理解 Angular 中的 HttpInterceptor 及其使用方法

HttpInterceptor 是 Angular 框架中用于拦截和处理 HTTP 请求和响应的机制。它的存在是为了增强应用的 HTTP 客户端，即 HttpClient，使得我们可以在数据的请求和传输的生命周期中进行操作，进而实现各种目的，例如修改请求头、处理错误、统一处理身份认证、记录日志等。简单来说，HttpInterceptor 允许开发者在 HTTP 请求和响应进入应用前做某种处理，或者在请求从服务器到达客户端之前做某种操作。它的主要作用是在后台为每一个 HTTP 请求提供某种形式的拦截和管理逻辑，保证应用行为的一致性和扩展性。

HttpInterceptor 在 Angular 的依赖注入系统中被设计为可插拔的、可组合的方式，通过创建并注入多个拦截器，开发者可以将不同的业务逻辑分离到不同的拦截器中。这样不仅提高了代码的复用性和可维护性，而且让代码更加干净和易读。

二、HttpInterceptor 的工作机制

HttpInterceptor 的工作方式基于 Angular 的 HttpClient 服务。每当 HttpClient 发起一个 HTTP 请求时，所有的拦截器会按照注册的顺序依次执行，处理每个请求并继续向下传递。拦截器是链式调用的，这意味着每个拦截器都会获得当前请求的快照并对其进行操作，然后将其传递给下一个拦截器。每个拦截器都有权对请求和响应进行修改，但它不能中断整个拦截器链。

每个拦截器都必须实现 HttpInterceptor 接口，该接口只有一个方法 intercept(req: HttpRequest<any>, next: HttpHandler)。intercept 方法接收两个参数：

1. req: HttpRequest<any>：表示即将发送的 HTTP 请求。
2. next: HttpHandler：表示 HTTP 请求链中下一个处理程序。

HttpHandler 是一个具有 handle 方法的对象，它负责将修改过的 HttpRequest 实例传递给下一个处理程序，最终到达服务器端。

在拦截器中，开发者可以选择返回修改后的 HttpRequest 或是 HttpResponse，或者是 Observable 类型的其他内容，这使得拦截器的功能非常灵活。Angular 内部采用了 RxJS（响应式扩展库）来管理 HTTP 请求的流，这让我们可以用强大的操作符来操作数据流，实现异步处理等功能。

三、HttpInterceptor 的实现步骤

1. 创建拦截器

Angular 中的拦截器是通过实现 HttpInterceptor 接口来定义的。首先，我们通过 Angular CLI 创建一个拦截器服务：

ng generate service interceptors/auth

这个命令会生成一个名为 auth.service.ts 的服务文件。在这个文件中，我们将会实现 HttpInterceptor 接口。

2. 实现 HttpInterceptor 接口

在服务中，我们需要实现 HttpInterceptor 接口的 intercept 方法。例如，我们来实现一个用于给每个请求添加身份认证令牌的拦截器：

import { Injectable } from '@angular/core';
import { HttpInterceptor, HttpRequest, HttpHandler, HttpEvent } from '@angular/common/http';
import { Observable } from 'rxjs';

@Injectable()
export class AuthInterceptor implements HttpInterceptor {
  intercept(req: HttpRequest<any>, next: HttpHandler): Observable<HttpEvent<any>> {
    // 从本地存储中获取 token
    const authToken = localStorage.getItem('authToken');
    
    // 克隆请求，并为其添加授权头
    const authReq = req.clone({
      setHeaders: {
        Authorization: `Bearer ${authToken}`
      }
    });

    // 将请求传递给下一个处理器
    return next.handle(authReq);
  }
}

在上面的代码中，我们首先从本地存储中获取授权 token。然后，通过 req.clone() 方法克隆原始请求，并在新的请求中添加授权头信息。最后，我们调用 next.handle(authReq) 将修改后的请求传递给下一个拦截器，或者直接发送给服务器。

3. 注册拦截器

拦截器是通过依赖注入（DI）系统进行注册的。为了使 AuthInterceptor 生效，我们需要在 Angular 应用的模块中进行注册。通常是在 app.module.ts 文件中：

import { HTTP_INTERCEPTORS } from '@angular/common/http';
import { AuthInterceptor } from './interceptors/auth.interceptor';

@NgModule({
  providers: [
    {
      provide: HTTP_INTERCEPTORS,
      useClass: AuthInterceptor,
      multi: true
    }
  ]
})
export class AppModule {}

这里的 multi: true 配置是至关重要的，它告诉 Angular 可以使用多个拦截器。如果没有这个配置，新的拦截器会覆盖掉之前注册的所有拦截器。

四、HttpInterceptor 的应用场景

Angular 的拦截器可以应用在许多场景中，增强应用程序的功能和用户体验。以下是一些常见的应用场景：

1. 添加认证 Token

许多应用都需要在 HTTP 请求头中添加认证信息，例如 OAuth2 或 JWT。通过拦截器，我们可以自动地为每个请求添加认证头，无需在各个 HTTP 请求的代码中显式地编写。这样做不仅简化了代码的编写，还减少了可能出现的错误。

