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Akka实战：构建REST风格的微服务
2015-11-27
使用Akka-Http构建REST风格的微服务，服务API应尽量遵循REST语义，数据使用JSON格式交互。在有错误发生时应返回：{"errcode":409,"errmsg":"aa is invalid，the ID is expected to be bb"} 类似的JSON错误消息。
代码：
https://github.com/yangbajing/akka-action
http://git.oschina.net/yangbajing/akka-action
代码
首先来看看代码文件结构：
├── ApiRoute.scala
├── App.scala
├── ContextProps.scala
├── book
│ ├── Book.scala
│ ├── BookContextProps.scala
│ ├── BookRoute.scala
│ └── BookService.scala
└── news
├── News.scala
├── NewsContextProps.scala
├── NewsRoute.scala
└── NewsService.scala
通过名字可以看出，App.scala是启动程序，以Route结尾的是API路由定义文件，Service结尾的就是服务实现代码了。ContextProps结尾的是服务与路由交互的上下文属性部分，Service的将会在ContextProps中实例化并传给各个Route。
从目录结构上看，程序是按功能模块进行划分的。book相关的路由、服务、实体都定义在book包下。相应的，与news相关的代码则写于news包。
首先来看看程序的启动文件，App.scala
def main(args: Array[String]): Unit = { Files.write(Paths.get("app.pid"), Utils.getPid.getBytes(Utils.CHARSET)) val contextProps = new ContextProps val bindingFuture = Http().bindAndHandle(ApiRoute(contextProps), "0.0.0.0", 3333) bindingFuture.onComplete { case Success(binding) => logger.info(binding.toString) case Failure(e) => logger.error(e.getLocalizedMessage, e) } }
定义akka-http绑定的host和port，设置ContextProps，并把它传给ApiRoute。App.scala的代码还是很简单的，接下来看看ApiRoute的实现。
// 定义一个Health Check API，用户第3方工具（如：Nginx/Tengine）验证服务是否正常运行 val healthCheck = path("health_check") { get { ctx => logger.debug(ctx.request.toString) ctx.complete(HttpEntity.Empty) } } import me.yangbajing.akkaaction.util.JsonSupport._ val customExceptionHandler = ExceptionHandler { case e: MessageException => extractRequest { req => val msg = s"""\nmethod: ${req.method} |uri: ${req.uri} |headers: |\t${req.headers.mkString("\n\t")} |$e""".stripMargin if (e.errcode > 500) logger.error(msg, e) else logger.warn(msg) complete( StatusCodes.getForKey(e.errcode) getOrElse StatusCodes.InternalServerError, JObject("errcode" -> JInt(e.errcode), "errmsg" -> JString(e.errmsg))) } case e: Exception => extractRequest { req => logger.error(req.toString, e) complete( StatusCodes.InternalServerError, JObject("errcode" -> JInt(500), "errmsg" -> JString(e.getLocalizedMessage))) } } def apply(props: ContextProps)(implicit ec: ExecutionContextExecutor, mat: Materializer) = handleExceptions(customExceptionHandler) { pathPrefix("api") { healthCheck ~ NewsRoute(props) ~ BookRoute(props) } }
代码有一点长，现在分别解说。
customExceptionHandler
自定义的异常处理器，主要用于把自定义异常和系统异常转换成JSON消息输出，并设置相对应的HTTP状态码。
apply
apply方法定义了实现的API路由，由代码可以看到news、book两个模块的路由分别由NewsRoute和BookRoute两个文件定义。把相同功能的路由、服务、实体定义在同一个逻辑上下文（包）中，个人认为是一种更好的微服务实践。
book模块详解
book
├── Book.scala
├── BookContextProps.scala
├── BookRoute.scala
└── BookService.scala
Book：实体
BookContextProps：上下文属性，服务将在此实例化。并把接口混入ContextProps中。
BookRoute：API路由定义
BookService：服务功能实现
BookRotue定义
pathPrefix("book") {
pathEnd {
post {
entity(as[Book]) { book =>
onSuccess(props.bookService.persist(book)) { result =>
complete(StatusCodes.Created, result)
}
}
}
} ~
path(Segment) { bookId =>
get {
complete(props.bookService.findOneById(bookId))
} ~
put {
entity(as[Book]) { book =>
complete(props.bookService.updateById(bookId, book))
}
} ~
delete {
