实现一个完整的Node.js RESTful API的示例

前言

这篇文章算是对Building APIs with Node.js这本书的一个总结。用Node.js写接口对我来说是很有用的，比如在项目初始阶段，可以快速的模拟网络请求。正因为它用js写的，跟iOS直接的联系也比其他语言写的后台更加接近。

这本书写的极好，作者编码的思路极其清晰，整本书虽说是用英文写的，但很容易读懂。同时，它完整的构建了RESTful API的一整套逻辑。

我更加喜欢写一些函数响应式的程序，把函数当做数据或参数进行传递对我有着莫大的吸引力。

从程序的搭建，到设计错误捕获机制，再到程序的测试任务，这是一个完整的过程。这边文章将会很长，我会把每个核心概念的代码都黏贴上来。

环境搭建

下载并安装Node.js https://nodejs.org/en/

安装npm

下载演示项目

git clone https://github.com/agelessman/ntask-api

进入项目文件夹后运行

npm install

上边命令会下载项目所需的插件，然后启动项目

npm start

访问接口文档 http://localhost:3000/apidoc

程序入口

Express 这个框架大家应该都知道，他提供了很丰富的功能，我在这就不做解释了，先看该项目中的代码：

import express from "express"
import consign from "consign"

const app = express();

/// 在使用include或者then的时候，是有顺序的，如果传入的参数是一个文件夹
/// 那么他会按照文件夹中文件的顺序进行加载
consign({verbose: false})
 .include("libs/config.js")
 .then("db.js")
 .then("auth.js")
 .then("libs/middlewares.js")
 .then("routers")
 .then("libs/boot.js")
 .into(app);

module.exports = app;

不管是models，views还是routers都会经过 Express 的加工和配置。在该项目中并没有使用到views的地方。 Express 通过app对整个项目的功能进行配置，但我们不能把所有的参数和方法都写到这一个文件之中，否则当项目很大的时候将急难维护。

我使用Node.js的经验是很少的，但上面的代码给我的感觉就是极其简洁，思路极其清晰，通过 consign 这个模块导入其他模块在这里就让代码显得很优雅。

@note：导入的顺序很重要。

在这里，app的使用很像一个全局变量，这个我们会在下边的内容中展示出来，按序导入后，我们就可以通过这样的方式访问模块的内容了：

app.db
app.auth
app.libs....

模型设计

在我看来，在开始做任何项目前，需求分析是最重要的，经过需求分析后，我们会有一个关于代码设计的大的概念。

编码的实质是什么？我认为就是数据的存储和传递，同时还需要考虑性能和安全的问题

因此我们第二部的任务就是设计数据模型，同时可以反应出我们需求分析的成果。在该项目中有两个模型， User 和 Task ,每一个 task 对应一个 user ,一个 user 可以有多个 task

用户模型：

import bcrypt from "bcrypt"

module.exports = (sequelize, DataType) => {
 "use strict";
 const Users = sequelize.define("Users", {
  id: {
   type: DataType.INTEGER,
   primaryKey: true,
   autoIncrement: true
  },
  name: {
   type: DataType.STRING,
   allowNull: false,
   validate: {
    notEmpty: true
   }
  },
  password: {
   type: DataType.STRING,
   allowNull: false,
   validate: {
    notEmpty: true
   }
  },
  email: {
   type: DataType.STRING,
   unique: true,
   allowNull: false,
   validate: {
    notEmpty: true
   }
  }
 }, {
  hooks: {
   beforeCreate: user => {
    const salt = bcrypt.genSaltSync();
    user.password = bcrypt.hashSync(user.password, salt);
   }
  }
 });
 Users.associate = (models) => {
  Users.hasMany(models.Tasks);
 };
 Users.isPassword = (encodedPassword, password) => {
  return bcrypt.compareSync(password, encodedPassword);
 };

 return Users;
};

