REST
Rest初探
一种思维方式影响了软件行业的发展。REST软件架构是当今世界上最成功的互联网的超媒体分布式系统。它让人们真正理解我们的网络协议HTTP本来面貌。它正在成为网络服务的主流技术,同时也正在改变互联网的网络软件开发的全新思维方式。AJAX技术和Rails框架把REST软件架构思想真正地在实际中很好表现出来。今天微软也已经应用REST并且提出把我们现有的网络变成为一个语义网,这种网络将会使得搜索更加智能化。
REST与HTTP协议
REST软件架构是由RoyThomasFielding博士在2000年首次提出的。他为我们描绘了开发基于互联网的网络软件的蓝图。REST软件架构是一个抽象的概念,是一种为了实现这一互联网的超媒体分布式系统的行动指南。利用任何的技术都可以实现这种理念。而实现这一软件架构最著名的就是HTTP协议。通常我们把REST也写作为REST/HTTP,在实际中往往把REST理解为基于HTTP的REST软件架构,或者更进一步把REST和HTTP看作为等同的概念。
今天,HTTP是互联网上应用最广泛的计算机协议。HTTP不是一个简单的运载数据的协议,而是一个具有丰富内涵的网络软件的协议。它不仅仅能够对于互联网资源进行唯一定位,而且还能告诉我们对于该资源进行怎样运作。这也是REST软件架构当中最重要的两个理念。而REST软件架构理念是真正理解HTTP协议而形成的。有了REST软件架构理念出现,才使得软件业避免了对HTTP协议的片面理解。只有正确的理论指导,才能避免在软件开发的实际工作过程中少走弯路。
REST与URI(资源定位)
REST软件架构之所以是一个超媒体系统,是因为它可以把网络上所有资源进行唯一的定位,不管你的文件是图片、文件Word还是视频文件,也不管你的文件是txt文件格式、xml文件格式还是其它文本文件格式。它利用支持HTTP的TCP/IP协议来确定互联网上的资源。
REST与CRUD原则
REST软件架构遵循了CRUD原则,该原则告诉我们对于资源(包括网络资源)只需要四种行为:创建(Create)、获取(Read)、更新(Update)和销毁(DELETE)就可以完成对其操作和处理了。其实世界万物都是遵循这一规律:生、变、见、灭。所以计算机世界也不例外。这个原则是源自于我们对于数据库表的数据操作:insert(生)、select(见)、update(变)和delete(灭),所以有时候CRUD也写作为RUDI,其中的I就是insert。这四个操作是一种原子操作,即一种无法再分的操作,通过它们可以构造复杂的操作过程,正如数学上四则运算是数字的最基本的运算一样。
REST与网络服务
尽管在Java语言世界中网络服务目前是以SOAP技术为主,但是REST将是是网络服务的另一选择,并且是真正意义上的网络服务。基于REST思想的网络服务不久的将来也会成为是网络服务的主流技术。REST不仅仅把HTTP作为自己的数据运输协议,而且也作为直接进行数据处理的工具。而当前的网络服务技术都需要使用其它手段来完成数据处理工作,它们完全独立于HTTP协议来进行的,这样增加了大量的复杂软件架构设计工作。REST的思想充分利用了现有的HTTP技术的网络能力。在德国电视台上曾经出现过一个这样的五十万欧元智力题:如何实现网络服务才能充分利用现有的HTTP协议?该问题给出了四个答案:去问微软;WSDL2.0/SOAP1.2;WS-Transfer;根本没有。这个问题告诉我们HTTP并不是一个简单的数据传来传去的协议,而是一个聪明的会表现自己的协议,这也许是REST=RepresentationalStateTransfer的真正含义。
实际上目前很多大公司已经采用了REST技术作为网络服务,如Google、Amazon等。在Java语言中重要的两个以SOAP技术开始的网络服务框架XFire和Axis也把REST作为自己的另一种选择。它们的新的项目分别是ApacheCXF和Axis2。Java语言也制定关于REST网络服务规范:JAX-RS:JavaAPIforRESTfulWebServices(JSR311)。相信还会出现更多与REST相关的激动人心的信息。
REST与AJAX技术
