理解RESTful架构

RESTful API推荐的设计基本原则

github将版本号放在HTTP头信息中,虽然不如放入URL方便和直观

  • 在RESTful架构中,每个网址代表一种资源(resource)

所以网址中不能有动词,只能有名词,而且所用的名词往往与数据库的表格名对应。

一般来说,数据库中的表都是同种记录的"集合"(collection),所以API中的名词也应该使用复数。

举例来说,有一个API提供动物园(zoo)的信息,还包括各种动物和雇员的信息,则它的路径应该设计成下面这样。

https://api.example.com/v1/zoos
https://api.example.com/v1/animals
https://api.example.com/v1/employees
  • 对于资源的具体操作类型,由HTTP动词表示

RESTful架构风格规定,数据的元操作,即CRUD(增读改删)(create, read, update和delete,即数据的增删查改)操作,分别对应于HTTP方法:GET用来获取资源,POST用来新建资源(也可以用于更新资源),PUT用来更新资源,DELETE用来删除资源

常用的HTTP动词有下面五个(括号里是对应的SQL命令):

GET(SELECT):从服务器取出资源(一项或多项)。
POST(CREATE):在服务器新建一个资源。
PUT(UPDATE):在服务器更新资源(客户端提供改变后的完整资源)。
PATCH(UPDATE):在服务器更新资源(客户端提供改变的属性)。
DELETE(DELETE):从服务器删除资源。

还有两个不常用的HTTP动词:

HEAD:获取资源的元数据。
OPTIONS:获取信息,关于资源的哪些属性是客户端可以改变的。

一些例子:

GET /zoos:列出所有动物园
POST /zoos:新建一个动物园
GET /zoos/ID:获取某个指定动物园的信息
PUT /zoos/ID:更新某个指定动物园的信息(提供该动物园的全部信息)
PATCH /zoos/ID:更新某个指定动物园的信息(提供该动物园的部分信息)
DELETE /zoos/ID:删除某个动物园
GET /zoos/ID/animals:列出某个指定动物园的所有动物
DELETE /zoos/ID/animals/ID:删除某个指定动物园的指定动物
  • 如果记录数量很多,服务器不可能都将它们返回给用户。API应该提供参数,过滤返回结果

下面是一些常见的参数。

?limit=10:指定返回记录的数量
?offset=10:指定返回记录的开始位置。
?page=2&per_page=100:指定第几页,以及每页的记录数。
?sortby=name&order=asc:指定返回结果按照哪个属性排序,以及排序顺序。
?animal_type_id=1:指定筛选条件

参数的设计允许存在冗余,即允许API路径和URL参数偶尔有重复。比如,GET /zoo/ID/animalsGET /animals?zoo_id=ID 的含义是相同的。

  • 状态码(Status Codes): 服务器向用户返回的状态码和提示信息,常见的有以下一些(方括号中是该状态码对应的HTTP动词)。

200 OK - [GET]:服务器成功返回用户请求的数据,该操作是幂等的(Idempotent)。
201 CREATED - [POST/PUT/PATCH]:用户新建或修改数据成功。
202 Accepted - [*]:表示一个请求已经进入后台排队(异步任务)
204 NO CONTENT - [DELETE]:用户删除数据成功。
400 INVALID REQUEST - [POST/PUT/PATCH]:用户发出的请求有错误,服务器没有进行新建或修改数据的操作,该操作是幂等的。
401 Unauthorized - [*]:表示用户没有权限(令牌、用户名、密码错误)。
403 Forbidden - [*] 表示用户得到授权(与401错误相对),但是访问是被禁止的。
404 NOT FOUND - [*]:用户发出的请求针对的是不存在的记录,服务器没有进行操作,该操作是幂等的。
406 Not Acceptable - [GET]:用户请求的格式不可得(比如用户请求JSON格式,但是只有XML格式)。
410 Gone -[GET]:用户请求的资源被永久删除,且不会再得到的。
422 Unprocesable entity - [POST/PUT/PATCH] 当创建一个对象时,发生一个验证错误。
500 INTERNAL SERVER ERROR - [*]:服务器发生错误,用户将无法判断发出的请求是否成功。
  • 错误处理(Error handling)

