ミドルウェアパターンは Node.js における基本的なデザインパターンで、Express.js が最良の例です。関数のチェーンを通じてリクエスト/レスポンス処理を組み合わせることができます。

ミドルウェアとは

ミドルウェア関数はリクエストオブジェクト（req）、レスポンスオブジェクト（res）、そして next 関数にアクセスできます：

function middleware(req, res, next) {
  // req/res を処理
  next(); // 次のミドルウェアに制御を渡す
}

シンプルなミドルウェアシステムの構築

class App {
  constructor() {
    this.middlewares = [];
  }

  use(fn) {
    this.middlewares.push(fn);
    return this;
  }

  run(req, res) {
    const dispatch = (index) => {
      if (index >= this.middlewares.length) return;
      const fn = this.middlewares[index];
      fn(req, res, () => dispatch(index + 1));
    };
    dispatch(0);
  }
}

Koa スタイルの非同期ミドルウェア

Koa は「オニオンモデル」を使います——ミドルウェアは await next() でき、下流のミドルウェアが全て完了した後に実行を再開できます：

function compose(middlewares) {
  return function (ctx) {
    let index = -1;

    function dispatch(i) {
      if (i <= index)
        return Promise.reject(new Error("next() が複数回呼ばれました"));
      index = i;

      if (i >= middlewares.length) return Promise.resolve();

      const fn = middlewares[i];
      return Promise.resolve(fn(ctx, () => dispatch(i + 1)));
    }

    return dispatch(0);
  };
}

// 使用例
const middlewares = [
  async (ctx, next) => {
    console.log("middleware 1 開始");
    await next();
    console.log("middleware 1 終了");
  },
  async (ctx, next) => {
    console.log("middleware 2 開始");
    await next();
    console.log("middleware 2 終了");
  },
  async (ctx) => {
    console.log("middleware 3（最終）");
  },
];

// 出力:
// middleware 1 開始
// middleware 2 開始
// middleware 3（最終）
// middleware 2 終了
// middleware 1 終了

よく使われるミドルウェアパターン

ログミドルウェア

function logger(req, res, next) {
  const start = Date.now();
  res.on("finish", () => {
    console.log(
      `${req.method} ${req.url} ${res.statusCode} ${Date.now() - start}ms`,
    );
  });
  next();
}

認証ミドルウェア

function authenticate(req, res, next) {
  const token = req.headers.authorization?.split(" ")[1];
  if (!token) {
    return res.status(401).json({ error: "認証が必要です" });
  }
  try {
    req.user = verifyToken(token);
    next();
  } catch {
    res.status(401).json({ error: "無効なトークン" });
  }
}

エラーハンドリングミドルウェア

// Express のエラーミドルウェアは引数が4つ
function errorHandler(err, req, res, next) {
  console.error(err.stack);
  res.status(err.status || 500).json({
    error:
      process.env.NODE_ENV === "production" ? "サーバーエラー" : err.message,
  });
}

app.use(errorHandler); // 最後に登録する必要がある

まとめ

• ミドルウェアは関数チェーンで、各関数がリクエスト/レスポンスを処理し、任意で next() を呼び出す
• Express はリニアモデル、Koa はオニオンモデル（next() の前後両方のコードが実行される）
• よくあるパターン：ログ、認証、エラーハンドリング、レート制限
• ミドルウェアの登録順序が重要——登録された順番で実行される