complete(props.bookService.deleteById(bookId).map(id => Map("id" -> id)))
}
}
Akka-Http提供了高级routing DSL，可以很自然的定义出树型结构的RESTful风格的API。由代码可见，定义了4个API。分别对应insert、select、update、delete操作，由post、get、put和delete4个指令实现对应操作的HTTP方法。
pathPrefix、pathEnd和path3个路径定义指令的区别在于pathPrefix代表由它定义的路径还并未终结，在它下面还有子路径。而path则代表它已经是最终的路径了，pathEnd是用于在使用了pathPrefix的情况下也可以直接访问由pathPrefix指定的路径。
Segment用于把由path定义的路径抽取成一个参数（bookId）。除了Segment用于抽取一个字符串类型，还有IntNumber和LongNumber用于抽取路径为Int或Long类型。
entity指令用于抽取HTTP请求的body部分，并通过as[T]方法将其自动解析为指定类型。这里使用到了akka提供的Unmarshaller特性。这里通过JsonSupport里定义的json4sUnmarshaller将用户请求提交的JSON字符串映射到Book类型。
implicit def json4sUnmarshaller[A: Manifest](implicit mat: Materializer): FromEntityUnmarshaller[A] = Unmarshaller.byteStringUnmarshaller .forContentTypes(MediaTypes.`application/json`) .mapWithCharset { (data, charset) => val input = if (charset == HttpCharsets.`UTF-8`) data.utf8String else data.decodeString(charset.nioCharset().name) jsonSerialization.read(input) } implicit def json4sMarshaller[A <: AnyRef]: ToEntityMarshaller[A] = Marshaller.StringMarshaller.wrap(ContentType(MediaTypes.`application/json`, HttpCharsets.`UTF-8`))(v => jsonSerialization.write[A](v))
自然json4sMarshaller则是把T类型的对象映射为JSON字符串响应给请求方。
BookService
再来看看BookService服务的实现。
def updateById(bookId: String, book: Book)(implicit ec: ExecutionContext): Future[Book] = Future { if (bookId != book.id) throw MeConflictMessage(s"${book.id} is invalid，the ID is expected to be $bookId") val newBooks = BookService.books.filterNot(_.id == bookId) if (newBooks.size == BookService.books.size) throw MeNotFoundMessage(s"$bookId not found") BookService.books ::= book book } def persist(book: Book)(implicit ec: ExecutionContext): Future[Book] = Future { if (BookService.books.exists(_.id == book.id)) throw MeConflictMessage(s"${book.id} exsits") BookService.books ::= book book } def deleteById(bookId: String)(implicit ec: ExecutionContext): Future[String] = Future { val newBooks = BookService.books.filterNot(_.id == bookId) if (newBooks.size == BookService.books.size) throw MeNotFoundMessage(s"$bookId not found") BookService.books = newBooks bookId } def findOneById(bookId: String)(implicit ec: ExecutionContext): Future[Book] = Future { BookService.books.find(_.id == bookId).getOrElse(throw MeNotFoundMessage(s"$bookId not found")) }
看到每个方法的返回值都被定义成了Future[T]，akka-http是一个基于akka-actor和akka-stream的异步HTTP工具集，使用Future可以提供整个系统的响应。我们这里直接使用Future来模拟异步访问（数据库操作）。
在每个方法中，我们校验参数是否有效。若校验失败则直接抛出自定义异常。Future函数将捕获异常，由之前定义的customExceptionHandler自定义异常处理器来将自定义异常转换成JSON消息发送给调用方，并设置匹配的HTTP状态码。
测试
百闻不如一试，下载代码实际操作下（下载地址在文章开头）。
运行程序：
./sbt
akka-action > runMain me.yangbajing.akkaaction.restapi.App
依次执行docs/scripts/restapi目录下的测试脚本，查看各请求下REST API的返回值（需要系统安装curl）。
./get-book-aa.sh：正常返回ID为aa的书
./get-book-bb.sh：查找ID为bb的书返回404
./post-book.sh：创建一本ID为bb书，返回201
./get-book-bb.sh：正确返回ID为bb的书
./put-book.hs：正确更新ID为bb的书
./put-book-invalid.sh：无效的更新ID为aa的书，返回409
./delete-book-aa.sh：成功的删除ID为aa的书
./get-book-aa.sh：再次查找ID为aa的书返回404
./delete-book-aa.sh：再次删除ID为aa的书时返回404
总结
akka-http是一个很有意思的HTTP工具库，它完整的实现了客户端和服务端编程工具，还支持WebScoket。基于akka-actor和akka-stream，提供了高并发的异步编程模型。我们可以很快捷的实现出一个响应式（Reactive）Web Service。其提供的routing DSL可方便的定义出一套树型结构的API，很自然的匹配到RESTful风格的API设计。
