用Go语言写RESTful API

本文先介绍一些 RESTful 理念 , 并通过一个 KVS 服务 演示 RESTful API 的行为。 最后以 KVS 服务实作 为例, 介绍如何使用 go-restful 框架编写 RESTful API

RESTful 理念

RESTRepresentational State Transfer 的缩写, 中文翻译是 表现层状态转换 。 这种软件构建风格,通过基于 HTTP 之上的一组 约束属性 ,提供万维网网络服务。 其主要特点包括:

  • 统一接口 ( Uniform Interface ),资源通过一致、可预见的 URI 及请求方法来操作;
  • 无状态 ( Stateless ),请求状态由客户端维护,服务端不做保存;
  • 可缓存 ( Cacheable ),可以通过缓存提升服务性能;
  • 分层系统 ( Layered System )

统一接口RESTful 服务最大的特点。 统一接口的核心思想是,将服务抽象成各种 资源 , 并通过一套一致、可预见的 URI 以及 请求方法 ( Request Method )来操作这些资源。 这样一来,掌握了一种资源的使用方法,便可延伸到其他资源上,达到举一反三的效果。

资源可以是 单个资源 ,也可以是同种类资源组成的集合,即 资源组 。 资源、资源组以及对应的操作定义如下:

表格-1 RESTful 统一接口
资源 GET PUT POST DELETE
一组资源,URI形如:https://example.com/resources/ 列出每个资源及其详细信息(可选) 以给定资源组替换当前资源组(较少用) 创建资源并追加到资源组 删除整个资源组(较少用)
单个资源,URI形如:https://example.com/resources/142 获取指定资源的详细信息 替换或创建指定资源 创建资源并作为子资源添加到当前资源组 删除指定的资源

注意到,创建资源有两种不同的方式,即:

  1. 针对资源组的 POST 操作;
  2. 针对资源 PUT 操作;

这两种操作是有区别的,主要体现在 幂等性 上。

针对资源组的 POST 操作,数据键(或 ID )一般由服务端分配。 因此,同个请求执行两次将创建两个相同的资源。 换句话讲,这个操作一般 不具有幂等性

针对资源 PUT 操作,由于客户端显式指定数据键,幂等性是可以保证的。 实际上,这个操作在资源已经存在的情况下替换原有资源,在资源还未存在的情况下创建资源。

最后,我们还可以将 RESTful 与传统的 增删改查 一一对应起来:

表格-2 RESTful 增删改查
操作 对象 URI 请求方法
创建资源( ) 资源组 /resources POST
删除资源( ) 资源 /resources/142 DELETE
更新资源( ) 资源 /resources/142 PUT
查询资源( ) 资源 /resources/142 GET
列举资源( ) 资源组 /resources GET

KVS 服务

为了演示 RESTful 服务接口的特性,我们特地实现了一个简单的服务—— KVS 服务。

该服务只提供一种资源,名为 kv 。 根据资源名, kv 资源组的 URI/kvskv 资源的 URI/kvs/<key>key 是资源的键。

进入源码目录 go/restful/go-restful/kvs , 可以看到源码文件 kvs.go

$ cd go/restful/go-restful/kvs
$ ls
kvs.go

Go 开发环境下,可直接启动 KVS 服务了:

$ go run kvs.go

服务默认监听本地 8080 端口: http://127.0.0.1:8080/

服务启动后,资源池是空的,不信发起搜索请求看看:

$ curl http://127.0.0.1:8080/kvs
{
 "result": true,
 "data": [],
 "meta": {
  "total": 0,
  "skip": 0,
  "count": 0
 },
 "message": ""
}

注意到,返回的数据中, data 字段是一个空的列表。 换句话讲,资源池中没有任何可用的键。

接着,我们随便用一个键(如 something )向服务器检索数据。 毫不意外,服务器返回一个错误,告诉我们资源不存在:

$ curl http://127.0.0.1:8080/kvs/something
{
 "result": false,
 "data": null,
 "meta": null,
 "message": "resource not exists"
}

好吧,那我们创建一个资源呗:

$ curl -X POST \
    -H 'Content-Type: application/json' \
    -d '{"key": "guangzhou", "name": "广州", "population": 14498400}' \
    http://127.0.0.1:8080/kvs
{
 "result": true,
 "data": {
  "key": "guangzhou",
  "name": "广州",
  "population": 14498400
 },
 "meta": null,
 "message": ""
}

我们新增了一条广州的人口数据,数据键为 guangzhou 。 注意到,我们使用 POST 方法,并通过 Content-Type 头部指定数据类型为 json

我们再接再厉,添加杭州的数据:

$ curl -X POST \
    -H 'Content-Type: application/json' \
    -d '{"key": "hangzhou", "name": "杭州", "population": 946800}' \
    http://127.0.0.1:8080/kvs
{
 "result": true,
 "data": {
  "key": "hangzhou",
  "name": "杭州",
  "population": 946800
 },
 "meta": null,
 "message": ""
}

艾玛呀,人口少了个零咋整?——更新呗:

$ curl -X PUT \
    -H 'Content-Type: application/json' \
    -d '{"population": 9468000}' \
    http://127.0.0.1:8080/kvs/hangzhou
{
 "result": true,
 "data": {
  "key": "hangzhou",
  "name": "杭州",
  "population": 9468000
 },
 "meta": null,
 "message": ""
}

注意到,这里我们采用 PUT 方法,数据只包括需要修正的人口字段( population )。

好了,现在在资源池可以查询到这两个数据记录了:

$ curl http://127.0.0.1:8080/kvs
{
 "result": true,
 "data": [
  {
   "key": "guangzhou",
   "name": "广州",
   "population": 14498400
  },
  {
   "key": "hangzhou",
   "name": "杭州",
   "population": 9468000
  }
 ],
 "meta": {
  "total": 2,
  "skip": 0,
  "count": 2
 },
 "message": ""
}

根据数据键,我们可以查询出对应的数据记录:

$ curl http://localhost:8080/kvs/guangzhou
{
 "result": true,
 "data": {
  "key": "guangzhou",
  "name": "广州",
  "population": 14498400
 },
 "meta": null,
 "message": ""
}

数据记录不断增长,当存储资源不足时,服务将返回一个错误:

$ curl -X POST \
    -H 'Content-Type: application/json' \
    -d '{"key": "suzhou", "name": "苏州", "population": 10684000}' \
    http://127.0.0.1:8080/kvs
{
 "result": false,
 "data": null,
 "meta": null,
 "message": "out of resources"
}

KVS 服务实作

KVS 是一个非常简单的服务,对于有一些编程基础的童鞋,理解起来应该毫无难度。 完整源码在这查看: kvs.go

先定义数据结构体,通过标签定义用于 json 序列化的字段名:

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type DataItem struct {
    Key string `json:"key"`
    Name string `json:"name"`
    Population int `json:"population"`
}

type ResultMeta struct {
    Total uint64 `json:"total"`
    Skip uint64 `json:"skip"`
    Count uint64 `json:"count"`
}

type Result struct {
    Result bool `json:"result"`
    Data interface{} `json:"data"`
    Meta *ResultMeta `json:"meta"`
    Message string `json:"message"`
}

DataItem 是存储 城市信息 的结构体; ResultMeta 是存储 结果元数据 的结构体; 而 Result 则是存储 请求结果 的结构体。

go-restful 框架中,服务定义由 restful.WebService 结构维护,初始化示例如下:

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func NewKVService() *restful.WebService {
    service := new(restful.WebService)
    service.
        Path("/kvs").
        Consumes(restful.MIME_JSON).
        Produces(restful.MIME_JSON)

    service.Route(service.POST("").To(Create))
    service.Route(service.DELETE("/{key}").To(Delete))
    service.Route(service.PUT("/{key}").To(Update))
    service.Route(service.GET("/{key}").To(Retrieve))
    service.Route(service.GET("").To(Search))

    return service
}

如上述代码,构建 restful.WebService 结构,需指定 路径 ( path )以及 路由规则 。 路由规则包括 3 个组成部分, 路径 ( path )、 方法 ( method )以及 处理函数

