作者推荐 | 一文深度解读 — 彻底认识与理解微服务技术之Rest与Restful架构精髓

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背景介绍

在微服务架构的演进过程中，我们不难发现，服务间的调用方式正悄然发生变革，逐渐从传统的RPC调用向HTTP调用过渡。在日常工作中，时常听闻同事提及为其他系统提供微服务并暴露Restful接口。然而，对于许多初学者来说，RESTful接口这一概念仍显得模糊，其与REST的关系更是令人费解。

问题分析

为了深化大家对Rest和Restful架构的理解，我们精心策划了一系列问题，旨在为大家提供一个更具针对性和目的性的学习路径，希望这些问题能够引导您更有效地探索本篇文章的精髓。

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Rest

Rest，本质上是一种架构范式，而非某种特定的协议。它更像是一座灯塔，为构建稳健系统的航行者指明方向。

随着Web技术的不断发展，REST架构已经成为了构建分布式系统的一种主流方式。它以其简洁、清晰和可扩展的特性，赢得了广大开发者的青睐。通过REST，我们可以更加灵活地设计系统，实现客户端和服务器之间的松耦合，提高系统的可维护性和可扩展性。

Rest定义

Rest，其全称是Representational State Transfer ，我们可以将其视为"资源状态转换"。在分布式系统的设计中，Rest以其独特的架构方法占据了一席之地，这一理念的开创者Roy Fielding，在博士论文中首次提出了这一思想。

Rest协议

Rest一种关于如何构建高效、可靠、可扩展的分布式系统的思考方式，它鼓励我们关注资源的状态变化，并通过HTTP等协议进行状态转换。这种转换过程中，资源的表征（如JSON、XML等格式）扮演着重要角色，使得客户端和服务器之间的通信变得清晰和高效。

Rest和Restful API

在了解了REST之后，我们自然会进一步思考：REST与RESTful API之间究竟有何种千丝万缕的联系？为了解答这个问题，我们首先要明确API的定义以及Restful API的内涵。

API

API，即应用程序接口，它充当着不同软件组件间交互的桥梁，使得各种服务能够无缝连接，实现数据的共享与功能的集成。作为服务与服务之间、客户端与服务端之间沟通的桥梁，扮演着至关重要的角色。 通过API的调用，能够便捷地从服务器获取所需的资源信息。当我们谈及RESTful API时，我们实际上是指那些严格遵循REST架构原则的API。

Restful API

Restful API，则是基于Rest（Representational State Transfer，表述性状态转移）架构风格设计的API，它强调资源的内容、状态的转移以及客户端与服务端之间的无状态通信。其设计原则使得网络服务更加简洁、清晰和易于理解，从而提升了网络应用的交互性和可维护性。

注意，并非所有采用HTTP协议的API都可以被称作RESTful API。这一称谓的前提是，你的系统必须是基于REST架构构建的。只有符合REST架构理念的API，才能真正称之为RESTful API。因此，RESTful API不仅是一个技术标签，更是对系统设计和实现方式的一种认可和肯定。

Restful API特点和优势

Restful API具有6大核心特质，它们共同构筑Rest架构的精髓与优势。让我们一同深入剖析这些特质，以便全面地认识Rest架构的魅力所在。

统一资源标识符（Uniform interface）

Restful系统高度重视资源的明确标识与便捷访问，每一个资源都享有其独一无二的URI（统一资源标识符），这确保了资源在系统中的可寻址性和可访问性。

在上图中的每一个服务端内部的小方块无疑是最为关键的元素。我们将资源视作一个个独立的实体，并为它们分配了独特的URI。这种设计使得每一个资源都能通过一个独立且唯一的URI进行表示，从而实现了资源的精确定位与高效访问。

Restful请求处理

通过URI，我们可以轻松地识别、定位和操作资源，无论是进行数据的读取、更新还是删除等操作，都能通过相应的URI来完成。这种设计方式使得Restful系统能够更加灵活地应对各种业务场景，为用户提供更加便捷、高效的服务。 单个的资源不能太大也不能太小，它表示的是一个独立的可以操作的单位。这些资源通过通用的获取方式来进行获取和操作。比如对资源的CURD可以分别用不同的HTTP method来表示（PUT，POST，GET，DELETE）。

Restful资源操作

在REST架构中，PUT、POST、GET和DELETE是四种常见的HTTP方法，它们各自具有特定的使用含义和适用场景，同时需要对资源进行统一的命名，定义统一的link格式和数据格式。

