RESTful API浅谈

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上半年时候，部门有组织的讨论了一下实践微服务的技术话题，主要内容是SOA服务和微服务各自的优势和难点，其中有提到关于RESTful API设计方法。

正好最近在深入的学习HTTP协议，也看了一些有关RESTful API的资料，这篇博客，就将自己的一些理解整理记录一下。

PS：本篇博客主要谈一些概要的设计思想和方法，不谈具体的实现细节，如有误差欢迎指出，谢谢！

想进一步了解RESTful API，建议学习下面列出的一些词条：

HTTP协议、分布式系统架构原理（CAP）、操作系统原理。。。

参考资料：

跟着Github学习TESTful HTTP API设计

一种RESTful API接口的约定

RESTful API设计最佳实践

知乎：如何用通俗易懂的语言解释RESTful API？

一、REST的由来

全称：REST，全称是Resource Representational State Transfer，即：资源在网络中以某种形式进行状态转移。————所谓状态的转移，可参考《HTTP权威指南》一书中对协议的详细解释，此处不过多赘述！

出现：REST最早是由Roy Fielding博士发表的论文中提到的，他也曾参与设计了HTTP协议。论文地址：http://www.ics.uci.edu/~fielding/pubs/dissertation/top.htm

定义：简单来说REST是一种系统架构设计风格（而非标准），一种分布式系统的应用层解决方案。

背景：早期的网页端是前后台一起的，比如PHP、JSP等。而随着近几年移动端的快速发展和分布式架构的应用，各种Client层出不穷，这个时候就需要有个统一的机制，来为前后端通信提供服务。

而RESTful API就是目前比较成熟的的一套应用程序API设计理论。

目的：Client和Server端进一步解耦。

应用：最为经典的莫过于github API。

二、RESTful的特征和优点

1、客户端-服务器（Client-Server）：提供服务的服务器和使用服务的客户端分离解耦；

优点：提高客户端的便捷性（操作简单）

简化服务器提高可伸缩性（高性能、低成本）

允许客户端服务端分组优化，彼此不受影响

2、无状态（Stateless）：来自客户的每一个请求必须包含服务器处理该请求所需的所有信息（请求信息唯一性）；

优点：提高可见性（可以单独考虑每个请求）

提高可靠性（更容易故障恢复）

提高了可扩展性（降低了服务器资源使用）

3、可缓存（Cachable）：服务器必须让客户端知道请求是否可以被缓存？如果可以，客户端可以重用之前的请求信息发送请求；

优点：减少交互连接数

减少连接过程的网络时延

4、分层系统（Layered System）：允许服务器和客户端之间的中间层（代理，网关等）代替服务器对客户端的请求进行回应，而客户端不需要关心与它交互的组件之外的事情；

优点：提高了系统的可扩展性

简化了系统的复杂性

5、统一接口（Uniform Interface）：客户和服务器之间通信的方法必须是统一化的。（例如：GET,POST,PUT.DELETE）

优点：提高交互的可见性

鼓励单独优化改善组件

6、支持按需代码（Code-On-Demand，可选）：服务器可以提供一些代码或者脚本并在客户的运行环境中执行。

优点：提高可扩展性

三、概要设计方法

1、协议

API与Client的通信协议，总是使用HTTPS协议。

PS：使用HTTPS协议和RESTful API本身没有多大关系，但是对于增加网站的安全是非常重要的，特别是如果提供的是公开的API，那么HTTPS久更显得重要了。

2、域名

应该尽量将API部署在专用的域名下面，比如：

https://api.github.com

如果API变化较大，可以把API设计为子域名，比如：

https://example.com/api/v1

3、版本（Versioning）

一般而言应该将API放入URL中，比如：

https://example.com/api/v1

还可以将版本号放入HTTP信息头中，但这样不如放入URL方便和直观。

4、路径（Endpoint）

在协议中，每个网址代表一种资源的存放地址，所以网址终不能有动词，只能有名词，而且名词一般都应该与数据库的表字段对应，且API中的名词应该使用复数。例如：

/users/:username/repos
/users/:org/repos
/repos/:owner/:repo
/repos/:owner/:repo/tags
/repos/:owner/:repo/branches/:branch

PS：根据RFC3986定义，URL是大小写敏感的，所以应该尽量使用小写字母来命名！

5、方法（Method）

有了资源的URL设计，所有针对资源的操作都是使用HTTP方法指定的，常见的方法有（括号中为对应的SQL命令）：

Verd	描述
HEAD（SELECT）	只获取某个资源的头部信息
GET（SELECT）	获取资源
POST（CREATE）	创建资源
PATCH（UPDATE）	更新资源的部分属性（很少用，一般用POST代替）
PUT（UPDATE）	更新资源，客户端需要提供新建资源的所有属性
DELETE（DELETE）	删除资源

比如：

GET /user:列出所有的用户POST /user:新建一个用户PATCH /user/ID:更新某个指定用户的信息DELETE /user/ID:删除所有用户

6、数据过滤（Filtering）

如果数据量太大，服务器不可能将所有数据返回给用户。API应该提供参数（比如Query），过滤返回结果。比如：

?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
?state=close：指定筛选条件

7、状态码

在HTTP报文构成中，有个字段很重要：status code。它说明请求的大致情况，是否正常处理、出现了什么错误等。状态码都是三位数，大概分为了一下几个区间：

状态码	描述
2XX	请求正常处理并返回
3XX	重定向，请求的资源位置发生变化
4XX	客户端发送的请求有误
5XX	服务器端的错误

关于状态码，具体的介绍可以去我之前的博客HTTP状态码或者参考其他资料，这里不过多赘述。

8、错误处理

如果出错的话，在response body中应通过message字段，以键值对的格式，给出明确的错误信息。

最基本的思路应该是：尽可能提供准确的错误信息，比如数据格式不正确、缺少某个字段......而不是直接说“请求错误”之类的信息。

9、Hypermedia API

Restful API的设计最好做到Hypermedia：即在返回结果中提供相关资源的链接，连向其他API方法，使用户不需要查文档也知道下一步做什么。

这样做的好处是，用户可以根据返回结果就能得到后续操作需要访问的地址。

10、身份验证

一般来说，让任何人随意访问公开的 API 是不好的做法，验证和授权是两件事情：

验证（Authentication）：确定用户是其申明的身份，比如提供账户的密码。不然的话，任何人伪造成其他身份（比如其他用户或者管理员）是非常危险的；

授权（Authorization）：保证用户有对请求资源特定操作的权限。比如用户的私人信息只能自己能访问，其他人无法看到；有些特殊的操作只能管理员可以操作，其他用户有只读的权限等。

如果没有通过验证，需要返回401 Unauthorized状态码，并在 body 中说明具体的错误信息；而没有被授权访问的资源操作，需要返回403 Forbidden状态码，还有详细的错误信息。