restful风格API

一、什么是API?

API(Application Programming Interface,应用程序编程接口)是一些预先定义的函数,目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件得以访问一组例程的能力,而又无需访问源码,或理解内部工作机制的细节。 ——百度百科

简单来说就是:别人写好代码,编译号程序,可以让其他人调用使用,就称作API。你使用了别人代码(或者程序)中的某个函数、类、对象,就叫做使用了某个API。 


二、restful是什么?

restful是一种软件架构风格、设计风格,而不是标准,只是提供了一组设计原则和约束条件。它主要用于客户端和服务器交互类的软件。基于这个风格设计的软件可以更简洁,更有层次,更易于实现缓存等机制。 ——百度百科

RESTful的关键是定义可表示流程元素/资源的对象。在REST中,每一个对象都是通过URL来表示的,对象用户负责将状态信息打包进每一条消息内,以便对象的处理总是无状态的。


三、理解restful

1. REST

REST,即Representational State Transfer的缩写。直接翻译的意思是"表现层状态转化"。 

它是一种互联网应用程序的API设计理念:URL定位资源,用HTTP动词(GET,POST,DELETE,DETC)描述操作。

REST 的基本原理包括:

系统上的一切对象都要抽象为资源;

每个资源对应唯一的资源标识(URI);

对资源的操作不能改变资源标识(URI)本身;

所有的操作都是无状态的等等。

【这里备注一下URL和URI】

URI,是uniform resource identifier,统一资源标识符,用来唯一的标识一个资源。

URL是uniform resource locator,统一资源定位器,它是一种具体的URI,即URL可以用来标识一个资源,而且还指明了如何locate这个资源。

2. 产生背景

由于近些年互联网不断发展,各种各样的电子设备层出不穷,为了方便不同设备前后端交互通信,就需要有一种统一的机制,即RESTful,通过统一的接口为不同设备提供服务

3. RESTful架构

服务器上每一种资源,比如一个文件,一张图片,一部电影,都有对应的url地址,如果我们的客户端需要对服务器上的这个资源进行操作,就需要通过http协议执行相应的动作来操作它,比如进行获取,更新,删除。

1、资源与URI

REST全称是表现层状态转化,那究竟指的是什么的表现? 其实指的就是资源。任何事物,只要有被引用到的必要,它就是一个资源。资源可以是实体(如手机号码、用户信息等),也可以只是一个抽象概念(例如价值) 。

要让一个资源可以被识别,需要有个唯一标识,在Web中这个唯一标识就是URI。URI既可以看成是资源的地址。

2、统一资源接口

RESTful架构应该遵循统一接口原则,统一接口包含了一组受限的预定义的操作,不论什么样的资源,都是通过使用相同的接口进行资源的访问。接口应该使用标准的HTTP方法如GET,PUT和POST,并遵循这些方法的语义。

如果按照HTTP方法的语义来暴露资源,那么接口将会拥有安全性和幂等性的特性,例如GET和HEAD请求都是安全的, 无论请求多少次,都不会改变服务器状态。而GET、HEAD、PUT和DELETE请求都是幂等的,无论对资源操作多少次, 结果总是一样的,后面的请求并不会产生比第一次更多的影响。

3、资源的表述

客户端通过HTTP方法可以获取资源,应该说只是资源的表述而已。 资源在外界的具体呈现,可以有多种表述(或成为表现、表示)形式,在客户端和服务端之间传送的也是资源的表述,而不是资源本身。 例如文本资源可以采用html、xml、json等格式,图片可以使用PNG或JPG展现出来。

客户端如何知道服务端提供哪种表述形式呢? 可以通过HTTP内容协商。客户端可以通过Accept头请求一种特定格式的表述,服务端则通过Content-Type告诉客户端资源的表述形式。

4、资源的链接

当你浏览Web网页时,从一个连接跳到一个页面,再从另一个连接跳到另外一个页面,就是利用了超媒体的概念,即把一个个把资源链接起来

5、状态的转移

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,所有的资源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"。