PUT方法

PUT方法用于更新资源，它是幂等的，即多次执行PUT操作具有相同的效果。

当需要完全替换或更新某个资源时，可以使用PUT方法。例如，在更新用户信息时，可以使用PUT方法将新的用户信息发送到服务器，服务器将用新的信息替换原有的用户资源。

POST方法

POST方法用于创建新的资源，它是非幂等的，即多次执行POST操作将导致多个资源的创建。

当需要在服务器上创建新的资源时，可以使用POST方法。例如，在创建新用户时，可以使用POST方法将用户信息发送到服务器，服务器将根据这些信息创建新的用户资源。此外，POST方法也可以用于提交表单数据或上传文件等操作。

GET方法

GET方法用于从服务器获取资源，它是安全的和幂等的，即无论执行多少次GET操作，都不会对资源造成任何影响，结果始终相同。

当需要从服务器获取数据时，可以使用GET方法。例如，在查询用户列表或获取文章详情时，可以通过GET方法发送请求到服务器，服务器将返回相应的资源数据。

DELETE方法

DELETE方法用于删除资源，它也是安全的和幂等的，即无论执行多少次DELETE操作，结果都是相同的，即删除指定的资源。

当需要删除服务器上的某个资源时，可以使用DELETE方法。例如，在删除用户或文章时，可以使用DELETE方法发送请求到服务器，服务器将删除指定的用户或文章资源。

客户端/服务端职责分离

在上面已经提到了，在Restful服务中，客户端与服务器端各自独立运行，职责分离，相互之间的唯一桥梁便是通过API进行交互。

• 客户端：无需深入了解服务器端的实现细节，只需通过API调用获取所需的资源。
• 服务端：无需关注客户端如何使用这些API，只需保证接口的稳定性和可用性。

这一原则在当前众多前后端分离的架构中得到了广泛应用，实现了客户端与服务器端的解耦，提高了系统的灵活性和可维护性。

无状态化处理

在Restful服务中，API调用与HTTP协议一样，均遵循无状态原则。这意味着服务器在处理请求时，不会保留API调用的历史记录，也不会存储任何关于客户端的特定信息。从服务器的视角来看，每个请求都是全新且独立的。 因此，用户的状态信息被设计为在客户端进行管理和维护。为了确保服务器能够准确识别并认证用户，客户端在发起每个接口请求时，都需要携带能够唯一标识用户的标记。

可缓存的资源

缓存作为提升系统性能的关键手段，在Restful服务中同样发挥着不可或缺的作用。对于Rest中的可缓存资源，明确标识其可缓存性至关重要。 通过这一标识，相关的调用方能够将这些资源进行有效缓存，进而显著提高系统的运行效率，这种缓存机制不仅减少了不必要的网络请求，还降低了服务器的负载压力，从而为用户带来更加流畅和高效的体验。

分层架构模式

在现今的系统中，分层设计已成为一种普遍实践，Restful服务亦不例外。只要确保对外提供的资源URI保持一致性，架构本身并不局限于特定层数的构建方式。

编码和解码

在Restful服务中，各个服务间的交互通常依赖于JSON或XML这类数据格式。在数据传输的过程中，为确保数据的完整性和安全性，客户端与服务端均须精心设计编码与解码操作。这一环节至关重要，它不仅能够保证数据在传输过程中的准确性，还能有效抵御潜在的安全威胁，为整个通信过程提供坚实的保障。 通过这一设计，我们能够构建一个更加稳健、安全的数据传输环境，提升系统的整体性能与可靠性。

Restful API获取资源

Restful服务中，资源的地位举足轻重，其核心理念与运作机制皆围绕资源展开。那么，究竟何为资源？如何为其命名并作出精准定义？接下来，让我们共同探寻这其中的奥秘。

资源的定义

资源是信息的载体，是对信息的核心抽象。在Rest的语境中，任何具有明确命名并承载信息的实体，无论是具体的对象、文档、图像，还是抽象的实体集合、服务等，均可被视作资源。此外，资源是和状态相关的，任何一个特定时间点的资源都有属于自己的资源状态。这些状态是由数据、描述数据的元数据和超媒体链接组成。

资源命名规则

在命名资源时，我们推荐遵循一套总体的规范：尽量使用小写字母，以确保命名的统一性和可读性。

层级关系规则

在Restful服务中，我们采用/这一符号来清晰地展现资源之间的层级关系。举例来说，通过特定的路径组合，我们能够精确地定位到所需的资源，从而实现对资源的有效管理和操作。

/第一层级/第二层级/第三层次/......

