为高效Web服务创建RESTful API的分步蓝图

创建 RESTful API 对于高效的 Web 服务开发至关重要。通过本文，您将遵循为实际应用程序设计的简洁、分步方法，学习使用 Node.js 和 Express 创建 Restful API。从服务器设置到端点创建和保护数据，我们都能满足您的需求。这份全面的指南将确保您掌握基础知识，同时深入了解 RESTful API 开发的更微妙的方面。您将深入了解设计 API 以获得最大可扩展性和性能的最佳实践，并了解如何处理开发过程中出现的常见挑战。无论您是渴望入门的新手还是希望提高技能的经验丰富的开发人员，本文都将提供宝贵的知识来增强您的 Web 服务项目。

了解 REST 架构

深入探讨主题，首先需要了解 REST 架构。作为构建 Web 服务的架构风格，REST 促进客户端和服务器之间的明确分离，促进每个组件的独立进展和扩展。由于每个客户端-服务器交互都是无状态的，这种架构设计不仅增强了可扩展性，而且还提高了可靠性和可预测性。也就是说，每个请求都是独立的，包含其执行所需的所有详细信息。

除了客户端-服务器二分法之外，统一接口是 REST 的另一个关键方面。通过将客户端从服务器中抽象出来，它简化了交互并使系统可以独立进化。从根本上讲，REST API 是标准协议和指南的集合，它们使用通用 HTTP 方法进行交互，建立 Web 服务框架。

REST 架构的核心有六个原则：

1.  统一接口
2. 客户端-服务器架构
3.  无国籍状态
4.  可缓存性
5.  分层系统
6.  按需可选代码

每条原则都有助于设计 REST API 以实现高效、可扩展的系统。我们将在接下来的部分中更深入地探讨这些原则及其实际应用。

使用 Node.js 和 Express 打造您的第一个 REST API

当我们进入 REST API 开发领域时，Node.js 和 Express 脱颖而出，成为开发简单 REST API 端点的主要框架。从设置 server.js 文件作为起点，到确保 Node.js 服务器针对可访问的 API 端点主动运行，构建 REST API 的过程是一项引人入胜的工作。

此过程的初始阶段涉及建立适当的环境。这个初始设置类似于为建筑物奠定基础，为构建我们的 API 提供稳定的基础。

第1步：搭建开发环境

此过程的初始阶段涉及建立适当的环境。这个初始设置类似于为建筑物奠定基础，为构建我们的 API 提供稳定的基础。在深入编码方面之前，有必要准备好您的开发环境。以下是帮助您入门的分步指南：

安装 Node.js 和 npm

确保您的系统上安装了 Node.js 和 npm（节点包管理器）。 Node.js 作为运行时环境，而 npm 是包管理器，允许您安装各种库，包括 Express。

创建一个新项目

打开终端或命令提示符，导航到要在其中创建项目的文件夹，然后运行：

mkdir my-rest-api

cd my-rest-api

初始化您的项目

初始化 Node.js 项目要创建包含有关项目及其依赖项的元数据的package.json文件，请运行：

npm init -y

此命令创建一个具有默认值的package.json文件。

 安装快捷版

在项目目录中，通过运行以下命令使用 npm 安装 Express：

npm install express

此命令将 Express 添加到项目的依赖项中，允许您开始构建 REST API。

第 2 步：使用 Express 创建简单服务器

环境搭建完毕，让我们使用 Express 创建一个简单的服务器。这涉及在传统上名为server.js文件中编写少量代码，以启动服务器并侦听请求。

创建server.js

在您的项目目录中，创建一个名为server.js的文件。

 编写服务器代码

在文本编辑器中打开server.js并添加以下代码：

// Import express

const express = require('express');



// Create an instance of express

const app = express();



// Define a port number

const port = 3000;



// Define a route for GET requests to '/'

app.get('/', (req, res) => {

  res.send('Hello World! This is my first REST API.');

});



// Start the server

app.listen(port, () => {

  console.log(`Server running on http://localhost:${port}`);

});

此代码片段执行以下操作：

• 导入 Express 库。
• 初始化 Express 应用程序。
• 设置一条基本路由 ( '/' )，当通过 GET 请求访问时，该路由会响应一条消息。
• 在指定端口（本示例中为 3000）上启动服务器，并在运行后将消息记录到控制台。

