5分钟APIG实战：使用Rust语言快速构建API能力开放

序言：Rust语言简介

参与过C/C++大型项目的同学可能都经历过因为Null Pointer、Memory Leak等问题“被” 加班了不知道多少个晚上。别沮丧，你不是一个人，Mozilla Firefox的开发者们同样经历过这个问题。浏览器可以说是我们日常使用最为频繁的软件了，目前主流的浏览器主要有Google Chrome、Internet Explorer、Mozilla Firefox。为了提升用户体验，Mozilla就已经启动了多线程渲染的计划。然而，面对大型的C/C++工程，Mozilla的开发者们也坚持不住了。此时，Rust进入了开发者的眼中，与C语言ABI兼容、多编程范式支持、无GC及独特的所有权系统，使得Mozilla与Rust语言一拍即合，并迅速启动了 Mozilla 的下一代浏览器引擎项目：servo，到目前为止（2018年8 月），servo已经成为了除Rust编译器自身外，社区中最大的Rust项目。servo目前已经部分应用在Firefox 57之后的版本中。

Rust语言的设计目标是安全、高效、并发以及实用性。Rust 从一定程度上解决了C++的以下痛点：

1容器/数组越界访问；

2动态内存分配的泄露与double free问题；

3难以对依赖进行管理。

其中前两点在C/C++项目中是最容易引发Bug以及安全问题的原因，依靠人来对这些问题进行检查往往不是最佳的解决方案。Rust通过其独特的所有权系统，简化所研究的对象，使得一些隐晦的问题在编译期间便暴露出来。任何事情都是有两面性的，由于严格的编译期检查以及工程实现上的取舍，Rust在一定程度上牺牲了编译速度以及灵活性，对“灵活性”的舍弃并不代表Rust语言的表现力下降，只是我们在编写Rust程序时，可能需要改变一下以往的思路。

在Rust圈子中，有一句调侃：“C++是调试的时候想撞墙，而Rust是编译的时候想撞墙”。接下来我们将通过一个简单的例子来建立Rust中所有权系统的一个基本印象。

核心概念：所有权系统

Rust 的所有权系统包括三个核心概念：所有权、借用以及生命周期。我们首先来通过一个简单的例子来建立对所有权以及生命周期的直观概念。

#[derive(Debug)]
struct Foo;

fn main() {
    let foo = Foo; // Note: Foo not implement Copy trait
    let bar = foo;

    println!("{:?}", bar);
    // println!("{:?}", foo);
}

首先创建了一个Foo类型的变量foo，然后我们执行let bar = foo;，然后我们尝试输出这两个变量的值，如果我们将第9行的注释去掉，程序将无法通过编译，这是因为在 Rust中，对于没有实现Copy trait的类型，如果我们将一个绑定赋给另一个绑定，默认使用的是move语义，也即对于任意给定的资源，当且仅当有一个变量绑定与之对应。

想要进一步学习Rust的小哥哥小姐姐，可以参考Rust Learning（https://github.com/ctjhoa/rust-learning）

使用Rust进行HTTP Web后端应用开发

在Rust生态中进行HTTP Web后端应用开发目前主要依赖两个基础库：http 以及hyper，其中 http 提供HTTP标准相关的基础类型，如Request<T> 、Response<T>以及StatusCode和常用的Header等；hyper的定位是一个高效、准确的 HTTP底层库，它封装了HTTP的报文解析、报文编码处理、连接控制等内容，对于用户而言只需要实现一个类似于Fn(Request) -> Response的映射，就可以完成HTTP Web服务端的开发。

基于http以及hyper，社区中还有很多用于Web应用开发的框架，常用的有：

➤rocket

➤iron

➤actix-web

➤tower-web

值得一提的是上周刚发布的tower-web，因为这是官方net团队2018年工作计划的一部分，这个库在未来会为Rust生态提供一个灵活、高效、易于使用的Web开发框架。那么事不宜迟，我们通过实战演练来一睹为快。

