RESTful API设计原则与规范

RESTful API设计原则与规范

一、背景与基础概念 2

二、RESTful API应遵循的原则 3

1、协议(Protocol) 3

2、域名(ROOT URL) 3

3、版本(Versioning) 3

4、路径(Endpoints) 3

5、HTTP动词(HTTP Verbs) 4

6、过滤信息（Filtering） 5

7、状态码（Status Codes） 5

8、错误处理（Error handling） 6

9、返回结果（Response） 6

10、使用HATEOAS的Hypermedia API 6

11、认证（Authentication） 7

三、Swagger API标准 7

REST，即Representational State Transfer的缩写。RESTful架构，是目前最流行的一种互联网软件架构。它结构清晰、符合标准、易于理解、扩展方便，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，所以正得到越来越多网站的采用。如果一个架构符合REST原则，就称它为RESTful架构。

本文即将描述的，即是创建RESTful架构的API所要遵循的原则与规范。

一、背景与基础概念

Web 应用程序最重要的 REST 原则是，客户端和服务器之间的交互在请求之间是无状态的。从客户端到服务器的每个请求都必须包含理解请求所必需的信息。

• 资源（resource）：网络上的一个实体或者说是一个具体信息，可以是一段文本、一张图片、一首歌曲、一种服务。
• 统一资源定位符（URI，Universal Resource Identifier）：一个资源的识别符或者说是一个地址，通过URI你可以定位到特定的资源。要获取这个资源，需要访问它的URI，因此，URI就成了每一个资源的地址或独一无二的识别符。
• 状态转换（State Transfer）: 所有资源都共享统一的接口，以便在客户端和服务器之间传输状态。客户端与服务器互动的过程，通常涉及到服务器端数据和状态的变化过程，比如文件被修改，访问数量增加等。使用的是标准的 HTTP 方法，Http标准中定义的最主要四个动词：GET、POST、PUT、DELETE。它们分别对应四种基本操作：

- GET： 用来获取资源

- POST： 用来新建资源

- PUT： 用来更新资源

- DELETE： 用来删除资源

• Hypermedia 是应用程序状态的引擎，资源表示通过超链接互联。

二、RESTful API应遵循的原则

1、协议(Protocol)

API与用户的通信协议，尽量使用HTTPs协议。HTTPs协议的所有信息都是加密传播，第三方无法窃听，具有校验机制，一旦被篡改，通信双方会立刻发现，配备身份证书，防止身份被冒充。

2、域名(ROOT URL)

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/

3、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。

注：需要注意版本规划，以便以后API的升级和维护。使得API版本变得强制性，不要发布无版本的API，使用简单数字，避免小数点如2.5。

4、路径(Endpoints)

路径表示API的具体网址URL。在RESTful架构中，每个URL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代表的对象名称对应。一般来说，某一同种记录的”集合”（collection），所以API中的名词也应该使用复数。

具体细则：

1、使用名词而不是动词。举例来说，某个URL是/cards/show/1，其中show是动词，这个URL就设计错了，正确的写法应该是/cards/1，然后用GET方法表示show。如果某些动作是HTTP动词表示不了的，你就应该把动作做成一种资源。比如网上汇款，从账户1向账户2汇款500元，错误的URI是：POST /accounts/1/transfer/500/to/2。正确的写法是把动词transfer改成名词transaction，资源不能是动词，但是可以是一种服务：POST /transaction?from=1&to=2&amount=500.00。

2、使用复数名词。不要混淆名词单数和复数，为了保持简单，只对所有资源使用复数。

举例：

/cars 而不是 /car

/users 而不是 /user

/products 而不是 /product

/settings 而不是 /setting

3、使用子资源表达关系。如果一个资源与另外一个资源有关系，使用子资源。

举例：

GET /cars/911/drivers/      返回 car 911的所有司机

GET /cars/911/drivers/8    返回 car 911的8号司机

5、HTTP动词(HTTP Verbs)

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：

• 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。

注：Get方法和查询参数不应该涉及状态改变。使用PUT, POST 和DELETE方法而不是 GET 方法来改变状态。

6、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。为集合提供过滤、排序、选择和分页等功能。

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。
• ?pageNumber=2&perSize=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

注：

①移动端能够显示其中一些字段，它们其实不需要一个资源的所有字段，给API消费者一个选择字段的能力，这会降低网络流量，提高API可用性。

②为了将总数发给客户端，使用订制的HTTP头： X-Total-Count.

