什么是REST API

前言

什么是REST API？REST是Representational State Transfer（表现层状态转移）的缩写 - 对最常用的网络服务技术几乎是毫无意义的描述。REST API是两个计算机系统在web浏览器和服务器中使用HTTP技术进行通信的一种方式。

在两个或多个系统之间共享数据一直是软件开发的一个基本要求。比如说，考虑购买汽车保险。你的保险公司必须获得关于你和你的车辆的信息，所以他们要求从汽车登记机构、信贷机构、银行和其他系统获得数据。所有这些都是实时透明地发生的，以确定保险公司是否能提供一个有竞争力的保单。

API（应用程序接口）通过为系统之间的对话提供接口来帮助这种类型的通信。REST只是一种被广泛采纳的API风格，我们用它来与内部和外部以一种一致的和可预测的方式进行沟通。它可以比作我们以前寄信时用邮票、地址和信封的方式，以确保信件被送达和阅读。

REST是人们在web系统中常用的交互方式。例如，在一个社交媒体应用中检索和更新账户信息。

REST API示例

在你的浏览器中打开以下链接，从Open Trivia Database中请求一个随机的计算机问题：

https://opentdb.com/api.php?amount=1&category=18

这是一个作为RESTful网络服务实现的公共API（它遵循REST公约）。你的浏览器将展示一个单独的JSON格式的问答问题，并附有答案。比如说：

{
  "response_code": 0,
  "results": [
    {
      "category": "Science: Computers",
      "type": "multiple",
      "difficulty": "easy",
      "question": "What does GHz stand for?",
      "correct_answer": "Gigahertz",
      "incorrect_answers": [
        "Gigahotz",
        "Gigahetz",
        "Gigahatz"
      ]
    }
  ]
}

你可以使用任意HTTP客户端，来请求同样的URL并得到响应，比如使用curl：

curl "https://opentdb.com/api.php?amount=1&category=18"

HTTP客户端库可以在所有流行的语言和运行时中使用，包括JavaScript、Node.js和Deno中的Fetch以及PHP中的file_get_contents()。JSON响应是机器可读的，因此可以在输出HTML或其他格式之前被进行解析和使用。

REST APIs和Rest

多年来，各种数据通信标准已经发展起来。你可能遇到过的选择包括CORBA，SOAP，或者 XML-RPC。大多数都确定了严格的消息传递规则。

REST是由Roy Fielding在2000年定义的，比其他的要简单得多。它不是一个标准，而是一套关于RESTful网络服务的建议和约束。其中包括：

客户服务器分离模式（Client-Server）：系统A向系统B托管的URL发出HTTP请求，并返回一个响应。这与浏览器的工作方式相同。浏览器对一个特定的URL发出请求，该请求被转发到一个web服务器，该服务器通常返回一个HTML页面。该页面可能包含对图片、样式表和JavaScript的引用，从而产生进一步的请求和响应。
无状态（Stateless）：REST是无状态的：客户端请求应该包含响应所需的所有信息。换句话说，应该可以按照任何顺序发出两个或更多的HTTP请求，并且会收到相同的响应（除非API被设计为返回随机响应）。
可缓存（Cacheable）：响应应该被定义为可缓存或不可缓存。缓存可以提高性能，因为没有必要为同一个URL重新生成一个响应。在某个时间段特定于某个用户的私人数据通常不会被缓存。
分层（Layered）：请求的客户端不需要知道它是否在与实际的服务器、代理或任何其他中间人进行通信。

创建RESTful网络服务

一个RESTful网络服务请求包括：

端点URL。实现RESTful API的应用程序将定义一个或多个带有域名、端口、路径、和/或查询字符串的URL端点，例如，https://mydomain/user/123?format=json。
HTTP方法。不同的HTTP方法可以在任何端点上使用，这些方法映射到应用程序的创建、读取、更新和删除（CRUD）操作：

HTTP方法 CRUD 行为

GET 读取返回请求数据

POST 创建创建一个新记录

PUT 或者 PATCH 更新更新已存在的记录

DELETE 删除删除已存在的记录

比如：
- 对/user/的GET请求返回系统中的注册用户列表。
- 对/user/的POST请求使用body对象创建了一个ID为123的用户。该响应会返回ID。
- 对/user/123的PUT请求使用body对象更新用户123。
- 对/user/123的GET请求返回用户123的详情。
- 对/user/123的DELETE请求删除用户123。
HTTP头部。认证令牌或cookies等信息可以包含在HTTP请求头中。
Body对象。数据通常在HTTP主体中传输，该方式与HTML<form>提交或者发送单独的JSON编码的数据字符串等方式相同。

HTTP方法	CRUD	行为
GET	读取	返回请求数据
POST	创建	创建一个新记录
PUT 或者 PATCH	更新	更新已存在的记录
DELETE	删除	删除已存在的记录

