RESTful架构简明学习

RESTful架构

RESTful架构，是目前最流行的一种互联网软件架构。它结构清晰、符合标准、易于理解、扩展方便，正得到越来越多网站的采用。
　　越来越多的人开始意识到，网站即软件，而且是一种新型的软件。这种"互联网软件"采用客户端/服务器模式(B/S)，建立在分布式体系上，通过互联网通信，具有高延时（high latency）、高并发等特点。
　　网站开发，完全可以采用软件开发的模式。但是传统上，软件和网络是两个不同的领域，很少有交集；软件开发主要针对单机环境，网络则主要研究系统之间的通信。互联网的兴起，使得这两个领域开始融合，现在我们必须考虑，如何开发在互联网环境中使用的软件。

REST是什么？

提出者Fielding将他对互联网软件的架构原则，定名为REST，即Representational State Transfer的缩写，翻译过来是"表现层状态转化"。如果一个架构符合REST原则，就称它为RESTful架构。
　　要理解RESTful架构，最好的方法就是去理解Representational State Transfer这个词组到底是什么意思，它的每一个词代表了什么涵义。如果你把这个名称搞懂了，也就不难体会REST是一种什么样的设计。

【资源（Resources）】
　　REST的名称"表现层状态转化"中，省略了主语。"表现层"其实指的是"资源"（Resources）的"表现层"。
　　所谓"资源"，就是网络上的一个实体，或者说是网络上的一个具体信息。它可以是一段文本、一张图片、一首歌曲、一种服务，总之就是一个具体的存在。你可以用一个URI（统一资源定位符）指向它，每种资源对应一个特定的URI。要获取这个资源，访问它的URI就可以，因此URI就成了每一个资源的地址或独一无二的识别符。所谓"上网"，就是与互联网上一系列的"资源"互动，调用它的URI。

【表现层（Representation）】
　　"资源"是一种信息实体，它可以有多种外在表现形式。我们把"资源"具体呈现出来的形式，叫做它的"表现层"（Representation）。
　　比如，文本可以用txt格式表现，也可以用HTML格式、XML格式、JSON格式表现，甚至可以采用二进制格式；图片可以用JPG格式表现，也可以用PNG格式表现。
　　URI只代表资源的实体，不代表它的形式。严格地说，有些网址最后的".html"后缀名是不必要的，因为这个后缀名表示格式，属于"表现层"范畴，而URI应该只代表"资源"的位置。它的具体表现形式，应该在HTTP请求的头信息中用Accept和Content-Type字段指定，这两个字段才是对"表现层"的描述。

【状态转化（State Transfer）】
　　访问一个网站，就代表了客户端和服务器的一个互动过程。在这个过程中，势必涉及到数据和状态的变化。
　　互联网通信协议HTTP协议，是一个无状态协议。这意味着，所有的状态都保存在服务器端。因此，如果客户端想要操作服务器，必须通过某种手段，让服务器端发生"状态转化"（State Transfer）。而这种转化是建立在表现层之上的，所以就是"表现层状态转化"。
　　客户端用到的手段，只能是HTTP协议。具体来说，就是HTTP协议里面，四个表示操作方式的动词：GET、POST、PUT、DELETE。它们分别对应四种基本操作：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。

什么是RESTful？

综合上面的解释，我们总结一下什么是RESTful架构：
　　（1）每一个URI代表一种资源；
　　（2）客户端和服务器之间，传递这种资源的某种表现层；
　　（3）客户端通过四个HTTP动词，对服务器端资源进行操作，实现"表现层状态转化"。

URL设计

1.1 动词 + 宾语
RESTful 的核心思想就是，客户端发出的数据操作指令都是"动词 + 宾语"的结构。比如，GET /articles这个命令，GET是动词，/articles是宾语。
动词通常就是五种 HTTP 方法，对应 CRUD 操作。

GET：读取（Read）
POST：新建（Create）
PUT：更新（Update）
PATCH：更新（Update），通常是部分更新
DELETE：删除（Delete）