尽管AJAX技术的出现才不到两年时间,但是AJAX技术遵循了REST的一些重要原则。AJAX技术充分利用了HTTP来获取网络资源并且实现了HTTP没有的对于异步数据进行传输的功能。AJAX技术还使得软件更好地实现分布性功能,在一个企业内只要一个人下载了AJAX引擎,其它企业内部的人员,就可以共享该资源了。AJAX技术遵守REST准则的应用程序中简单和可伸缩的架构,凡是采用AJAX技术的页面简洁而又丰富,一个页面表现了丰富多彩的形态。
AJAX技术还使用了一种不同于XML格式的JSON文件格式,这个意义在哪里呢?在REST软件架构下我们不能对于XML文件进行序列化处理,这样程序员必须要使用自己的XML绑定框架。而以序列化的JavaScript对象为基础的JSON已经获得了广泛认可,它被认为能以远比XML更好的方式来序列化和传输简单数据结构,而且它更简洁。这对REST是一个极大贡献和补充。
当前的网络应用软件还违背了REST的“无状态服务器”约束。REST服务器只知道自己的状态。REST不关心客户端的状态,客户端的状态自己来管理,这是AJAX技术的应用之地。通过AJAX技术,可以发挥有状态网络客户机的优势。而REST的服务器关心的是从所有网络客户端发送到服务器操作的顺序。这样使得互联网这样一个巨大的网络得到有序的管理。
REST与Rails框架
RubyonRails框架(简称Rails或者Rails框架)是一个基于Ruby语言的越来越流行的网络应用软件开发框架。它提供了关于REST最好的支持,也是当今应用REST最成功的一个软件开发框架。Rails框架(从版本1.2.x起)成为了第一个引入REST作为核心思想的主流网络软件开发框架。在Rails框架的充分利用了REST软件架构之后,人们更加坚信REST的重要性和必要性。Rails利用REST软件架构思想对网络服务也提供了一流的支持。从最直观的角度看待REST,它是网络服务最理想的手段,但是Rails框架把REST带到了网络应用软件开发框架。这是一次飞跃,让REST的思想从网络服务的应用提升到了网络应用软件开发。利用REST思想的simply_restful插件已经成为了Rails框架的核心内容。
REST安全性
我们把现有基于SOAP的网络服务和基于REST/HTTP网络服务作个比喻,前者是一种传统的寄信方式,而后者是现代网络的电子邮件方式。要是是寄信和电子邮件都有病毒存在的话,传统的寄信被送到对方就很危险,而电子邮件是开发的,电子邮件供应商比如Google为我们检查了电子邮件是否有病毒。这里并不是说明SOAP网络服务消息包含义病毒,而是说明HTTP是无法处理SOAP信息包究竟好不好,需要额外的软件工具解决这一问题,包括防火墙也用不上和管不了。
REST/HTTP网络服务的信息包可以被防火墙理解和控制。你可以按照操作和链接进行过滤信息包,如你可以规定从外部来的只能读取(GET操作)自己服务器的资源。这样对于系统管理员而言使得软件管理更为简单。REST的安全性还可以利用传输安全协议SSL/TLS、基本和摘要式认证(BasicundDigestAuthentication)。除了这些REST自身的安全性功能外,还可以利用像基于信息的WebServicesSecurity(JSR155)作为REST不错的补充。
参考文献
中文参考文献
*http://www.ibm.com/developerworks/cn/web/wa-ajaxarch/
*http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-cb08016/
RoyThomasFielding博士论文中文版本
*http://e2c.91yee.com/columns/
RoyThomasFielding博士论文英文版本
*http://www.ics.uci.edu/~fielding/pubs/dissertation/top.htm
先复习一下REST的基本思想。[Fielding]把REST形式化地定义为一种架构风格(architecturestyle),它有架构元素(element)和架构约束(constraint)组成。这些概念比较晦涩难懂,而且我们做工程的往往并不需要形而上的理解。我们只知道,REST是一种针对网络应用的设计和开发方式,可以降低开发的复杂性,提高系统的可伸缩性。REST提出了一些设计概念和准则:
1.网络上的所有事物都被抽象为资源(resource);
2.每个资源对应一个唯一的资源标识(resourceidentifier);
