理解并设计rest/restful风格接口

た入场券 2022-07-17 04:12 458阅读 0赞

网络应用程序，分为前端和后端两个部分。当前的发展趋势，就是前端设备层出不穷（手机、平板、桌面电脑、其他专用设备......）。

因此，必须有一种统一的机制，方便不同的前端设备与后端进行通信。这导致API构架的流行，甚至出现["API First"][API First]的设计思想。[RESTful API][]是目前比较成熟的一套互联网应用程序的API设计理论。我以前写过一篇[《理解RESTful架构》][RESTful]，探讨如何理解这个概念。

今天，我将介绍RESTful API的设计细节，探讨如何设计一套合理、好用的API。我的主要参考了两篇文章（[1][]，[2][]）。

![RESTful API][RESTful API 1]

## 一、协议 ##

API与用户的通信协议，总是使用[HTTPs协议][HTTPs]。

## 二、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/

## 三、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。

## 四、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

## 五、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

## 六、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。

## 七、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。

状态码的完全列表参见[这里][Link 1]。

## 八、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" }

## 九、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

## 十、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。

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", // ... }

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][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。

## 十一、其他 ##

（1）API的身份认证应该使用[OAuth 2.0][]框架。

（2）服务器返回的数据格式，应该尽量使用JSON，避免使用XML。

[API First]: http://www.google.com.hk/search?q=API+first
[RESTful API]: http://en.wikipedia.org/wiki/Representational_state_transfer
[RESTful]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/09/restful.html
[1]: http://codeplanet.io/principles-good-restful-api-design/
[2]: https://bourgeois.me/rest/
[RESTful API 1]: http://image.beekka.com/blog/2014/bg2014052201.png
[HTTPs]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/02/ssl_tls.html
[Github]: https://developer.github.com/v3/media/#request-specific-version
[Link 1]: http://www.w3.org/Protocols/rfc2616/rfc2616-sec10.html
[HATEOAS]: http://en.wikipedia.org/wiki/HATEOAS
[api.github.com]: https://api.github.com/
[api.github.com_user]: https://api.github.com/user
[OAuth 2.0]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/05/oauth_2_0.html