如果状态码是4xx,就应该向用户返回出错信息。一般来说,返回的信息中将error作为键名,出错信息作为键值即可。

{
    error: "Invalid API key"
}
  • 返回结果

针对不同操作,服务器向用户返回的结果应该符合以下规范。

GET /collection:返回资源对象的列表(数组)
GET /collection/resource:返回单个资源对象
POST /collection:返回新生成的资源对象
PUT /collection/resource:返回完整的资源对象
PATCH /collection/resource:返回完整的资源对象
DELETE /collection/resource:返回一个空文档
  • Hypermedia API

RESTful API最好做到Hypermedia,即返回结果中提供链接,连向其他API方法,使得用户不查文档,也知道下一步应该做什么。

比如,当用户向api.example.com的根目录发出请求,会得到这样一个文档。

{"link": {
  "rel":   "collection https://www.example.com/zoos",
  "href":  "https://api.example.com/zoos",
  "title": "List of zoos",
  "type":  "application/vnd.yourformat+json"
}}

Hypermedia API的设计被称为HATEOAS。Github的API就是这种设计,访问api.github.com会得到一个所有可用API的网址列表。

{
  "current_user_url": "https://api.github.com/user",
  "authorizations_url": "https://api.github.com/authorizations",
  // ...
}
  • 其他

    • API的身份认证应该使用OAuth 2.0框架。

    • 服务器返回的数据格式,应该尽量使用JSON,避免使用XML。

RESTful设计进阶

请求和响应

  • 常用的Response要包含的数据和状态码(status code):

    • GET, PUTPATCH请求成功时,要返回对应的数据,及状态码200,即SUCCESS

    • POST创建数据成功时,要返回创建的数据,及状态码201,即CREATED

    • DELETE删除数据成功时,不返回数据,状态码要返回204,即NO CONTENT

    • GET 不到数据时,状态码要返回404,即NOT FOUND

    • 任何时候,如果请求有问题,如校验请求数据时发现错误,要返回状态码 400,即BAD REQUEST

    • 当API 请求需要用户认证时,如果request中的认证信息不正确,要返回状态码 401,即NOT AUTHORIZED

    • 当API 请求需要验证用户权限时,如果当前用户无相应权限,要返回状态码 403,即FORBIDDEN

关于Request 和 Response,不要忽略了http header中的Content-Type。以json为例,如果API要求客户端发送request时要传入json数据,则服务器端仅做好json数据的获取和解析即可,但如果服务端支持多种类型数据的传入,如同时支持json和form-data,则要根据客户端发送请求时header中的Content-Type,对不同类型是数据分别实现获取和解析;如果API响应客户端请求后,需要返回json数据,需要在header中添加Content-Type=application/json

序列化(Serialization))反序列化(Deserialization)

RESTful API以规范统一的格式作为数据的载体,常用的格式为json或xml,以json格式为例,当客户端向服务器发请求时,或者服务器相应客户端的请求,向客户端返回数据时,都是传输json格式的文本,而在服务器内部,数据处理时基本不用json格式的字符串,而是native类型的数据。

最典型的如类的实例,即对象(object),json仅为服务器和客户端通信时,在网络上传输的数据的格式,服务器和客户端内部,均存在将json转为native类型数据和将native类型数据转为json的需求,其中,将native类型数据转为json即为序列化,将json转为native类型数据即为反序列化。

虽然某些开发语言,如Python,其原生数据类型list和dict能轻易实现序列化和反序列化,但对于复杂的API,内部实现时总会以对象作为数据的载体,因此,确保序列化和反序列化方法的实现,是开发RESTful API最重要的一步准备工作

序列化和反序列化是RESTful API开发中的一项硬需求,所以几乎每一种常用的开发语言都会有一个或多个优秀的开源库,来实现序列化和反序列化,因此,我们在开发RESTful API时,没必要制造重复的轮子,选一个好用的库即可,如python中的marshmallow,如果基于Django开发,Django REST Framework中的serializer即可。

数据校验(Validation)

Validation即数据校验,是开发健壮RESTful API中另一个重要的一环。

客户端向服务器发出post, putpatch请求时,通常会同时给服务器发送json格式的相关数据,服务器在做数据处理之前,先做数据校验,是最合理和安全的前后端交互。如果客户端发送的数据不正确或不合理,服务器端经过校验后直接向客户端返回400错误及相应的数据错误信息即可。

常见的数据校验包括:

  • 数据类型校验,如字段类型如果是int,那么给字段赋字符串的值则报错

  • 数据格式校验,如邮箱或密码,其赋值必须满足相应的正则表达式,才是正确的输入数据

  • 数据逻辑校验,如数据包含出生日期和年龄两个字段,如果这两个字段的数据不一致,则数据校验失败

认证(Authentication)和权限(Permission)