任务模型：

module.exports = (sequelize, DataType) => {
 "use strict";
 const Tasks = sequelize.define("Tasks", {
  id: {
   type: DataType.INTEGER,
   primaryKey: true,
   autoIncrement: true
  },
  title: {
   type: DataType.STRING,
   allowNull: false,
   validate: {
    notEmpty: true
   }
  },
  done: {
   type: DataType.BOOLEAN,
   allowNull: false,
   defaultValue: false
  }
 });
 Tasks.associate = (models) => {
  Tasks.belongsTo(models.Users);
 };
 return Tasks;
};

该项目中使用了系统自带的 sqlite 作为数据库，当然也可以使用其他的数据库，这里不限制是关系型的还是非关系型的。为了更好的管理数据，我们使用 sequelize 这个模块来管理数据库。

为了节省篇幅，这些模块我就都不介绍了，在google上一搜就出来了。在我看的Node.js的开发中，这种ORM的管理模块有很多，比如说对 MongoDB 进行管理的 mongoose 。很多很多，他们主要的思想就是Scheme。

在上边的代码中，我们定义了模型的输出和输入模板，同时对某些特定的字段进行了验证，因此在使用的过程中就有可能会产生来自数据库的错误，这些错误我们会在下边讲解到。

Tasks.associate = (models) => {
  Tasks.belongsTo(models.Users);
};

Users.associate = (models) => {
 Users.hasMany(models.Tasks);
};
Users.isPassword = (encodedPassword, password) => {
 return bcrypt.compareSync(password, encodedPassword);
};

hasMany 和 belongsTo 表示一种关联属性， Users.isPassword 算是一个类方法。 bcrypt 模块可以对密码进行加密编码。

数据库

在上边我们已经知道了，我们使用 sequelize 模块来管理数据库。其实，在最简单的层面而言，数据库只需要给我们数据模型就行了，我们拿到这些模型后，就能够根据不同的需求，去完成各种各样的CRUD操作。

import fs from "fs"
import path from "path"
import Sequelize from "sequelize"

let db = null;


module.exports = app => {
 "use strict";
 if (!db) {
  const config = app.libs.config;
  const sequelize = new Sequelize(
   config.database,
   config.username,
   config.password,
   config.params
  );

  db = {
   sequelize,
   Sequelize,
   models: {}
  };

  const dir = path.join(__dirname, "models");

  fs.readdirSync(dir).forEach(file => {
   const modelDir = path.join(dir, file);
   const model = sequelize.import(modelDir);
   db.models[model.name] = model;
  });

  Object.keys(db.models).forEach(key => {
   db.models[key].associate(db.models);
  });
 }
 return db;
};

上边的代码很简单，db是一个对象，他存储了所有的模型，在这里是 User 和 Task 。通过 sequelize.import 获取模型，然后又调用了之前写好的associate方法。

上边的函数调用之后呢，返回db，db中有我们需要的模型，到此为止，我们就建立了数据库的联系，作为对后边代码的一个支撑。

CRUD

CRUD在router中，我们先看看 router/tasks.js 的代码：

module.exports = app => {
 "use strict";
 const Tasks = app.db.models.Tasks;

 app.route("/tasks")
  .all(app.auth.authenticate())

  .get((req, res) => {
   console.log(`req.body: ${req.body}`);
   Tasks.findAll({where: {user_id: req.user.id} })
    .then(result => res.json(result))
    .catch(error => {
     res.status(412).json({msg: error.message});
    });
  })

  .post((req, res) => {
   req.body.user_id = req.user.id;
   Tasks.create(req.body)
    .then(result => res.json(result))
    .catch(error => {
     res.status(412).json({msg: error.message});
    });
  });

 app.route("/tasks/:id")
  .all(app.auth.authenticate())

  .get((req, res) => {
   Tasks.findOne({where: {
    id: req.params.id,
    user_id: req.user.id
   }})
    .then(result => {
     if (result) {
      res.json(result);
     } else {
      res.sendStatus(412);
     }
    })
    .catch(error => {
     res.status(412).json({msg: error.message});
    });
  })

  .put((req, res) => {
   Tasks.update(req.body, {where: {
    id: req.params.id,
    user_id: req.user.id
   }})
    .then(result => res.sendStatus(204))
    .catch(error => {
     res.status(412).json({msg: error.message});
    });
  })

