RESTful API 设计

悠悠小仙仙

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"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。

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

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。

1. https://api.example.com

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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。

1. https://example.org/api/

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三、版本（Versioning）

应该将API的版本号放入URL。

1. https://api.example.com/v1/

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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。

1.    https://api.example.com/v1/zoos
   
2.     https://api.example.com/v1/animals
   
3.     https://api.example.com/v1/employees

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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。

1. GET /zoos：列出所有动物园
   
2.     POST /zoos：新建一个动物园
   
3.     GET /zoos/ID：获取某个指定动物园的信息
   
4.     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）
   
5.     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）
   
6.     DELETE /zoos/ID：删除某个动物园
   
7.     GET /zoos/ID/animals：列出某个指定动物园的所有动物
   
8.     DELETE /zoos/ID/animals/ID：删除某个指定动物园的指定动物

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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。

1. {
   
2.     error: "Invalid API key"
   
3. }

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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。

1. GET /collection：返回资源对象的列表（数组）
   
2.     GET /collection/resource：返回单个资源对象
   
3.     POST /collection：返回新生成的资源对象
   
4.     PUT /collection/resource：返回完整的资源对象
   
5.     PATCH /collection/resource：返回完整的资源对象
   
6.     DELETE /collection/resource：返回一个空文档

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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。

1. {"link": {
   
2.   "rel":   "collection https://www.example.com/zoos",
   
3.   "href":  "https://api.example.com/zoos",
   
4.   "title": "List of zoos",
   
5.   "type":  "application/vnd.yourformat+json"
   
6. }}

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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。

1. {
   
2.   "current_user_url": "https://api.github.com/user",
   
3.   "authorizations_url": "https://api.github.com/authorizations",
   
4.   // ...
   
5. }

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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。

1. {
   
2.   "message": "Requires authentication",
   
3.   "documentation_url": "https://developer.github.com/v3"
   
4. }

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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。

（完）