例如：

// 获取国家基本信息，根据国家名称
/country/{countryName}
// 获取国家基本信息，查询对应省的基本信息，基于省的名称
/country/province/{provinceName}
// 当然如果出现了不同国家之间有相同的省，则可以加入国家的名称作为精确定位，如下所示
/country/{cityName}/province/{provinceName}
/country/province/{cityName}{provinceName}

注意，不要在资源的最后加上/，如/country/province/{cityName}{provinceName}/，不是特别符合Rest的定义规范和说明。

分隔符-

为了更精细地划分和命名资源，我们可以采用-分隔符来进行资源路径的细化，不要使用下划线 。

举例来说，原本的/country/province/{cityName}{provinceName}路径可以优化为/country-province-city/{cityName}，这种写法不仅更为简洁，还增强了路径的可读性。

不同数据量操作

在Restful架构中，任何具备命名条件的信息均可被视为资源，它们既可以指代单一的个体，也可以代表一个集合。

• item：指向单一的元素个体，可以用/items/{itemID}来表示特定的某个元素。
• items：它便是一个集合资源，涵盖了众多元素个体，可以使用/items来表示数据的集合资源。
• /items/{itemID}/elements：单个资源也可能包含集合数据，比如一个item可能有很多个元素，我们用elements来表示。

这样的命名方式不仅有助于我们更清晰地理解和组织资源，还能提升Restful架构的易用性和扩展性。

不要在请求路径上加入CRUD操作

在Restful服务中，CRUD（创建、读取、更新、删除）操作应当通过请求资源时所使用的HTTP方法来区分，而非直接在资源命名中体现。

以获取items信息为例

HTTP GET /items

我们应将资源定义为/items，而非/get-items。通过采用适当的HTTP请求方法，如GET请求，即可明确表示所需的操作类型。

查询过滤条件数据

在实际应用中，我们时常需要根据某些特定资源的属性进行排序、过滤或限制集合的返回，更推荐在已有的资源集合API中集成排序、过滤和分页功能，并将相关的输入参数作为查询参数进行传递。

//查询对应的名称为name的数据
/users?queryName=name
//查询对应的名称为name的数据，并且基于age年龄进行正序排序，并且基于id进行desc倒序
/users?queryName=name&orderAge=asc&id=desc
//查询对应的名称为name的数据，并且基于age年龄进行正序排序，并且基于id进行desc倒序，并且分页为10，当前页数为2
/users?queryName=name&orderAge=asc&id=desc&pageSize=10&pageNum=2

通过在API请求中附带特定的查询参数，我们可以轻松地实现对资源的精确筛选和排序，从而满足各种复杂的业务需求。这种设计方式不仅减少了API的数量和维护成本，还提高了系统的灵活性和可扩展性。

资源操作类型

加载资源

在Restful服务中，加载资源这一动作，实则是对单个对象实例或数据库记录的访问与提取。我们可以将其视作从资源集合中精准定位并提取出的单一资源。

// 加载汽车信息，在汽车系统里面，因为内部会由很多汽车，因此采用的cars的前缀路径
/cars/{car-id} 
// 加载人群中某一个人的信息，基于这个人的id标识。
/users/{user-id}
// 我们假设任务系统里面只有一个关于root用户，因此直接用此表示直接获取root用户的信息
/users/root 

查询资源

查询资源这一概念在Restful服务中，实际上可视为服务器所维护的资源集合，其内蕴含着众多资源项。客户端在交互过程中，可能会有向此集合添加新资源的需求。我们对于查询集合资源通常用在资源对象后面加入s来表示。

// 查询汽车集合，在汽车系统里面，查询所有的汽车数据组成一个集合，返回给客户端
/cars
// 查询用户集合，在员工系统里面，查询所有的用户数据组成一个集合，返回给客户端
/users
// 查询用户集合，在员工系统里面，查询所有这个角色的账号信息组成的一个集合，返回给客户端
/users/{roles}/accounts

存储资源

Restful服务中存储扮演着客户端管理的资源库的重要角色。对于这一资源库的增删改查操作，完全取决于API客户端如何调用相应的接口。

// 更新对应的用户对应的汽车数据
HTTP PUT /users/{id}/cars
// 新增对应的用户对应的铅笔数据
HTTP POST /users/{id}/pencils

注意，为了更准确地表达资源的集合性质，通常使用复数形式来表示存储。

操作资源

操作资源实际上代表的是一个过程或行为的执行。它类似于一个可执行的函数，具备参数和返回值，涉及到输入和输出的概念。

// 将这个用户的车退出到车库外
/users/{id}/cars/exit
// 将这个用户的车进入到车库里
/users/{id}/cars/enter

通常使用动词来描述这些操作资源，以更直观地表达其执行的动作和行为，这样的命名方式有助于我们更清晰地理解资源的操作方式。

最后总结

最后总结，本篇文章主要分析了Rest与Restful架构的核心概念，特别是关于资源如何被定义和命名的问题。在Restful架构中，资源占据着举足轻重的地位，如何对其进行精准定义和命名，直接关系到整个系统的稳定性和易用性。