  .delete((req, res) => {
   Tasks.destroy({where: {
    id: req.params.id,
    user_id: req.user.id
   }})
    .then(result => res.sendStatus(204))
    .catch(error => {
     res.status(412).json({msg: error.message});
    });
  });
};

再看看 router/users.js 的代码：

module.exports = app => {
 "use strict";
 const Users = app.db.models.Users;

 app.route("/user")
  .all(app.auth.authenticate())

 .get((req, res) => {
   Users.findById(req.user.id, {
    attributes: ["id", "name", "email"]
   })
    .then(result => res.json(result))
    .catch(error => {
     res.status(412).json({msg: error.message});
    });
  })

  .delete((req, res) => {
  console.log(`delete..........${req.user.id}`);
   Users.destroy({where: {id: req.user.id}})
    .then(result => {
     console.log(`result: ${result}`);
     return res.sendStatus(204);
    })
    .catch(error => {
     console.log(`resultfsaddfsf`);
     res.status(412).json({msg: error.message});
    });
  });

 app.post("/users", (req, res) => {
  Users.create(req.body)
   .then(result => res.json(result))
   .catch(error => {
    res.status(412).json({msg: error.message});
   });
 });
};

这些路由写起来比较简单，上边的代码中，基本思想就是根据模型操作CRUD，包括捕获异常。但是额外的功能是做了authenticate，也就是授权操作。

这一块好像没什么好说的，基本上都是固定套路。

授权

在网络环境中，不能老是传递用户名和密码。这时候就需要一些授权机制，该项目中采用的是JWT授权(JSON Wbb Toknes)，有兴趣的同学可以去了解下这个授权，它也是按照一定的规则生成token。

因此对于授权而言，最核心的部分就是如何生成token。

import jwt from "jwt-simple"

module.exports = app => {
 "use strict";
 const cfg = app.libs.config;
 const Users = app.db.models.Users;

 app.post("/token", (req, res) => {
  const email = req.body.email;
  const password = req.body.password;
  if (email && password) {
   Users.findOne({where: {email: email}})
    .then(user => {
     if (Users.isPassword(user.password, password)) {
      const payload = {id: user.id};
      res.json({
       token: jwt.encode(payload, cfg.jwtSecret)
      });
     } else {
      res.sendStatus(401);
     }
    })
    .catch(error => res.sendStatus(401));
  } else {
   res.sendStatus(401);
  }
 });
};

上边代码中，在得到邮箱和密码后，再使用 jwt-simple 模块生成一个token。

JWT在这也不多说了，它由三部分组成，这个在它的官网中解释的很详细。

我觉得老外写东西一个最大的优点就是文档很详细。要想弄明白所有组件如何使用，最好的方法就是去他们的官网看文档，当然这要求英文水平还可以。

授权一般分两步：

• 生成token
• 验证token

如果从前端传递一个token过来，我们怎么解析这个token，然后获取到token里边的用户信息呢？

import passport from "passport";
import {Strategy, ExtractJwt} from "passport-jwt";

module.exports = app => {
 const Users = app.db.models.Users;
 const cfg = app.libs.config;
 const params = {
  secretOrKey: cfg.jwtSecret,
  jwtFromRequest: ExtractJwt.fromAuthHeaderAsBearerToken()
 };
 var opts = {};
 opts.jwtFromRequest = ExtractJwt.fromAuthHeaderWithScheme("JWT");
 opts.secretOrKey = cfg.jwtSecret;

 const strategy = new Strategy(opts, (payload, done) => {
  Users.findById(payload.id)
   .then(user => {
    if (user) {
     return done(null, {
      id: user.id,
      email: user.email
     });
    }
    return done(null, false);
   })
   .catch(error => done(error, null));
 });
 passport.use(strategy);

 return {
  initialize: () => {
   return passport.initialize();
  },
  authenticate: () => {
   return passport.authenticate("jwt", cfg.jwtSession);
  }
 };
};

这就用到了 passport 和 passport-jwt 这两个模块。 passport 支持很多种授权。不管是iOS还是Node中，验证都需要指定一个策略，这个策略是最灵活的一层。