2. 全局错误处理

拦截器也可以用于统一地处理所有 HTTP 请求中的错误。例如，当服务器返回 401（未授权）状态码时，拦截器可以捕获到该错误并自动重定向到登录页面。或者当服务器返回 500（服务器内部错误）时，可以弹出错误提示信息，提示用户稍后再试：

import { Injectable } from '@angular/core';
import { HttpInterceptor, HttpRequest, HttpHandler, HttpEvent, HttpErrorResponse } from '@angular/common/http';
import { Observable, throwError } from 'rxjs';
import { catchError } from 'rxjs/operators';
import { Router } from '@angular/router';

@Injectable()
export class ErrorInterceptor implements HttpInterceptor {
  constructor(private router: Router) {}

  intercept(req: HttpRequest<any>, next: HttpHandler): Observable<HttpEvent<any>> {
    return next.handle(req).pipe(
      catchError((error: HttpErrorResponse) => {
        if (error.status === 401) {
          // 未授权，重定向到登录页面
          this.router.navigate(['/login']);
        } else if (error.status === 500) {
          // 服务器错误，显示错误提示
          alert('服务器发生错误，请稍后再试。');
        }
        return throwError(() => new Error(error.message));
      })
    );
  }
}

在上面的代码中，我们使用了 RxJS 的 catchError 操作符来捕获错误并进行处理。

3. 请求缓存

在一些场景中，我们可能需要缓存某些请求的响应数据，以减少服务器的负担和用户的等待时间。可以通过拦截器来实现请求缓存的功能。可以创建一个请求缓存拦截器，首先检查请求是否在缓存中存在，如果存在则直接返回缓存中的响应，而不再发起网络请求。

4. 请求加载动画

为了增强用户体验，通常会在发起 HTTP 请求时显示一个加载动画，表示请求正在进行中。可以通过拦截器来管理应用中的加载状态。在请求开始时显示加载动画，请求结束时隐藏加载动画，拦截器可以统一地实现这些操作，从而避免在每个请求中重复相同的代码。

五、RxJS 在拦截器中的作用

Angular 中的 HTTP 请求是基于 RxJS 的，这意味着它的请求和响应是流的形式。因此，拦截器中的 intercept 方法返回的 next.handle(req) 是一个 Observable，通过 RxJS 的操作符，我们可以轻松对请求和响应进行各种异步处理，例如延迟请求、合并请求结果、错误重试等。

1. 延迟请求

通过 RxJS 的 delay 操作符，我们可以人为地延迟请求，以模拟慢速网络或在调试时测试应用对延迟的响应：

import { delay } from 'rxjs/operators';

intercept(req: HttpRequest<any>, next: HttpHandler): Observable<HttpEvent<any>> {
  return next.handle(req).pipe(delay(1000));
}

这里，我们使用 delay(1000) 来将请求延迟 1 秒。

2. 请求重试

在网络请求失败时，可以通过拦截器实现请求的自动重试，从而提高用户体验。例如，当网络状况不佳时，用户不必手动刷新页面，而是由拦截器自动重试请求：

import { retry } from 'rxjs/operators';

intercept(req: HttpRequest<any>, next: HttpHandler): Observable<HttpEvent<any>> {
  return next.handle(req).pipe(retry(3));
}

这里，retry(3) 表示如果请求失败，将自动重试最多 3 次。

六、多个拦截器的执行顺序

在 Angular 中，我们可以注册多个拦截器，并且这些拦截器会按照我们在应用模块中声明的顺序执行。拦截器的执行是有方向性的，请求是从上到下依次经过每个拦截器，而响应则是从下到上依次返回到每个拦截器。通过 multi: true 来注册多个拦截器时，我们可以确保它们会以预期的顺序被调用。

例如，假设我们注册了三个拦截器：A、B、C。对于请求，执行顺序是 A -> B -> C，而对于响应，执行顺序是 C -> B -> A。这个机制使得我们可以对请求和响应的处理逻辑进行更加精细的控制。

七、拦截器的最佳实践

1. 职责分离

在编写拦截器时，应该确保每个拦截器只关注特定的功能，例如认证、日志记录、错误处理等。这样可以让每个拦截器职责明确，增强代码的可读性和可维护性。

2. 避免逻辑复杂度

拦截器的设计目的是对请求和响应进行简单而统一的处理，因此建议将复杂的业务逻辑放到其他服务中，拦截器只负责调用这些服务。这样可以避免拦截器中的代码变得过于复杂和难以维护。

3. 异步处理

拦截器中可能会涉及到异步操作，例如从本地存储获取 token 或从服务器获取一些配置信息。在这种情况下，可以使用 RxJS 的 from 操作符将异步操作转换为 Observable，这样拦截器的返回类型保持一致。

八、总结

HttpInterceptor 是 Angular 中用于拦截 HTTP 请求和响应的强大工具，通过它我们可以实现诸如身份认证、错误处理、缓存、请求重试等功能。它通过链式调用的方式保证了请求和响应的逐步处理，使得代码更加模块化和可维护。在实际开发中，我们可以利用拦截器的强大功能，编写出更加高效、健壮和易于维护的 Angular 应用。通过遵循职责分离的原则，我们可以保持每个拦截器的代码简洁、功能单一，从而提高整个应用的可扩展性和可维护性。

HttpInterceptor 与 RxJS 的结合，使得 Angular 的 HTTP 模块具备了极大的灵活性与可控性。开发者可以利用各种 RxJS 操作符来实现复杂的业务需求，例如重试、延迟、错误捕获等，从而确保应用的健壮性与用户体验。对于现代 Web 应用开发而言，充分理解和运用 HttpInterceptor 是实现高质量 Angular 应用的关键。