应用状态与资源状态

实际上,状态应该区分应用状态和资源状态,客户端负责维护应用状态,而服务端维护资源状态。客户端与服务端的交互必须是无状态的,并在每一次请求中包含处理该请求所需的一切信息。

RESTful只要维护资源的状态,而不需要维护客户端的状态。对于它来说,每次请求都是全新的,它只需要针对本次请求作相应的操作,不需要将本次请求的相关信息记录下来以便用于后续来自相同客户端请求的处理。 

服务端不需要在请求间保留应用状态,只有在接受到实际请求的时候,服务端才会关注应用状态。

这种无状态通信原则,使得服务端和中介能够理解独立的请求和响应。

在多次请求中,同一客户端也不再需要依赖于同一服务器,方便实现高可扩展和高可用性的服务端。

但有时候我们会做出违反无状态通信原则的设计,例如利用Cookie跟踪某个服务端会话状态,常见的像J2EE里边的JSESSIONID。

这意味着,浏览器随各次请求发出去的Cookie是被用于构建会话状态的。

当然,如果Cookie保存的是一些服务器不依赖于会话状态即可验证的信息(比如认证令牌),这样的Cookie也是符合REST原则的。

应用状态的转移

状态转移到这里已经很好理解了, "会话"状态不是作为资源状态保存在服务端的,而是被客户端作为应用状态进行跟踪的。客户端应用状态在服务端提供的超媒体的指引下发生变迁。服务端通过超媒体告诉客户端当前状态有哪些后续状态可以进入。

这些类似"下一页"之类的链接起的就是这种推进状态的作用——指引你如何从当前状态进入下一个可能的状态。

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"。

三、RESTful API

RESTful API(应用程序接口)是符合RESTful规范的框架,用它可以实现跨平台、广泛覆盖客户端(包括浏览器和移动设备)的HTTP服务。大多数网站提供API,以便开发人员可以在其上进行扩展开发,二次开发等。

采用URI标识资源

使用“链接”关联相关的资源

在绝大多数情况下,资源并不会孤立地存在,必然与其它资源具有某种关联。既然我们推荐资源采用具有可寻址性的URL来标识,那么我们就可以利用它来将相关的资源关联起来。

使用统一的接口

使用标准的HTTP方法

四、关于RESTful API安全

关于HTTP请求采用的这些个方法,具有两个基本的特性,即“安全性”和“幂等性”。

幂等性(Idempotent)是一个数学上的概念,在这里表示发送一次和多次请求引起的边界效应是一致的。在网速不够快的情况下,客户端发送一个请求后不能立即得到响应,由于不能确定是否请求是否被成功提交,所以它有可能会再次发送另一个相同的请求,幂等性决定了第二个请求是否有效。

GET、HEAD和OPTIONS、DELETE和PATCH、PUT它们是幂等方法。POST由于它总是进行添加操作,如果服务器接收到两次相同的POST操作,将导致两个相同的资源被创建,所以这是一个非幂等的方法。

当我们在设计Web API的时候,应该尽量根据请求HTTP方法的幂等型来决定处理的逻辑。由于PUT是一个幂等方法,所以携带相同资源的PUT请求不应该引起资源的状态变化,如果我们在资源上附加一个自增长的计数器表示被修改的次数,这实际上就破坏了幂等型。

REST架构中需要关注的RESTful API安全性问题。

API身份验证

HTTP基本身份验证:

Oauth认证

用户输入安全:

RESTful API进行拒绝式攻击(DDOS,CC)

详见【https://baijiahao.baidu.com/s?id=1595081340576377524&wfr=spider&for=pc】


五、restful风格API 设计指南

RESTful 是目前最流行的 API 设计规范,用于 Web 数据接口的设计。

个人对restful风格API的理解即遵循restful风格和期设计原则设计的API

【以下摘至 RESTful API 设计指南 - 阮一峰的网络日志

一、协议

API与用户的通信协议,总是使用HTTPs协议

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

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":"collectionhttps://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,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。

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