3.通过通用的连接器接口(genericconnectorinterface)对资源进行操作;
4.对资源的各种操作不会改变资源标识;
5.所有的操作都是无状态的(stateless)。
对于当今最常见的网络应用来说,resourceidentifier是url,genericconnectorinterface是HTTP,第4条准则就是我们常说的url不变性。这些概念中的resouce最容易使人产生误解。resouce所指的并不是数据,而是数据+特定的表现形式(representation),这也是为什么REST的全名是RepresentationalStateTransfer的原因。举个例子来说,“本月卖得最好的10本书”和“你最喜欢的10本书”在数据上可能有重叠(有一本书即卖得好,你又喜欢),甚至完全相同。但是它们的representation不同,因此是不同的resource。
REST之所以能够简化开发,是因为其引入的架构约束,比如Rails1.2中对REST的实现默认把controller中的方法限制在7个:index、show、new、edit、create、update和destory,这实际上就是对CURD的实现。更进一步讲,Rails(也是当今大部分网络应用)使用HTTP作为genericconnectorinterface,HTTP则把对一个url的操作限制在了4个之内:GET、POST、PUT和DELETE。
REST之所以能够提高系统的可伸缩性,是因为它强制所有操作都是stateless的,这样就没有context的约束,如果要做分布式、做集群,就不需要考虑context的问题了。同时,它令系统可以有效地使用pool。REST对性能的另一个提升来自其对client和server任务的分配:server只负责提供resource以及操作resource的服务,而client要根据resource中的data和representation自己做render。这就减少了服务器的开销。
既然REST有这样的好处,那我们应该义无反顾地拥抱它啊!目前一些大牛(像DHH)都已经开始投入到了REST的世界,那我们这些人应该做什么或者说思考写什么你呢?我觉得我们应该思考两个问题:
1.如何使用REST;
2.REST和MVC的关系。
第一个问题假设REST是我们应该采用的架构,然后讨论如何使用;第二个问题则要说明REST和当前最普遍应用的MVC是什么关系,互补还是取代?
我们先来谈谈第一个问题,如何使用REST。我感觉,REST除了给我们带来了一个崭新的架构以外,还有一个重要的贡献是在开发系统过程中的一种新的思维方式:通过url来设计系统的结构。根据REST,每个url都代表一个resource,而整个系统就是由这些resource组成的。因此,如果url是设计良好的,那么系统的结构就也应该是设计良好的。对于非高手级的开发人员来说,考虑一个系统如何架构总是一个很抽象的问题。敏捷开发所提倡的TestDrivenDevelopment,其好处之一(我觉得是最大的好处)就是可以通过testcase直观地设计系统的接口。比如在还没有创建一个class的时候就编写一个testcase,虽然设置不能通过编译,但是testcase中的方法调用可以很好地从class使用者的角度反映出需要的接口,从而为class的设计提供了直观的表现。这与在REST架构中通过url设计系统结构非常类似。虽然我们连一个功能都没有实现,但是我们可以先设计出我们认为合理的url,这些url甚至不能连接到任何page或action,但是它们直观地告诉我们:系统对用户的访问接口就应该是这样。根据这些url,我们可以很方便地设计系统的结构。
让我在这里重申一遍:REST允许我们通过url设计系统,就像TestDrivenDevelopment允许我们使用testcase设计class接口一样。
OK,既然url有这样的好处,那我们就着重讨论一下如何设计url。网络应用通常都是有hierarchy的,像棵大树。我们通常希望url也能反映出资源的层次性。比如对于一个blog应用:/articles表示所有的文章,/articles/1表示id为1的文章,这都比较直观。遗憾的是,网络应用的资源结构永远不会如此简单。因此人们常常会问这样一个问题:RESTful的url能覆盖所有的用户请求吗?比如,login如何RESTful?search如何RESTful?