 运行你的服务器

要启动服务器，请返回终端并运行：

node server.js

您应该看到一条消息，表明服务器正在运行。打开 Web 浏览器并导航到http://localhost:3000 。您将收到以下消息：“Hello World！这是我的第一个 REST API。”

很好，您刚刚设置了开发环境并使用 Express 创建了一个简单的服务器来为您的第一个 REST API 端点提供服务！这构成了您可以构建更复杂的 API、根据需要添加更多路由和功能的基础。

定义端点和 HTTP 方法

现在基础工作已经奠定，我们可以开始建设过程了。在 REST API 开发中，构建从定义端点和 HTTP 方法开始，包括处理 HTTP 请求。要构建 REST API，必须了解标准 HTTP 方法 – GET、PUT、POST 和 DELETE – 因为这些是我们用来定义 CRUD（创建、读取、更新、删除）操作（包括处理删除）端点的工具请求。这些方法与清晰直观的端点相结合，提供了一个结构化的界面，客户可以使用该界面直观地管理信息。

创建 REST API 不仅仅涉及设置服务器；还涉及到其他内容。它需要定义特定的路径（端点）以及它们如何响应不同的 HTTP 请求。这对于执行 CRUD 操作至关重要。让我们深入研究如何使用 GET、POST、PUT 和 DELETE 等 HTTP 方法定义这些操作，并建立结构化的请求和响应系统。

GET 请求 – 读取数据

 检索所有项目

假设我们要检索项目列表。我们使用 GET 请求来读取数据。

   app.get('/items', (req, res) => {

     // Assuming 'items' is our data array

     res.json(items); // Send all items as response

   });

POST 请求 – 创建数据

 添加新项目

要创建新项目，我们使用 POST 请求。这涉及从客户端向服务器发送数据（在请求正文中）。

// Middleware to parse request body

app.use(express.json());



app.post('/items', (req, res) => {

  const newItem = req.body; // Data sent from the client

  items.push(newItem); // Add item to our data array

  res.status(201).send('Item added.');

});

PUT 请求 – 更新数据

 更新现有项目

更新数据可以通过 PUT 请求来完成，并在端点中指定项目的 ID。

app.put('/items/:id', (req, res) => {

  const id = req.params.id; // Get the item ID from the URL

  const updatedItem = req.body; // Data for updating the item



  // Logic to find and update the item by ID

  const index = items.findIndex(item => item.id === id);

  if (index !== -1) {

    items[index] = updatedItem;

    res.send('Item updated.');

  } else {

    res.status(404).send('Item not found.');

  }

});

DELETE 请求 – 删除数据

 删除项目

为了删除项目，使用 DELETE 请求，同时指定项目的 ID。

app.delete('/items/:id', (req, res) => {

  const id = req.params.id; // Get the item ID from the URL



  // Logic to find and remove the item by ID

  const index = items.findIndex(item => item.id === id);

  if (index !== -1) {

    items.splice(index, 1);

    res.send('Item deleted.');

  } else {

    res.status(404).send('Item not found.');

  }

});

通过定义端点并适当处理 HTTP 方法，我们为强大的 REST API 奠定了基础，该 API 允许客户端直观地执行 CRUD 操作。这种设置不仅使我们的 API 更加结构化，还确保它可以无缝处理复杂的数据操作和交互。

构造请求正文和响应负载

在 REST API 中，来自客户端的请求和来自服务器的响应通常都使用 JSON（JavaScript 对象表示法）作为正文结构。这种格式易于人类阅读和编写，也易于机器解析和生成。

• 请求正文：当客户端发出 POST 或 PUT 请求时，它们会在请求正文中发送一个 JSON 对象，其中包含要创建或更新的数据。
• 响应有效负载：服务器使用 JSON 对象进行响应。这可以是创建或更新的数据、确认消息，或者在 GET 请求的情况下是对象数组。

使用 JSON 可确保数据发送和接收方式的一致性，使 API 使用起来更加直观。此外，在响应中设置适当的状态代码（例如 200 表示成功，201 表示已创建，404 表示未找到）有助于客户端了解其请求的结果。

通过避免不必要的数据并谨慎地利用嵌套数据结构可以防止处理延迟和潜在错误。这需要仔细考虑每个 API 调用所需的数据，确保请求或响应中发送的每个 JSON 对象仅包含该特定交互所需的数据。避免过于复杂或深层嵌套的结构有助于保持清晰度并有助于提高 API 的处理速度。