授权需要在项目中提前进行配置,也就是初始化， app.use(app.auth.initialize()); 。

如果我们想对某个接口进行授权验证，那么只需要像下边这么用就可以了：

.all(app.auth.authenticate())

.get((req, res) => {
 console.log(`req.body: ${req.body}`);
 Tasks.findAll({where: {user_id: req.user.id} })
  .then(result => res.json(result))
  .catch(error => {
   res.status(412).json({msg: error.message});
  });
})

配置

Node.js中一个很有用的思想就是middleware，我们可以利用这个手段做很多有意思的事情：

import bodyParser from "body-parser"
import express from "express"
import cors from "cors"
import morgan from "morgan"
import logger from "./logger"
import compression from "compression"
import helmet from "helmet"

module.exports = app => {
 "use strict";
 app.set("port", 3000);
 app.set("json spaces", 4);
 console.log(`err ${JSON.stringify(app.auth)}`);
 app.use(bodyParser.json());
 app.use(app.auth.initialize());
 app.use(compression());
 app.use(helmet());
 app.use(morgan("common", {
  stream: {
   write: (message) => {
    logger.info(message);
   }
  }
 }));
 app.use(cors({
  origin: ["http://localhost:3001"],
  methods: ["GET", "POST", "PUT", "DELETE"],
  allowedHeaders: ["Content-Type", "Authorization"]
 }));
 app.use((req, res, next) => {
  // console.log(`header: ${JSON.stringify(req.headers)}`);
  if (req.body && req.body.id) {
   delete req.body.id;
  }
  next();
 });

 app.use(express.static("public"));
};

上边的代码中包含了很多新的模块，app.set表示进行设置，app.use表示使用middleware。

测试

写测试代码是我平时很容易疏忽的地方，说实话，这么重要的部分不应该被忽视。

import jwt from "jwt-simple"

describe("Routes: Users", () => {
 "use strict";
 const Users = app.db.models.Users;
 const jwtSecret = app.libs.config.jwtSecret;
 let token;

 beforeEach(done => {
  Users
   .destroy({where: {}})
   .then(() => {
    return Users.create({
     name: "Bond",
     email: "[email protected]",
     password: "123456"
    });
   })
   .then(user => {
    token = jwt.encode({id: user.id}, jwtSecret);
    done();
   });
 });

 describe("GET /user", () => {
  describe("status 200", () => {
   it("returns an authenticated user", done => {
    request.get("/user")
     .set("Authorization", `JWT ${token}`)
     .expect(200)
     .end((err, res) => {
      expect(res.body.name).to.eql("Bond");
      expect(res.body.email).to.eql("[email protected]");
      done(err);
     });
   });
  });
 });

 describe("DELETE /user", () => {
  describe("status 204", () => {
   it("deletes an authenticated user", done => {
    request.delete("/user")
     .set("Authorization", `JWT ${token}`)
     .expect(204)
     .end((err, res) => {
      console.log(`err: ${err}`);
      done(err);
     });
   });
  });
 });

 describe("POST /users", () => {
  describe("status 200", () => {
   it("creates a new user", done => {
    request.post("/users")
     .send({
      name: "machao",
      email: "[email protected]",
      password: "123456"
     })
     .expect(200)
     .end((err, res) => {
      expect(res.body.name).to.eql("machao");
      expect(res.body.email).to.eql("[email protected]");
      done(err);
     });
   });
  });
 });
});

测试主要依赖下边的这几个模块：

import supertest from "supertest"
import chai from "chai"
import app from "../index"

global.app = app;
global.request = supertest(app);
global.expect = chai.expect;