从REST的概念上来看,所有可以被抽象为资源的东东都可以使用RESTful的url。因此对于上面的两个问题,如果login和search可以被抽象为资源,那么就可以使用RESTful的url。search比较简单,因为它会返回搜索结果,因此可以被抽象为资源,并且只实现index方法就可以了(只需要显示搜索结果,没有create、destory之类的东西)。然而这里面也有一个问题:search的关键字如何传给server?index方法显然应该使用HTTPGET,这会把关键字加到url后面,当然不符合REST的风格。要解决这个问题,可以把每次search看作一个资源,因此要创建create和index方法,create用来在用户点击“搜索”按钮是通过HTTPPOST把关键字传给server,然后index则用来显示搜索结果。这样一来,我们还可以记录用户的搜索历史。使用同样的方法,我们也可以对login应用REST,即每次login动作是一个资源。
现在,我们来复杂一些的东东。如何用url表达“category为ruby的article”?一开始可能想到的是/category/ruby/articles,这种想法很直观。但是我觉得里面的category是不需要的,我们可以直接把“/ruby”理解为“category是ruby”,也就是说“ruby”出现的位置说明了它指的就是category。OK,/ruby/articles,单单从这个url上看,我们能获得多少关于category的信息呢?显然category隐藏在了url后面,这样做到底好不好,应该是仁者见仁,智者见智了。对于如何表达category这样的东西,我还没想出很好的方式,大家有什么好idea,可以一起讨论。
另外还有一种url形式,它对应到程序中的继承关系。比如product是一个父类,book和computer是其子类。那么所有产品的url应该是/products,所有书籍的url应该是/books,所有电脑的url应该是/computers。这一想法就比较直观了,而且再次验证了url可以帮助我们进行设计的论点。
让我再说明一下我的想法:如果每个用户需求都可以抽象为资源,那么就可以完全使用REST。
由此看来,使用REST的关键是如何抽象资源,抽象得越精确,对REST的应用就越好。因此,如何改变我们目前根深蒂固的基于action的思想是最重要的。
有了对第一个问题的讨论,第二个问题就容易讨论多了。REST会取代MVC吗?还是彼此是互补关系(就像AOP对于OOP)?答案是Itdepends!如果我们可以把所有的用户需求都可以抽象为资源,那么MVC就可以推出历史的舞台了。如果情况相反,那么我们就需要混合使用REST和MVC。
当然,这是非常理想的论断。可能我们无法找到一种方法可以把所有的用户需求都抽象为资源,因为保证这种抽象的完整性(即真的是所有需求都可以)需要形式化的证明。而且即使被证明出来了,由于开发人员的能力和喜好不同,MVC肯定也会成为不少人的首选。但是对于希望拥抱REST的人来说,这些都没有关系。只要你开发的系统所设计的问题域可以被合理地抽象为资源,那么REST就会成为你的开发利器。
所以,所有希望拥抱REST的朋友们,赶快训练自己如何带上资源的眼镜看世界吧,这才是REST的核心所在。
REST的架构设计
REST(RepresentationalStateTransfer)是一种轻量级的WebService架构风格,其实现和操作明显比SOAP和XML-RPC更为简洁,可以完全通过HTTP协议实现,还可以利用缓存Cache来提高响应速度,性能、效率和易用性上都优于SOAP协议。
REST架构遵循了CRUD原则,CRUD原则对于资源只需要四种行为:Create(创建)、Read(读取)、Update(更新)和Delete(删除)就可以完成对其操作和处理。这四个操作是一种原子操作,即一种无法再分的操作,通过它们可以构造复杂的操作过程,正如数学上四则运算是数字的最基本的运算一样。
REST架构让人们真正理解我们的网络协议HTTP本来面貌,对资源的操作包括获取、创建、修改和删除资源的操作正好对应HTTP协议提供的GET、POST、PUT和DELETE方法,因此REST把HTTP对一个URL资源的操作限制在GET、POST、PUT和DELETE这四个之内。这种针对网络应用的设计和开发方式,可以降低开发的复杂性,提高系统的可伸缩性。
REST的设计准则
REST架构是针对Web应用而设计的,其目的是为了降低开发的复杂性,提高系统的可伸缩性。REST提出了如下设计准则:
网络上的所有事物都被抽象为资源(resource);
每个资源对应一个唯一的资源标识符(resourceidentifier);
通过通用的连接器接口(genericconnectorinterface)对资源进行操作;
对资源的各种操作不会改变资源标识符;
所有的操作都是无状态的(stateless)。
使用REST架构
对于开发人员来说,关心的是如何使用REST架构,这里我们来简单谈谈这个问题。REST不仅仅是一种崭新的架构,它带来的更是一种全新的Web开发过程中的思维方式:通过URL来设计系统结构。REST是一套简单的设计原则、一种架构风格(或模式),不是一种具体的标准或架构。REST有很多成功的使用案例,著名的Delicious和Flickr都提供基于REST风格的API使用,客户端调用也极其方便,下面是我用ASP写的一个很简单的REST举例,从中可以看出REST是多么的简单易用。
客户端代码:
PrivateFunctionhttpGet(url,method,data)
Dimxmlhttp
Setxmlhttp=Server.CreateObject("MSXML2.ServerXMLHTTP")
xmlhttp.openmethod,url+"?"+data,False
xmlhttp.setRequestHeader"Content-Type","application/x-www-form-urlencoded;charset=UTF-8"