为请求和响应数据建立架构非常重要。该模式充当定义 API 交换中数据元素的格式、类型和约束的契约。利用模式不仅有助于验证数据，还可以作为预期数据模型的文档，这对 API 开发人员和消费者都非常有益。

除了结构之外，请求正文和响应负载中处理数据的方式也会显着影响 API 的性能和可用性。例如，响应负载中的分页可以通过将大型数据集分解为更小、更易于管理的块来帮助管理它们。这提高了客户端消费和处理数据的能力，以及网络上数据传输的效率。

总体而言，请求正文和响应负载的周到结构是 RESTful API 设计的一个关键方面，有助于创建健壮、可扩展且用户友好的 API。

设计直观且可扩展的 REST API

与任何设计过程非常相似，API 设计的目标是开发不仅可操作、而且直观且能够扩展的东西。例如，水平扩展是比垂直扩展更好的方法，可以维护可扩展和高性能的 API。

在 HTTP 和 API 请求处理管道中合并缓存层有助于维持 API 性能。

RESTful API 中的数据处理

数据是 API 的核心，其高效管理对于 RESTful API 的成功至关重要。 JSON（JavaScript 对象表示法）是与 RESTful API 交互时常用的标准化数据格式之一。

数据建模对于识别数据结构及其相互关系至关重要，JSON 与数据建模一起支持 RESTful API 中的高效操作。

确定资源表示

在 REST API 领域内，资源的表示至关重要。使用复数名词来表示 REST API 端点中的资源，使 API 对于与之交互的人来说更加直观。这些端点或 URL 代表 Web 服务中的资源，允许对这些资源执行创建、读取、更新和删除等操作。

通过精心构建数据、定义清晰的资源表示以及管理数据传输格式，开发人员为强大的 Web 服务奠定了基础。这个过程需要关注细节并深入了解 Web 标准，但回报（可扩展、高效且用户友好的 API）非常值得付出努力。

管理数据传输和格式

管理数据传输和选择正确的数据格式与确定资源表示同样重要。例如，Last-Modified 标头用于内容协商，以指示相关资源上次更改的时间，这对于数据传输管理至关重要。

强大的错误处理策略

可靠的 API 开发的基础在于强大的错误管理。实施正确的 HTTP 状态代码和详细的错误消息可以帮助工程师快速识别问题。此外，将所有异常映射到错误负载中，描述错误的根源并提供有关如何解决错误的指导，从而在意外情况下提供更清晰的反馈。

保护您的 RESTful API

安全性对于每一项数字化事业（包括 API 开发）都至关重要。实施 OAuth 2.0 等身份验证和授权协议对于 RESTful API 的安全至关重要。 SSL/TLS 加密和细粒度访问控制等其他安全措施补充了 API 密钥的使用，以保护敏感信息。

通过缓存技术提高性能

为了提高 API 性能，缓存是一个有影响力的工具。使用 Redis 和 apicache 等数据缓存解决方案可以改善整体体验，更快地提供经常请求的资源，并减少数据库查询。

Cache-Control 标头用于管理缓存响应的持续时间和位置，包括使用前的验证。

REST API 的测试工具和实践

如果没有完整的测试过程，API 开发就是不完整的。 Rspec、API Fortress 和 Postman 等自动化测试框架可以增强测试过程，从而实现结构化、可扩展、可重用和可维护的测试。

在测试 REST API 之前，了解 API 要求（包括查询参数的使用）对于正确的测试数据和验证方法准备至关重要。

记录您的 API 以实现最大可用性

文档是消费者与 API 的初始交互点，可帮助开发人员有效地使用 API。清晰完整的 API 文档对于理解功能、端点、请求/响应格式、身份验证、速率限制和错误处理至关重要。文档中包含实用的代码示例可以增强开发人员对如何实现 API 的理解。

优化第三方应用程序的 REST API

第三方应用程序 API 的优化重点是促进轻松集成和更新。 API 版本控制对于允许服务提供商在不中断现有客户端的情况下引入更改至关重要。优化 API 架构的模块化有助于管理复杂性并隔离问题，从而促进多余服务的集成。

 概括

从理解 REST 架构的核心原则到制作、测试和优化 REST API 的复杂性，我们已经开始了 RESTful API 世界的全面之旅。随着数字化转型继续塑造我们的世界，本博文中分享的知识和技能将使您能够为这一发展做出贡献。

原文链接：https://www.moesif.com/blog/technical/api-development/Blueprint-to-Create-RESTful-APIs/