REST API响应

响应的有效负载可以是任何实用的东西：数据、HTML、图像、音频文件等等。数据响应通常是JSON编码，但也可以使用XML，CSV，简单字符串或任何其他格式。你可以允许在请求中指定返回格式。比如说，/user/123?format=json 或者 /user/123?format=xml 。

还应该在响应头中设置适当的HTTP状态码。200 OK用于成功的请求，尽管当记录被创建时也可以返回201 Created 。当发生错误时应该返回适当的状态码，比如说400 Bad Request，404 Not Found，401 Unauthorized等等。

其他HTTP头部可以被设置包括Cache-Control或Expires，以指定响应在被视为过期之前可以缓存多长时间。

然而，并没有严格的规则。端点URL、HTTP方法、body对象和响应类型可以随心所欲地实现。例如，POST、PUT和PATCH通常可以互换使用，如有必要任何一个都可以用来创建或更新记录。

Hello World示例

下面的Node.js代码使用Express框架创建了一个RESTful网络服务。一个单一的/hello/端点对HTTP GET请求作出响应。

确保已安装Node.js，创建名为restapi的新文件夹。在该文件夹中创建一个新的package.json文件，内容如下：

{
  "name": "restapi",
  "version": "1.0.0",
  "description": "REST test",
  "scripts": {
    "start": "node ./index.js"
  },
  "dependencies": {
    "express": "4.18.1"
  }
}

在命令行中运行npm install 来拉取依赖，然后创建index.js文件，包括以下代码：

// simple Express.js RESTful API
'use strict';

// initialize
const
  port = 8888,
  express = require('express'),
  app = express();

// /hello/ GET request
app.get('/hello/:name?', (req, res) =>
  res.json(
    { message: `Hello ${req.params.name || 'world'}!` }
  )
);

// start server
app.listen(port, () =>
  console.log(`Server started on port ${port}`);
);

使用npm start从命令行启动该应用程序，并在浏览器中打开http://localhost:8888/hello/。响应GET请求时，会显示以下JSON：

{
  "message": "Hello world!"
}

API也允许自定义名字，因此http://localhost:8888/hello/everyone/会返回：

{
  "message": "Hello everyone!"
}

客户端REST请求和CORS

考虑在浏览器中启动以下HTML页面，URL是http://localhost:8888/ ：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>REST test</title>
</head>
<body>
<script>
fetch('http://localhost:8888/hello/')
  .then((response) => {
    return response.json();
  })
  .then((json) => {
    console.log(json);
  });
</script>
</body>
</html>

fetch调用发出同样的API请求，浏览器控制台显示{ message: "Hello world!" }，正如你所期望的那样。

然而，假设你的RESTful网络服务现在被放在网络上，域名是http://mydomain.com/hello/。页面的JavaScript fetch()URL也相应地改变了，但在浏览器中打开http://localhost:8888/，现在会返回控制台错误Cross-Origin Request Blocked。

为了安全起见，浏览器只允许客户端的XMLHttpRequest和Fetch API 调用页面所在的同域请求。

幸运的是，跨源资源共享（CORS）使我们能够规避这一安全限制。设置Access-Control-Allow-OriginHTTP响应头来告诉浏览器允许该请求。它可以设置为一个特定的域，或者设置为所有的域*。

可以更改网络服务器API代码，以允许运行在任何域名的任何客户端脚本进行访问：

// /hello/ GET request
app.get('/hello/:name?', (req, res) =>
  res
    .append('Access-Control-Allow-Origin', '*')
    .json(
      { message: `Hello ${req.params.name || 'world'}!` }
    )
);

或者，Express.js中间件函数可以将头部附加到每个端点请求：

// enable CORS
app.use((req, res, next) => {
  res.append('Access-Control-Allow-Origin', '*');
  next();
});

// /hello/ GET request
// ...

注意，浏览器向REST API发出两个请求：

对同一URL的HTTP OPTIONS请求确定Access-Control-Allow-Origin HTTP响应头是否有效。
实际的REST调用。

当你的服务器收到一个OPTIONS请求方法时，它可以设置Access-Control-Allow-Origin HTTP响应头返回一个假的空响应，以确保工作不被重复。

REST API挑战

REST的成功很大程度上归功于它的简单性。开发人员可以自由地实现RESTful API，但这可能会导致进一步的挑战。要深入了解实现策略，请看13个构建RESTful API的最佳实践。

端点共识

考虑下面的端点：

/user/123
/user/id/123
/user/?id=123

所有这些都是为用户123获取数据的有效选项。当你有更复杂的操作时，组合的数量会进一步增加。

归根结底，你如何格式化URL并不重要，但整个API的一致性很重要。这对有许多开发人员的大型代码库来说是个挑战。

REST API版本控制

API的变化是不可避免的，但端点的URL永远不应该失效，否则会破坏使用它们的应用程序。

为了避免兼容性问题，API通常是有版本的。例如，/2.0/user/123取代了/user/123。新的和旧的端点都可以保持活跃。不幸的是，这样就有必要维护多个历史API。旧的版本最终可以被废弃，但整个过程需要仔细规划。