7、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。

8、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。尽量使用详细的错误包装信息：

{

"errors": [

{

"userMessage": "Sorry, the requested resource does not exist",

"internalMessage": "No car found in the database",

"code": 4xx,

"more info": "http://dev.example.com/api/v1/errors/12345"

}

]

}

9、返回结果（Response）

服务器返回的数据格式，应该尽量使用JSON，避免使用XML。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

10、使用HATEOAS的Hypermedia API

RESTful API最好使用Hypermedia as the Engine of Application State（超媒体作为应用状态的引擎），即返回结果中提供链接，连向其他API方法，超文本链接可以建立更好的文本浏览，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":   "collection https://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。

11、认证（Authentication）

API的身份认证尽量使用OAuth 2.0框架。

三、Swagger API标准

API的文档管理和信息描述，将使用Swagger进行。

Swagger是一个规范和完整的框架，用于生成、描述、调用和可视化RESTful风格的Web服务。Swagger的目标是对REST API定义一个标准的和语言无关的接口，可让人和计算机无需访问源码、文档或网络流量监测就可以发现和理解服务的能力。

Swagger规范定义了一组描述一个API所需的文件格式，类似于描述Web服务的WSDL。通过Swagger进行REST API的正确定义，用户可以理解远程服务并使用最少实现逻辑与远程服务进行交互。与为底层编程所实现的接口类似，Swagger消除了调用服务时可能会有的猜测。

注：Microsoft,PayPal等公司也已经引入Swagger 来定义自己的REST API 文档。

Swagger API可以使用YAML或JSON来表示。

Swagger这类API文档工具可以满足下列需求：

• 支持API自动生成同步的在线文档
• 这些文档可用于项目内部API审核
• 方便测试人员了解API
• 这些文档可作为客户产品文档的一部分进行发布
• 支持API规范生成代码，生成的客户端和服务器端骨架代码可以加速开发和测试速度

通常情况下，API的Swagger描述为JSON文件，也可使用YAML描述的文件。

附Swagger文件示例：

{

"swagger": "2.0",

"info": {

"version": "1.0.0",

"title": "Swagger Petstore (Simple)",

"description": "A sample API that uses a petstore as an example to demonstrate features in the swagger-2.0 specification",

"termsOfService": "http://helloreverb.com/terms/",

"contact": {

"name": "Swagger API team",

"email": "[e-mail]",

"url": "http://swagger.io"

},

"license": {

"name": "MIT",

"url": "http://opensource.org/licenses/MIT"

}

},

"host": "petstore.swagger.io",

"basePath": "/api",

"schemes": [

"http"

],

"consumes": [

"application/json"

],

"produces": [

"application/json"

],

"paths": {

"/pets": {

"get": {

"description": "Returns all pets from the system that the user has access to",

"operationId": "findPets",

"produces": [

"application/json",

"application/xml",

"text/xml",

"text/html"

],

"parameters": [

{

"name": "tags",

"in": "query",

"description": "tags to filter by",

"required": false,

"type": "array",

"items": {

"type": "string"

},

"collectionFormat": "csv"

},

{

"name": "limit",

"in": "query",

"description": "maximum number of results to return",

"required": false,

"type": "integer",

"format": "int32"

}

],

"responses": {

"200": {

"description": "pet response",

"schema": {

"type": "array",

"items": {

"$ref": "#/definitions/pet"

}

}

},

"default": {

"description": "unexpected error",

"schema": {

"$ref": "#/definitions/errorModel"

}

}

}

},

"post": {

"description": "Creates a new pet in the store.  Duplicates are allowed",

"operationId": "addPet",

"produces": [

"application/json"

],

"parameters": [

{

"name": "pet",

"in": "body",

"description": "Pet to add to the store",

"required": true,

"schema": {

"$ref": "#/definitions/newPet"

}

}

],

"responses": {

"200": {

"description": "pet response",

"schema": {

"$ref": "#/definitions/pet"

}

},

"default": {

"description": "unexpected error",

"schema": {

"$ref": "#/definitions/errorModel"

}

}

}

}

},

"/pets/{id}": {

"get": {

"description": "Returns a user based on a single ID, if the user does not have access to the pet",

"operationId": "findPetById",

"produces": [

"application/json",

"application/xml",

"text/xml",

"text/html"

],

"parameters": [

{

"name": "id",

"in": "path",

"description": "ID of pet to fetch",

"required": true,

"type": "integer",

"format": "int64"

}

],

"responses": {

"200": {

"description": "pet response",

"schema": {

"$ref": "#/definitions/pet"

}

},

"default": {

"description": "unexpected error",

"schema": {

"$ref": "#/definitions/errorModel"

}

}

}

},

"delete": {

"description": "deletes a single pet based on the ID supplied",

"operationId": "deletePet",

"parameters": [

{

"name": "id",

"in": "path",

"description": "ID of pet to delete",

"required": true,

"type": "integer",

"format": "int64"

}

],

"responses": {

"204": {

"description": "pet deleted"

},

"default": {

"description": "unexpected error",

"schema": {

"$ref": "#/definitions/errorModel"

}

}

}

}

}

},

"definitions": {

"pet": {

"type": "object",

"required": [

"id",

"name"

],

"properties": {

"id": {

"type": "integer",

"format": "int64"

},

"name": {

"type": "string"

},

"tag": {

"type": "string"

}

}

},

"newPet": {

"type": "object",

"required": [

"name"

],

"properties": {

"id": {

"type": "integer",

"format": "int64"

},

"name": {

"type": "string"

},

"tag": {

"type": "string"

}

}

},

"errorModel": {

"type": "object",

"required": [

"code",

"message"

],

"properties": {

"code": {

"type": "integer",

"format": "int32"

},

"message": {

"type": "string"

}

}

}

}

}

Swagger文件的构成以及规范信息，在Swagger官方的规范指导《Swagger RESTful API文档规范》中有详细描述，请参看。

http://swagger.io/specification/