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RESTful设计方法和规范

在初步了解了 RESTful 之后，我们接到一项任务，需要为一所学校开发一套师生管理系统，客户要求所开发的系统能在 PC 桌面通过浏览器使用，而且日后还想开发 IOS 和 Android 应用。了解需求之后，我们毫不犹豫选择了前后端分离的开发模式，并且决定遵从时下最为流行的 RESTful 规范。接下来，我们就以后端开发人员的角色，一起来了解整个开发过程。

1. 域名（Domain）

根据 RESTful 规范，应该尽量使用专用的域名用于部署 API，于是我们和校方沟通，使用下方域名作为 API 访问地址：

https://api.demo.com

但是经过沟通，发现上述域名已被占用，校方否决了我们的提议，考虑到 API 相对简单，于是我们使用下面地址部署 API：

https://www.demo.com/api

上述地址中，https 代表协议名称，常见的还有 http，二者区别在于前者在传输过程中是将信息加密后传输的，而后者是明文传输；www.demo.com 为域名，可以理解成某个机房里一台电脑的地址，通过这个地址，就能访问这台电脑提供的资源；api 代表一个资源路径，可以想象成这台电脑中一个文件夹的路径。

2. 版本（Versioning）

师生管理系统不是一成不变的，日后还要更新维护。为了区分不同版本，API 的 URL 中应当包含 API 版本信息：

http://www.demo.com/api/1.0/foo

http://www.demo.com/api/1.1/foo

http://www.demo.com/api/2.0/foo

除了上述方法外，API 版本信息还可放在 HTTP 请求头中。Github 采用的就是这种做法。

因为不同的版本，可以理解成同一种资源的不同表现形式，所以应该采用同一个 URL。版本号可以在 HTTP 请求头信息的 Accept 字段中进行区分（参见Versioning REST Services）：

Accept: vnd.example-com.foo+json; version=1.0

Accept: vnd.example-com.foo+json; version=1.1

Accept: vnd.example-com.foo+json; version=2.0

实际工作中，通常采用第一种方法，因为这样的方式更加直观，方便使用。

3. 路径（Endpoint）

路径即"终点"（endpoint），是访问 API 的具体网址，通过访问每个网址，可以获取到相应的资源（resource）。在师生管理系统中，所谓资源，就是我们想获取的信息，比如获取 3 年 2 班所有学生姓名，获取小明的年龄、成绩等。

路径须满足以下规范：

1. 资源路径中应当使用名词，杜绝动词。资源路径中的名词，应当与数据库的表名相对应。

以下路径中包含动词，是不符合规范的例子，在实际工作中，应当避免。

/getStudents	：获取学生信息
/listTeachers	：获取老师信息
/retreiveStudentByID?Id=2020	：获取ID为2020的学生信息

对于资源的操作，应该通过 HTTP 中的不同方法来区分处理资源的动作，资源路径中应当只包含名词。

GET /students ：将返回所有学生信息
POST /students ：将新增的学生信息存入数据库
GET /students/4 ：获取编号为4号的学生信息
PATCH（或）PUT /students/4 ：更新编号为4的学生信息

2. API 中的名词应该使用复数。无论是子资源或者是所有资源。

例如：

获取单个学生信息：http://www.demo.com/students/1    ：获取编号为1的学生信息
获取所有学生信息: http://www.demo.com/students    ：获取所有学生信息

4. HTTP动词

对于资源的具体操作类型，由 HTTP 动词表示。

常用的 HTTP 动词有下面 4 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）
  • DELETE（DELETE）：从服务器删除资源

还有 3 个不常用的 HTTP 动词。

  • PATCH（UPDATE）：在服务器更新(更新)资源（客户端提供改变的属性）
  • HEAD：获取资源的元数
  • OPTIONS：获取信息，关于资源的哪些属性是客户端可以改变的

下面是一些例子。

GET /classes：列出所有班级
POST /classes：新建一个班级（上传文件）
GET /classes/ID：获取某个指定班级的信息
PUT /classes/ID：更新某个指定班级的信息（提供该班级的全部信息）
PATCH /classes/ID：更新某个指定班级的信息（提供该班级的部分信息）
DELETE /classes/ID：删除某个班级
GET /classes/ID/students：列出某个指定班级的所有学生
DELETE /classes/ID/students/ID：删除某个指定班级的指定学生

5. 过滤信息（Filtering）

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。比如，我们想获取全校师生的个人信息，如果将这些信息一股脑地全部展示在网页上，是不明智也是不现实的。如果数据量太大，在实际开发中我们会采用分页展示的形式。另外，如果想在一次考试后，按照成绩高低展示学生信息，那么可以通过过滤信息来实现。

所谓过滤，就是在 URL 中添加一下限制参数。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=score&order=asc：指定返回结果按照学生的成绩（score）正序（asc）排列顺序。

参数的设计允许存在冗余，即允许 API 路径和 URL 参数允许有重复。比如，想要查询某个班级所有学生信息，我们可以设计 GET /classes/ID/students 与 GET /students?class_id=ID 两种地址，任何一种都可得到相同的结果。

6. 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）。不同的状态码代表着不同的含义，比如以 2 开头的状态码通常代表服务器成功响应，3 开头的状态码代表发生了重定性（即跳转到了别的链接），4 开头的状态码通常表示客户端这边提供的信息有误，而 5 开头的状态码则表示服务器内部出现的错误。通过返回的状态码，用户即可判断请求成功与否，不成功问题在何处。

一些常用的状态码列举如下：

  • 200 OK - [GET]：服务器成功返回用户请求的数据
  • 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
  • 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

状态码的完全列表参见这里或这里。

7. 错误信息

如果状态码是 4xx，服务器就应该向用户返回出错信息。一般来说，返回的信息是键值对形式的数据，将 error 作为键名，出错信息作为键值即可。比如，在一个提供查询学生信息的 API 中，要求客户端提供正确的 API key（可以理解为输入了正确的用户名和密码）才能访问，如果提供的 API key 不正确，此时服务器应拒绝访问，并返回错误信息。这样，客户端就知道了为何没能查到信息，修改成正确的 API key 即可。

{
    error: "Invalid API key"
}

8. 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

9. 超媒体链接

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，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",
// ...
}

从上面可以看到，如果想获取当前用户的信息，应该去访问 api.github.com/user，然后就得到了下面结果。

{
  "message": "Requires authentication",
  "documentation_url": "https://developer.github.com/v3"
}

上面代码表示，服务器给出了提示信息，以及文档的网址。

10. 数据格式

服务器返回的数据格式，应该尽量使用 JSON，避免使用 XML。什么是 JSON 呢？什么又是 XML 呢？两种数据格式的简单举例如下：

# JSON
{"name":"XiaoMing",
"age":"12",
"gender":"male"}

# XML
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
	<name>XiaoMing</name>
	<age>12</age>
	<gender>male</gender>

通过上面的对比可以看出，JSON 数据形式要远比 XML 的数据形式来得简单和易懂，所以现在的 Web 开发中 JSON 数据格式已经开始全面取代 XML 应用在实际开发中。

11. 小结

本节主要从域名、版本、路径、HTTP动词、过滤信息、状态码、错误信息、返回结果、超媒体链接、数据格式 10 个方面介绍了 RESTful 设计方法和设计规范。为了让更多的人方便使用所设计的 API 接口，以上规范一定要遵守哦！