处理函数有两个参数: 请求对象 ( restful.Request )以及 响应对象 ( restful.Response )。 其中,请求对象用于获取请求信息;响应对象用于返回数据。

创建资源需在资源组 URI ( /kvs )之上实现 POST 方法处理函数:

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func Create(request *restful.Request, response *restful.Response) {
    if len(mapping) >= SIZE_LIMIT {
        response.WriteEntity(&Result{
            Result: false,
            Data: nil,
            Message: "out of resources",
        })
        return
    }

    var item DataItem
    err := request.ReadEntity(&item)
    if err != nil {
        response.WriteEntity(&Result{
            Result: false,
            Data: nil,
            Message: err.Error(),
        })
        return
    }

    if item.Key == "" {
        response.WriteEntity(&Result{
            Result: false,
            Data: nil,
            Message: "data key missing",
        })
        return
    }

    _, ok := mapping[item.Key]
    if ok {
        response.WriteEntity(&Result{
            Result: false,
            Data: nil,
            Message: "resource exists",
        })
        return
    }

    mapping[item.Key] = &item

    response.WriteEntity(&Result{
        Result: true,
        Data: &item,
    })
}

创建资源的处理逻辑如下:

  1. 检查资源使用情况,在资源不足时返回错误;
  2. 获取请求数据,即反序列化请求数据;
  3. 检查数据,当数据不符合要求时下返回错误;
  4. 检查资源,在资源已存在时返回错误;
  5. 创建资源并加入资源组;

注意到,我们通过在请求数据中包含数据键( key 字段 )来保证该操作的 幂等性

删除资源需要为资源 URI 实现 DELETE 方法处理函数。 资源 URI 形如 /kvs/<key> ,其中 kvs 是资源名, <key> 是用于唯一标识一个资源的键(或者 ID )。

/_src/go/restful/go-restful/kvs/kvs.go
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func Delete(request *restful.Request, response *restful.Response) {
    key := request.PathParameter("key")

    item, ok := mapping[key]
    if !ok {
        response.WriteEntity(&Result{
            Result: false,
            Message: "resource not exists",
        })

        return
    }

    delete(mapping, key)

    response.WriteEntity(&Result{
        Result: true,
        Data: item,
    })
}

删除资源前,先检查资源是否存在。 当资源不存在时,直接返回错误;当资源存在时,删除该资源并将其返回。

更新资源需要为资源 URI 实现 PUT 方法处理函数:

/_src/go/restful/go-restful/kvs/kvs.go
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func Update(request *restful.Request, response *restful.Response) {
    key := request.PathParameter("key")

    item, ok := mapping[key]
    if !ok {
        response.WriteEntity(&Result{
            Result: false,
            Message: "resource not exists",
        })

        return
    }

    err := request.ReadEntity(item)
    if err != nil {
        response.WriteEntity(&Result{
            Result: false,
            Message: err.Error(),
        })

        return
    }

    response.WriteEntity(&Result{
        Result: true,
        Data: item,
    })
}

更新方式由两种, 部分更新 以及 整体替换 ,该例子实现的是前者。

查询操作需要为资源 URI 实现 GET 方法处理函数:

/_src/go/restful/go-restful/kvs/kvs.go
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func Retrieve(request *restful.Request, response *restful.Response) {
    key := request.PathParameter("key")
    item, ok := mapping[key]
    if !ok {
        response.WriteEntity(&Result{
            Result: false,
            Message: "resource not exists",
        })

        return
    }

    response.WriteEntity(&Result{
        Result: true,
        Data: item,
    })
}

列举给定资源组内的资源,需要为资源组 URI 实现 GET 方法:

可以通过 URI 参数指定列举条件,则只返回符合条件的资源。 此外,还可以为列举操作实现分页逻辑,这在资源数很多的情况下非常有用。

注意到,我们在返回数据中,用一个名为 meta 字段存放分页信息。 分页信息包括三部分:总资源数( total )、当前页资源数( count )以及当前页起点( skip )。

下一步

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