其中 supertest 用来发请求的， chai 用来判断是否成功。

使用 mocha 测试框架来进行测试：

"test": "NODE_ENV=test mocha test/**/*.js",

生成接口文档

接口文档也是很重要的一个环节，该项目使用的是 ApiDoc.js 。这个没什么好说的，直接上代码：

/**
 * @api {get} /tasks List the user's tasks
 * @apiGroup Tasks
 * @apiHeader {String} Authorization Token of authenticated user
 * @apiHeaderExample {json} Header
 * {
 *  "Authorization": "xyz.abc.123.hgf"
 * }
 * @apiSuccess {Object[]} tasks Task list
 * @apiSuccess {Number} tasks.id Task id
 * @apiSuccess {String} tasks.title Task title
 * @apiSuccess {Boolean} tasks.done Task is done?
 * @apiSuccess {Date} tasks.updated_at Update's date
 * @apiSuccess {Date} tasks.created_at Register's date
 * @apiSuccess {Number} tasks.user_id The id for the user's
 * @apiSuccessExample {json} Success
 * HTTP/1.1 200 OK
 * [{
 *  "id": 1,
 *  "title": "Study",
 *  "done": false,
 *  "updated_at": "2016-02-10T15:46:51.778Z",
 *  "created_at": "2016-02-10T15:46:51.778Z",
 *  "user_id": 1
 * }]
 * @apiErrorExample {json} List error
 * HTTP/1.1 412 Precondition Failed
 */
 
 /**
 * @api {post} /users Register a new user
 * @apiGroup User
 * @apiParam {String} name User name
 * @apiParam {String} email User email
 * @apiParam {String} password User password
 * @apiParamExample {json} Input
 * {
 *  "name": "James",
 *  "email": "[email protected]",
 *  "password": "123456"
 * }
 * @apiSuccess {Number} id User id
 * @apiSuccess {String} name User name
 * @apiSuccess {String} email User email
 * @apiSuccess {String} password User encrypted password
 * @apiSuccess {Date} update_at Update's date
 * @apiSuccess {Date} create_at Rigister's date
 * @apiSuccessExample {json} Success
 * {
 *  "id": 1,
 *  "name": "James",
 *  "email": "[email protected]",
 *  "updated_at": "2016-02-10T15:20:11.700Z",
 *  "created_at": "2016-02-10T15:29:11.700Z"
 * }
 * @apiErrorExample {json} Rergister error
 * HTTP/1.1 412 Precondition Failed
 */

大概就类似与上边的样子，既可以做注释用，又可以自动生成文档，一石二鸟，我就不上图了。

准备发布

到了这里，就只剩下发布前的一些操作了，

有的时候，处于安全方面的考虑，我们的API可能只允许某些域名的访问，因此在这里引入一个强大的模块 cors ，介绍它的文章，网上有很多，大家可以直接搜索，在该项目中是这么使用的：

app.use(cors({
 origin: ["http://localhost:3001"],
 methods: ["GET", "POST", "PUT", "DELETE"],
 allowedHeaders: ["Content-Type", "Authorization"]
}));

这个设置在本文的最后的演示网站中，会起作用。

打印请求日志同样是一个很重要的任务，因此引进了 winston 模块。下边是对他的配置：

import fs from "fs"
import winston from "winston"

if (!fs.existsSync("logs")) {
 fs.mkdirSync("logs");
}

module.exports = new winston.Logger({
 transports: [
  new winston.transports.File({
   level: "info",
   filename: "logs/app.log",
   maxsize: 1048576,
   maxFiles: 10,
   colorize: false
  })
 ]
});

