RESTful API最佳实践

这篇文章整理内容来自以下的博客文章

http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/05/restful_api.html

http://www.scienjus.com/my-restful-api-best-practices/

不要纠结于无意义的规范

RESTful 真的很好，但它只是一种软件架构风格，过度纠结如何遵守规范只是徒增烦恼，也违背了使用它的初衷。

就像 Elasticsearch 的 API 会在 GET 请求中直接传 JSON，但这是它的业务需要，因为普通的 Query Param 根本无法构造如此复杂的查询 DSL。Github 的 V3 API 中也有很多不符合标准的地方，这也并不会妨碍它成为业界 RESTful API 的参考标准。

接下来要介绍的一些东西也会跟标准不符，但这是在实际开发中遇到过、困扰过、思考过所得出的结论。

为什么要用 RESTful

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。理解RESTful API请看《理解RESTful架构》。

协议

API与用户的通信协议，总是使用HTTPS协议。如果全站不能使用HTTPS的话，也请尽量将登录、注册等涉及密码的接口使用 HTTPS。

域名

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.com/api/

版本

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。

api.example.com/users

version=v1

路径

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。

https://api.example.com/v1/zoos
https://api.example.com/v1/animals
https://api.example.com/v1/employees

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。

GET /zoos：列出所有动物园

POST /zoos：新建一个动物园

GET /zoos/ID：获取某个指定动物园的信息

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）

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）

DELETE /zoos/ID：删除某个动物园

GET /zoos/ID/animals：列出某个指定动物园的所有动物

DELETE /zoos/ID/animals/ID：删除某个指定动物园的指定动物

过滤信息

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。

状态码

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。

错误处理

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。

{
    error: "Invalid API key"
}

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。

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

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。

{"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。

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。

{
  "current_user_url": "https://api.github.com/user",
  "authorizations_url": "https://api.github.com/authorizations",
  // ...
}

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。

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

上面代码表示，服务器给出了提示信息，以及文档的网址。

Token 和 Sign

API 需要设计成无状态，所以客户端在每次请求时都需要提供有效的 Token 和 Sign，它们的用途分别是：

• Token 用于证明请求所属的用户，一般都是服务端在登录后随机生成一段字符串（UUID）和登录用户进行绑定，再将其返回给客户端。Token 的状态保持一般有两种方式实现：一种是在用户每次操作都会延长或重置 TOKEN 的生存时间（类似于缓存的机制），另一种是 Token 的生存时间固定不变，但是同时返回一个刷新用的 Token，当 Token 过期时可以将其刷新而不是重新登录。** 身份认证应该使用OAuth 2.0框架。
• Sign 用于证明该次请求合理，所以一般客户端会把请求参数拼接后并加密作为 Sign 传给服务端，这样即使被抓包了，对方只修改参数而无法生成对应的 Sign 也会被服务端识破。当然也可以将时间戳、请求地址和 Token 也混入 Sign，这样 Sign 也拥有了所属人、时效性和目的地。

返回数据

服务器返回的数据格式，应该尽量使用JSON，避免使用XML。

创建和修改操作成功后，需要返回该资源的全部信息。

返回数据不要和客户端界面强耦合，不要在设计 API 时就考虑少查询一张关联表或是少查询 / 返回几个字段能带来多大的性能提升。并且一定要以资源为单位，即使客户端一个页面需要展示多个资源，也不要在一个接口中全部返回，而是让客户端分别请求多个接口。

最好将返回数据进行加密和压缩，尤其是压缩在移动应用中还是比较重要的。

分页

分页布局一般分为两种，一种是在 Web 端比较常见的有底部分页栏的电梯式分页，另一种是在 APP 中比较常见的上拉加载更多的流式分页。这两种分页的 API 到底该如何设计呢？

电梯式分页需要提供page（页数）和pre_page（每页的数量）。例如：

/users/?page=2&pre_page=20

而服务端则需要额外返回total_count（总记录数），以及可选的当前页数、每页的数量（这两个与客户端提交的相同）、总页数、是否有下一页、是否有上一页（这三个都可以通过总记录数计算出）。例如：

{
    "pagination": {
       "previous": 1,
       "next": 3,
       "current": 2,
       "per_page": 20,
       "total": 200,
       "pages": 10
    },
    "data": {}
}

流式布局也完全可以使用这种方式，并且不需要查询总记录数（好处是减少一次数据库操作，坏处时客户端需要多请求一次才能判断是否到最后一页）。但是会出现数据重复和缺失的情况，所以更推荐使用游标分页。

游标分页需要提供cursor(下一页的起点游标) 和limit(数量) 参数。例如：

/articles/?cursor=2015-01-01 15:20:30&limit=10

如果文章列表默认是以创建时间为倒序排列的，那么cursor就是当前列表最后一条的创建时间（第一页为当前时间）。

服务端需要返回的数据也很简单，只需要以此游标为起点的总记录数和下一个起点游标就可以了。例如：

{
    "pagination": {
       "next": "2015-01-01 12:20:30",
       "limit": 10,
       "total": 100,
    },
    "data": {}
}

如果total小于limit，就说明已经没有数据了。

流式布局的分页 API 还有一种情况很常见，就是下拉刷新的增量更新。它的业务逻辑正好和游标分页相反，但是参数基本一样：

/articles/?cursor=2015-01-01 15:20:30&limit=20

返回数据有两种可能，一种是增量更新的数据小于指定的数量，就直接将全部数据返回（这个数量可以设置的相对大一些），客户端会将这些增量更新的数据添加在已有列表的顶部。但是如果增量更新的数据要大于指定的数量，就会只返回最新的 n 条数据作为第一页，这时候客户端需要清空之前的列表。例如：

{
    "pagination": {
       "limit": 20,
       "total": 100,
    },
    "data": {}
}

如果total大于limit，说明增量的数据太多所以只返回了第一页，需要清空旧的列表。

详情请参照：http://www.scienjus.com/app-server-paging/