REST API认证

上面显示的测试API是开放的：任何系统都可以在未经授权的情况下获取数据。这对于访问私有数据或允许更新和删除请求的API是不可行的。

与RESTful API处于同域的客户端应用程序将像其他HTTP请求一样发送和接收cookies。(请注意，旧版浏览器中的Fetch()需要设置credentials初始选项）。因此，一个API请求可以被验证，以确保一个用户已经登录并拥有适当的权限。

第三方应用程序必须使用替代的授权方法。常见的认证选项包括：

HTTP基本身份验证。在请求头中传递一个包含base64编码的username:password字符串的 HTTPAuthorization头。因为base64很容易被解码，基本（Basic）认证应该只和其他安全机制一起使用，比如HTTPS/SSL。
API密钥。第三方应用程序通过发布一个密钥来获得使用API的许可，这个密钥可能有特定的权限或被限制在一个特定的域。密钥在每个请求中的HTTP头或查询字符串中被传递。
OAuth。在发出任何请求之前，通过向OAuth服务器发送一个客户ID和可能的客户秘密，获得一个令牌。然后，OAuth令牌会随每个API请求一起发送，直到过期。
JSON Web Tokens (JWT)。数字签名的认证令牌在请求和响应头中安全地传输。JWT允许服务器对访问权限进行编码，因此不需要调用数据库或其他授权系统。

API身份验证将根据使用上下文而有所不同：

在某些情况下，第三方应用程序被视为像任何其他具有特定权利和权限的登录用户。例如，一个地图API可以将两点之间的方向返回给调用的应用程序。它必须确认该应用程序是一个有效的客户端，但不需要检查用户凭证。
在其他情况下，第三方应用程序正在请求用户的私有数据，如电子邮件内容。REST API必须识别用户和他们的权利，但它可能不关心哪个应用程序在调用API。

REST API安全性

RESTful API提供了另一种访问和操作你的应用程序的途径。即使它不是一个引人注目的黑客目标，一个行为不良的客户端也可能每秒发送数以千计的请求，并使你的服务器崩溃。

安全性超出了本文的范围，但常见的最佳实践包括：

使用HTTPS。
使用健壮的身份验证方法。
使用CORS来限制客户端对特定域的调用。
提供最少的功能，也就是不要创建不需要的DELETE选项。
验证所有端点URL和body对象。
避免在客户端JavaScript中暴露API令牌。
阻止来自未知域名或IP地址的访问。
阻止意外的大型有效负载。
考虑速率限制，也就是使用同一API令牌或IP地址的请求被限制在每分钟N个以内。
以适当的HTTP状态代码和缓存头进行响应。
记录请求并调查失败情况。

多个请求和不必要的数据

RESTful APIs受到其实现的限制。响应可能包含比你需要的更多的数据，或者需要进一步的请求来访问所有数据。

考虑一个RESTful API，它提供对作者和书籍数据的访问。为了显示前10名畅销书的数据，客户端可以：

请求按销售量数量订购的前10/book/的详细信息（最畅销的在前）。响应包含有每个作者ID的书籍列表。
最多组成10个/author/{id}请求以获取每个作者的详细信息。

这被称为N+1问题；必须为父请求中的每个结果提出N个API请求。

为了避免不必要的大的响应，可以调整API使作者的细节是可选的。例如，?author_details=full。API作者需要满足的选项的数量可能会变得令人困惑。

GraphQL是否更好？

REST的难题导致Facebook创建了GraphQL--一种网络服务查询语言。把它看作是网络服务的SQL：一个单一的请求定义了你所需要的数据以及你希望它如何返回。

GraphQL解决了RESTful APIs带来的一些挑战，尽管它引入了其他挑战。例如，很难对GraphQL响应进行缓存。

你的客户不太可能有与Facebook类似的问题，所以一旦RESTful API发展到超出其实际限制时，GraphQL可能值得考虑。

REST API链接和开发工具

有许多工具可以帮助所有语言的RESTful API开发。值得注意的选项包括：

Swagger：帮助设计、记录、模拟、测试和监控REST APIs的各种工具。
Postman：一个RESTful API测试应用程序。
Hoppscotch：一个开源的、基于web的Postman替代品。

还有大量的公共REST API，集合了笑话、货币转换、地理编码、政府数据以及你能想到的每一个主题。许多是免费的，尽管有些需要你注册一个API密钥或使用其他认证方法。分类列表包括：

在实现你自己的网络服务之前，在你自己的项目中尝试使用一些RESTful API。或者考虑跟随Facebook、GitHub、Google和其他许多巨头的脚步，建立一个属于自己的RESTful API。

下一篇文章中，会翻译分享13个构建RESTful API的最佳实践，欢迎关注。

以上就是全部内容，如果对你有所帮助，欢迎点赞收藏转发~

posted @ 2022-09-21 22:57 chuckQu 阅读(1250) 评论(0) 编辑收藏举报

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