        type: "number",
        errorMessage: {
          type: "Bad age", // 为除了必填外的所有限制
          min: "Too young", // 自定义错误信息
        },
      },
    },
    required: ["name", "age"],
    errorMessage: {
      required: {
        name: "Why no name!", // 为必填设置
        age: "Why no age!", // 错误信息
      },
    },
  },
};

fastify.post("/", { schema }, (request, reply) => {
  reply.send({
    hello: "world",
  });
});
```

想要本地化错误信息，请看 [ajv-i18n](https://github.com/epoberezkin/ajv-i18n)

```js
const localize = require("ajv-i18n");

const fastify = Fastify();

const schema = {
  body: {
    type: "object",
    properties: {
      name: {
        type: "string",
      },
      age: {
        type: "number",
      },
    },
    required: ["name", "age"],
  },
};

fastify.setErrorHandler(function (error, request, reply) {
  if (error.validation) {
    localize.ru(error.validation);
    reply.status(400).send(error.validation);
    return;
  }
  reply.send(error);
});
```

### JSON Schema 支持

为了能更简单地重用 schema，JSON Schema 提供了一些功能，来结合 Fastify 的共用 schema。

| 用例                                     | 验证器 | 序列化器 |
| ---------------------------------------- | ------ | -------- |
| 引用 (`$ref`) `$id`                      | ✔     | ✔️       |
| 引用 (`$ref`) `/definitions`             | ✔️     | ✔️       |
| 引用 (`$ref`) 共用 schema `$id`          | ✔     | ✔️       |
| 引用 (`$ref`) 共用 schema `/definitions` | ✔     | ✔️       |

#### 示例

##### 同一个 JSON Schema 中对 `$id` 的引用 ($ref)

```js
const refToId = {
  type: "object",
  definitions: {
    foo: {
      $id: "#address",
      type: "object",
      properties: {
        city: { type: "string" },
      },
    },
  },
  properties: {
    home: { $ref: "#address" },
    work: { $ref: "#address" },
  },
};
```

##### 同一个 JSON Schema 中对 `/definitions` 的引用 ($ref)

```js
const refToDefinitions = {
  type: "object",
  definitions: {
    foo: {
      $id: "#address",
      type: "object",
      properties: {
        city: { type: "string" },
      },
    },
  },
  properties: {
    home: { $ref: "#/definitions/foo" },
    work: { $ref: "#/definitions/foo" },
  },
};
```

##### 对外部共用 schema 的 `$id` 的引用 ($ref)

```js
fastify.addSchema({
  $id: "http://foo/common.json",
  type: "object",
  definitions: {
    foo: {
      $id: "#address",
      type: "object",
      properties: {
        city: { type: "string" },
      },
    },
  },
});

const refToSharedSchemaId = {
  type: "object",
  properties: {
    home: { $ref: "http://foo/common.json#address" },
    work: { $ref: "http://foo/common.json#address" },
  },
};
```

##### 对外部共用 schema 的 `/definitions` 的引用 ($ref)

```js
fastify.addSchema({
  $id: "http://foo/shared.json",
  type: "object",
  definitions: {
    foo: {
      type: "object",
      properties: {
        city: { type: "string" },
      },
    },
  },
});

const refToSharedSchemaDefinitions = {
  type: "object",
  properties: {
    home: { $ref: "http://foo/shared.json#/definitions/foo" },
    work: { $ref: "http://foo/shared.json#/definitions/foo" },
  },
};
```

<a name="resources"></a>

### 资源

- [JSON Schema](https://json-schema.org/)
- [理解 JSON Schema](https://spacetelescope.github.io/understanding-json-schema/)
- [fast-json-stringify 文档](https://github.com/fastify/fast-json-stringify)
- [Ajv 文档](https://github.com/epoberezkin/ajv/blob/master/README.md)
- [Ajv i18n](https://github.com/epoberezkin/ajv-i18n)
- [Ajv 自定义错误](https://github.com/epoberezkin/ajv-errors)
- 使用核心方法自定义错误处理，并实现错误文件转储的[例子](https://github.com/fastify/example/tree/main/validation-messages)