在本月月底，tower-web将会集成到warp项目中，成为warp框架的一部分，开发的重心将会转移到warp上。

实战演练

登录华为云，并创建弹性云服务器作为我们的后端应用服务器：

实战中使用的系统版本为Ubuntu 16.04，如果选择不同的系统需要根据情况调整命令。

安装相关的工具链

apt update && apt install build-essential
# 安装Rust工具链
curl https://sh.rustup.rs -sSf | sh

这一步结束后，我们就可以开始编写我们的应用服务了。

编写后端Web应用

这次分享我们来构建一个RESTful中文分词API，首先我们来创建一个Rust工程 cargo new --bin chinese_segmentation

接下来在Cargo.toml中添加相关

[dependencies]

tower-web = "0.2"
# Jieba Chinese Work Segmentation
jieba-rs = "0.2"

# logging utils
log = "0.4.0"
env_logger = "0.5.12"

# Serializing responses, deserializing requests
serde = "1.0.70"

然后是我们的main.rs，与其他语言一样，在文件开始的部分引入外部依赖以及相关声明：

extern crate jieba_rs;
#[macro_use]
extern crate tower_web;

#[macro_use]
extern crate log;
extern crate env_logger;

use std::iter::FromIterator;
use std::collections::HashSet;

use jieba_rs::Jieba;
use tower_web::ServiceBuilder;

接下来我们定义我们的服务资源ChineseTokenizer：

#[derive(Debug)]
struct ChineseTokenizer {
    inner: Jieba,
}

impl ChineseTokenizer {
    pub fn new() -> ChineseTokenizer {
        ChineseTokenizer { inner: Jieba::new() }
    }

    // 对传入的字符串进行分词，并返回一个字符串向量
    pub fn cut(&self, text: &String) -> Vec<String> {
        let words = self.inner.cut(&text, true)
            .into_iter()
            .map(|word| word.to_owned())
            .collect::<HashSet<String>>();

        let mut words = Vec::from_iter(words.into_iter());

        // 由于使用HashSet进行去重会引入不确定性，
        // 因此对结果进行重排，使输出的结果有序。
        words.sort();

        words
    }
}

定义了我们的服务资源后，我们来定义输入Web API的输入输出类型：

#[derive(Debug, Extract)]
struct TokenizeRequest {
text: String
}

#[derive(Debug, Response)]
#[web(status = "200")] // 当 handler 返回 Ok(xx) 时，返回 200 状态码
struct TokenizeResponse {
words: Vec<String>,
}

到目前为止，我们已经有了我们的服务资源，输入输出类型，接下来就到我们的重头戏了， Web 部分的实现，别担心，因为真的很简单。

impl_web! {
    impl ChineseTokenizer {
        #[post("/tokenize")]
        #[content_type("application/json")]
        fn tokenize(&self, body: TokenizeRequest) -> Reqult<TokenizeResponse, ()> {
            Ok(TokenizeResponse {
                words: self.cut(&body.text),
            })
        }
    }
}

最后是我们的main函数：

fn main() {
    // 初始化Logger
    env_logger::init();
    let addr = "0.0.0.0:8081".parse().expect("invalid address");
    info!("listening on http://{}", addr);

    ServiceBuilder::new()
        .resource(ChineseTokenizer::new()) // 注册我们的服务资源
        .run(&addr)                        // 让我们的服务跑起来
        .unwrap();
}

现在，我们通过命令RUST_LOG=chinese_segmentation=info cargo run --release来检验一下我们的成果了。服务在本地跑起来之后，我们可以通过命令 curl -H "Content-Type: application/json" -X POST -d '{"text":"中间件小哥"}' <url> 来测试一下我们的接口。

本地测试通过之后，就需要着手开始部署了，我们检查一下弹性云服务器的安全组的入方向是否放开8081端口。

API 部署

API 网关集成了监控、流控、负载均衡等一系列功能，为开发者提供高性能、高可用的API 托管服务，在本次实践中，我们将我们的API部署在API网关中。

1、登录华为云API网关服务，选择“新建API”