根据 HTTP 规范，动词一律大写。

1.2 动词的覆盖
有些客户端只能使用GET和POST这两种方法。服务器必须接受POST模拟其他三个方法（PUT、PATCH、DELETE）。
这时，客户端发出的 HTTP 请求，要加上X-HTTP-Method-Override属性，告诉服务器应该使用哪一个动词，覆盖POST方法。

POST /api/Person/4 HTTP/1.1  
X-HTTP-Method-Override: PUT

上面代码中，X-HTTP-Method-Override指定本次请求的方法是PUT，而不是POST。

1.3 宾语必须是名词
宾语就是 API 的 URL，是 HTTP 动词作用的对象。它应该是名词，不能是动词。比如，/articles这个 URL 就是正确的，而下面的 URL 不是名词，所以都是错误的。

/getAllCars
/createNewCar
/deleteAllRedCars

1.4 复数 URL
既然 URL 是名词，那么应该使用复数，还是单数?
这没有统一的规定，但是常见的操作是读取一个集合，比如GET /articles（读取所有文章），这里明显应该是复数。
为了统一起见，建议都使用复数 URL，比如GET /articles/2要好于GET /article/2。

1.5 避免多级 URL
常见的情况是，资源需要多级分类，因此很容易写出多级的 URL，比如获取某个作者的某一类文章。

GET /authors/12/categories/2

这种 URL 不利于扩展，语义也不明确，往往要想一会，才能明白含义。
更好的做法是，除了第一级，其他级别都用查询字符串表达。

GET /authors/12?categories=2

下面是另一个例子，查询已发布的文章。你可能会设计成下面的 URL。

GET /articles/published

查询字符串的写法明显更好。

GET /articles?published=true

状态码

【状态码必须精确】
客户端的每一次请求，服务器都必须给出回应。回应包括 HTTP 状态码和数据两部分。
HTTP 状态码就是一个三位数，分成五个类别。

1xx：相关信息

2xx：操作成功

3xx：重定向

4xx：客户端错误

5xx：服务器错误

这五大类总共包含100多种状态码，覆盖了绝大部分可能遇到的情况。每一种状态码都有标准的（或者约定的）解释，客户端只需查看状态码，就可以判断出发生了什么情况，所以服务器应该返回尽可能精确的状态码。

服务器回应

【不要返回纯本文】
API 返回的数据格式，不应该是纯文本，而应该是一个 JSON 对象，因为这样才能返回标准的结构化数据。所以，服务器回应的 HTTP 头的Content-Type属性要设为application/json。
　　客户端请求时，也要明确告诉服务器，可以接受 JSON 格式，即请求的 HTTP 头的ACCEPT属性也要设成application/json。下面是一个例子。

GET /orders/2 HTTP/1.1
Accept: application/json

RESTful API的设计细节

【域名】
　　应该尽量将API部署在专用域名之下。

 https://api.example.com

如果确定API很简单，不会有进一步扩展，可以考虑放在主域名下。

 https://example.org/api/

【版本（Versioning）】
　　应该将API的版本号放入URL。

 https://api.example.com/v1/

另一种做法是，将版本号放在HTTP头信息中，但不如放入URL方便和直观，Github采用这种做法。

【路径（Endpoint）】
　　路径又称"终点"（endpoint），表示API的具体网址。
　　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

【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。

下面是一些例子。

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

【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。
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/animals 与 GET /animals?zoo_id=ID 的含义是相同的。

【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"
}}

上面代码表示，文档中有一个link属性，用户读取这个属性就知道下一步该调用什么API了。rel表示这个API与当前网址的关系（collection关系，并给出该collection的网址），href表示API的路径，title表示API的标题，type表示返回类型。

参考文献

理解RESTful架构.http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/09/restful.html
RESTful API 最佳实践.http://www.ruanyifeng.com/blog/2018/10/restful-api-best-practices.html
RESTful API 设计指南.http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/05/restful_api.html