Authentication指用户认证,Permission指权限机制,这两点是使RESTful API 强大、灵活和安全的基本保障。

常用的认证机制是Basic AuthOAuth,RESTful API 开发中,除非API非常简单,且没有潜在的安全性问题,否则,认证机制是必须实现的,并应用到API中去。

Basic Auth非常简单,很多框架都集成了Basic Auth的实现,自己写一个也能很快搞定,OAuth目前已经成为企业级服务的标配,其相关的开源实现方案非常丰富更多)。

由于RESTful风格的服务是无状态的,认证机制尤为重要。常用的认证机制包括 session auth(即通过用户名密码登录),basic auth,token auth和OAuth,服务开发中常用的认证机制为后三者。

参考RESTful认证和权限机制浅析

CORS

CORS即Cross-origin resource sharing,在RESTful API开发中,主要是为js服务的,解决javascript 调用 RESTful API时的跨域问题。

由于固有的安全机制,js的跨域请求时是无法被服务器成功响应的。现在前后端分离日益成为web开发主流方式的大趋势下,后台逐渐趋向指提供API服务,为各客户端提供数据及相关操作,而网站的开发全部交给前端搞定,网站和API服务很少部署在同一台服务器上并使用相同的端口,js的跨域请求时普遍存在的,开发RESTful API时,通常都要考虑到CORS功能的实现,以便js能正常使用API。

目前各主流web开发语言都有很多优秀的实现CORS的开源库,我们在开发RESTful API时,要注意CORS功能的实现,直接拿现有的轮子来用即可。

关于CORS的介绍,请参考阮一峰老师的跨域资源共享 CORS 详解

URL Rules

RESTful API 是写给开发者来消费的,其命名和结构需要有意义。因此,在设计和编写URL时,要符合一些规范。

这里补充前述规则

  • Nested resources routing - 比较倾向于使用这种方法(而不是filter)

如果要获取一个资源子集,采用 nested routing 是一个优雅的方式,如,列出所有文章中属于Gevin编写的文章:

# List Gevin's articles
/api/authors/gevin/articles/

获取资源子集的另一种方式是基于filter,这两种方式都符合规范,但语义不同:如果语义上将资源子集看作一个独立的资源集合,则使用 nested routing 感觉更恰当,如果资源子集的获取是出于过滤的目的,则使用filter更恰当。

  • Filter

对于资源集合,可以通过url参数对资源进行过滤,如:

# List Gevin's articles
/api/articles?author=gevin

分页就是一种最典型的资源过滤。

  • 分页Pagination

对于资源集合,分页获取是一种比较合理的方式。如果基于开发框架(如Django REST Framework),直接使用开发框架中的分页机制即可,如果是自己实现分页机制,可参考Gevin的策略是:

返回资源集合是,包含与分页有关的数据如下:

{
  "page": 1,            # 当前是第几页
  "pages": 3,           # 总共多少页
  "per_page": 10,       # 每页多少数据
  "has_next": true,     # 是否有下一页数据
  "has_prev": false,    # 是否有前一页数据
  "total": 27           # 总共多少数据
}

当想API请求资源集合时,可选的分页参数为:

参数

含义

page

当前是第几页,默认为1

per_page

每页多少条记录,默认为系统默认值

另外,系统内还设置一个per_page_max字段,用于标记系统允许的每页最大记录数,当per_page值大于 per_page_max 值时,每页记录条数为 per_page_max

  • URL设计

Url是区分大小写的

Back forward Slash (/)

目前比较流行的API设计方案,通常建议url以/作为结尾,如果API GET请求中,url不以/结尾,则重定向到以/结尾的API上去(这点现在的web框架基本都支持),因为有没有 /,也是两个url,即:

/posts/
/posts

这也是两个不同的url,可以对应不同的行为和资源

连接符 - 和 下划线 _

RESTful API 应具备良好的可读性,当url中某一个片段(segment)由多个单词组成时,建议使用 - 来隔断单词,而不是使用 _,即:

# Good
/api/featured-post/

# Bad
/api/featured_post/

这主要是因为,浏览器中超链接显示的默认效果是,文字并附带下划线,如果API以_隔断单词,二者会重叠,影响可读性。

参考

本文摘自以下两篇博文,原文非常详尽,值得学习

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