打印的结果大概是这样的：

{"level":"info","message":"::1 - - [26/Sep/2017:11:16:23 +0000] \"GET /tasks HTTP/1.1\" 200 616\n","timestamp":"2017-09-26T11:16:23.089Z"}
{"level":"info","message":"::1 - - [26/Sep/2017:11:16:43 +0000] \"OPTIONS /user HTTP/1.1\" 204 0\n","timestamp":"2017-09-26T11:16:43.583Z"}
{"level":"info","message":"Tue Sep 26 2017 19:16:43 GMT+0800 (CST) Executing (default): SELECT `id`, `name`, `password`, `email`, `created_at`, `updated_at` FROM `Users` AS `Users` WHERE `Users`.`id` = 342;","timestamp":"2017-09-26T11:16:43.592Z"}
{"level":"info","message":"Tue Sep 26 2017 19:16:43 GMT+0800 (CST) Executing (default): SELECT `id`, `name`, `email` FROM `Users` AS `Users` WHERE `Users`.`id` = 342;","timestamp":"2017-09-26T11:16:43.596Z"}
{"level":"info","message":"::1 - - [26/Sep/2017:11:16:43 +0000] \"GET /user HTTP/1.1\" 200 73\n","timestamp":"2017-09-26T11:16:43.599Z"}
{"level":"info","message":"::1 - - [26/Sep/2017:11:16:49 +0000] \"OPTIONS /user HTTP/1.1\" 204 0\n","timestamp":"2017-09-26T11:16:49.658Z"}
{"level":"info","message":"Tue Sep 26 2017 19:16:49 GMT+0800 (CST) Executing (default): SELECT `id`, `name`, `password`, `email`, `created_at`, `updated_at` FROM `Users` AS `Users` WHERE `Users`.`id` = 342;","timestamp":"2017-09-26T11:16:49.664Z"}
{"level":"info","message":"Tue Sep 26 2017 19:16:49 GMT+0800 (CST) Executing (default): DELETE FROM `Users` WHERE `id` = 342","timestamp":"2017-09-26T11:16:49.669Z"}
{"level":"info","message":"::1 - - [26/Sep/2017:11:16:49 +0000] \"DELETE /user HTTP/1.1\" 204 -\n","timestamp":"2017-09-26T11:16:49.714Z"}
{"level":"info","message":"::1 - - [26/Sep/2017:11:17:04 +0000] \"OPTIONS /token HTTP/1.1\" 204 0\n","timestamp":"2017-09-26T11:17:04.905Z"}
{"level":"info","message":"Tue Sep 26 2017 19:17:04 GMT+0800 (CST) Executing (default): SELECT `id`, `name`, `password`, `email`, `created_at`, `updated_at` FROM `Users` AS `Users` WHERE `Users`.`email` = '[email protected]' LIMIT 1;","timestamp":"2017-09-26T11:17:04.911Z"}
{"level":"info","message":"::1 - - [26/Sep/2017:11:17:04 +0000] \"POST /token HTTP/1.1\" 401 12\n","timestamp":"2017-09-26T11:17:04.916Z"}

性能上，我们使用Node.js自带的cluster来利用机器的多核，代码如下：

import cluster from "cluster"
import os from "os"

const CPUS = os.cpus();

if (cluster.isMaster) {
 // Fork
 CPUS.forEach(() => cluster.fork());

 // Listening connection event
 cluster.on("listening", work => {
  "use strict";
  console.log(`Cluster ${work.process.pid} connected`);
 });

 // Disconnect
 cluster.on("disconnect", work => {
  "use strict";
  console.log(`Cluster ${work.process.pid} disconnected`);
 });

 // Exit
 cluster.on("exit", worker => {
  "use strict";
  console.log(`Cluster ${worker.process.pid} is dead`);
  cluster.fork();
 });

} else {
 require("./index");
}

在数据传输上，我们使用 compression 模块对数据进行了gzip压缩，这个使用起来比较简单：

app.use(compression());

最后，让我们支持https访问，https的关键就在于证书，使用授权机构的证书是最好的，但该项目中，我们使用http://www.selfsignedcertificate.com这个网站自动生成了一组证书，然后启用https的服务：

import https from "https"
import fs from "fs"

module.exports = app => {
 "use strict";
 if (process.env.NODE_ENV !== "test") {

  const credentials = {
   key: fs.readFileSync("44885970_www.localhost.com.key", "utf8"),
   cert: fs.readFileSync("44885970_www.localhost.com.cert", "utf8")
  };

  app.db.sequelize.sync().done(() => {

   https.createServer(credentials, app)
    .listen(app.get("port"), () => {
    console.log(`NTask API - Port ${app.get("port")}`);
   });
  });
 }
};

当然，处于安全考虑，防止攻击，我们使用了 helmet 模块：

app.use(helmet());

前端程序

为了更好的演示该API，我把前段的代码也上传到了这个仓库https://github.com/agelessman/ntaskWeb,直接下载后，运行就行了。

API的代码连接https://github.com/agelessman/ntask-api

我觉得这本书写的非常好，我收获很多。它虽然并不复杂，但是该有的都有了，因此我可以自由的往外延伸。同时也学到了作者驾驭代码的能力。

我觉得我还达不到把所学所会的东西讲明白。有什么错误的地方，还请给予指正。