xmlhttp.setRequestHeader"Content-Length",Len(data)
xmlhttp.send(Null)
If(xmlhttp.Status=200)ThenhttpGet=xmlhttp.responseText
Setxmlhttp=Nothing
EndFunction
PrivateFunctionhttpPost(url,method,data)
Dimxmlhttp
Setxmlhttp=Server.CreateObject("MSXML2.ServerXMLHTTP")
xmlhttp.openmethod,url,False
xmlhttp.setRequestHeader"Content-Type","application/x-www-form-urlencoded;charset=UTF-8"
xmlhttp.setRequestHeader"Content-Length",Len(data)
xmlhttp.send(data)
If(xmlhttp.Status=200)ThenhttpPost=xmlhttp.responseText
Setxmlhttp=Nothing
EndFunction
PrivateFunctionhttpPut(url,method,data)
Dimxmlhttp
Setxmlhttp=Server.CreateObject("MSXML2.ServerXMLHTTP")
xmlhttp.openmethod,url,False
xmlhttp.setRequestHeader"Content-Type","application/x-www-form-urlencoded;charset=UTF-8"
xmlhttp.setRequestHeader"Content-Length",Len(data)
xmlhttp.send(data)
Ifxmlhttp.Status>=400Andxmlhttp.Status<=599Then
response.write"ErrorOccurred:"&xmlhttp.Status&"-"&xmlhttp.statusText
Else
response.writexmlhttp.responseText
EndIf
If(xmlhttp.Status=200)ThenhttpPut=xmlhttp.responseText
Setxmlhttp=Nothing
EndFunction
PrivateFunctionhttpDelete(url,method,data)
Dimxmlhttp
Setxmlhttp=Server.CreateObject("MSXML2.ServerXMLHTTP")
xmlhttp.openmethod,url+"?"+data,False
xmlhttp.setRequestHeader"Content-Type","application/x-www-form-urlencoded;charset=UTF-8"
xmlhttp.setRequestHeader"Content-Length",Len(data)
xmlhttp.send(Null)
Ifxmlhttp.Status>=400Andxmlhttp.Status<=599Then
response.write"ErrorOccurred:"&xmlhttp.Status&"-"&xmlhttp.statusText
Else
response.writexmlhttp.responseText
EndIf
If(xmlhttp.Status=200)ThenhttpDelete=xmlhttp.responseText
Setxmlhttp=Nothing
EndFunction
response.writehttpPost("http://localhost/rest/service.asp","POST","do=POST")
response.writehttpGet("http://localhost/rest/service.asp","GET","do=GET")
response.writehttpPut("http://localhost/rest/service.asp","PUT","do=PUT")
response.writehttpDelete("http://localhost/rest/service.asp","DELETE","do=DELETE")
服务端代码:
Response.WriteRequest.ServerVariables("REQUEST_METHOD")
If(Request.ServerVariables("REQUEST_METHOD")="GET")Then
Response.Write"DOGET"+Request("do")
ElseIf(Request.ServerVariables("REQUEST_METHOD")="POST")Then
Response.Write"DOPOST"+Request("do")
ElseIf(Request.ServerVariables("REQUEST_METHOD")="PUT")Then
Response.Write"DOPUT"+Request("do")
ElseIf(Request.ServerVariables("REQUEST_METHOD")="DELETE")Then
Response.Write"DODELETE"+Request("do")
Endif
需要注意的是,IIS服务器默认是不支持ASP文件的PUT和DELETE操作,默认会返回“403-Forbidden”错误,因此需要修改IIS的设置,修改方法是:管理根据-IIS信息服务器-网站-属性-主目录-应用程序配置-配置-映射,选择ASP-编辑-修改为全部动作。
关于更多关于REST方面的知识,建议阅读《RESTfulWebServices》这本书。