java 单机接口限流处理方案
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2022-06-06
RESTful API在Web项目开发中广泛使用,本文针对Go语言如何一步步实现RESTful JSON API进行讲解, 另外也会涉及到RESTful设计方面的话题。
也许我们之前有使用过各种各样的API, 当我们遇到设计很糟糕的API的时候,简直感觉崩溃至极。希望通过本文之后,能对设计良好的RESTful API有一个初步认识。
JSON API是什么?
JSON之前,很多网站都通过XML进行数据交换。如果在使用过XML之后,再接触JSON, 毫无疑问,你会觉得世界多么美好。这里不深入JSON API的介绍,有兴趣可以参考jsonapi。
基本的Web服务器
从根本上讲,RESTful服务首先是Web服务。 因此我们可以先看看Go语言中基本的Web服务器是如何实现的。下面例子实现了一个简单的Web服务器,对于任何请求,服务器都响应请求的URL回去。
package main import ( "fmt" "html" "log" "net/http" ) func main() { http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { fmt.Fprintf(w, "Hello, %q", html.EscapeString(r.URL.Path)) }) log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", nil)) }
上面基本的web服务器使用Go标准库的两个基本函数HandleFunc和ListenAndServe。
func HandleFunc(pattern string, handler func(ResponseWriter, *Request)) { DefaultServeMux.HandleFunc(pattern, handler) } func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error { server := &Server{Addr: addr, Handler: handler} return server.ListenAndServe() }
运行上面的基本web服务,就可以直接通过浏览器访问http://localhost:8080来访问。
> go run basic_server.go
添加路由
虽然标准库包含有router, 但是我发现很多人对它的工作原理感觉很困惑。 我在自己的项目中使用过各种不同的第三方router库。 最值得一提的是Gorilla Web ToolKit的mux router。
另外一个流行的router是来自Julien Schmidt的叫做httprouter的包。
package main import ( "fmt" "html" "log" "net/http" "github.com/gorilla/mux" ) func main() { router := mux.NewRouter().StrictSlash(true) router.HandleFunc("/", Index) log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", router)) } func Index(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { fmt.Fprintf(w, "Hello, %q", html.EscapeString(r.URL.Path)) }
要运行上面的代码,首先使用go get获取mux router的源代码:
> go get github.com/gorilla/mux
上面代码创建了一个基本的路由器,给请求"/"赋予Index处理器,当客户端请求http://localhost:8080/的时候,就会执行Index处理器。
如果你足够细心,你会发现之前的基本web服务访问http://localhost:8080/abc能正常响应: 'Hello, "/abc"', 但是在添加了路由之后,就只能访问http://localhost:8080了。 原因很简单,因为我们只添加了对"/"的解析,其他的路由都是无效路由,因此都是404。
创建一些基本的路由
既然我们加入了路由,那么我们就可以再添加更多路由进来了。
假设我们要创建一个基本的ToDo应用, 于是我们的代码就变成下面这样:
package main import ( "fmt" "log" "net/http" "github.com/gorilla/mux" ) func main() { router := mux.NewRouter().StrictSlash(true) router.HandleFunc("/", Index) router.HandleFunc("/todos", TodoIndex) router.HandleFunc("/todos/{todoId}", TodoShow) log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", router)) } func Index(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { fmt.Fprintln(w, "Welcome!") } func TodoIndex(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { fmt.Fprintln(w, "Todo Index!") } func TodoShow(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { vars := mux.Vars(r) todoId := vars["todoId"] fmt.Fprintln(w, "Todo Show:", todoId) }
在这里我们添加了另外两个路由: todos和todos/{todoId}。
这就是RESTful API设计的开始。
请注意最后一个路由我们给路由后面添加了一个变量叫做todoId。
这样就允许我们传递id给路由,并且能使用具体的记录来响应请求。
基本模型
路由现在已经就绪,是时候创建Model了,可以用model发送和检索数据。在Go语言中,model可以使用结构体来实现,而其他语言中model一般都是使用类来实现。
package main import ( "time" ) type Todo struct { Name string Completed bool Due time.Time } type Todos []Todo
上面我们定义了一个Todo结构体,用于表示待做项。 另外我们还定义了一种类型Todos, 它表示待做列表,是一个数组,或者说是一个分片。
稍后你就会看到这样会变得非常有用。
返回一些JSON
我们有了基本的模型,那么我们可以模拟一些真实的响应了。我们可以为TodoIndex模拟一些静态的数据列表。
package main import ( "encoding/json" "fmt" "log" "net/http" "github.com/gorilla/mux" ) // ... func TodoIndex(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { todos := Todos{ Todo{Name: "Write presentation"}, Todo{Name: "Host meetup"}, } json.NewEncoder(w).Encode(todos) } // ...
现在我们创建了一个静态的Todos分片来响应客户端请求。注意,如果你请求http://localhost:8080/todos, 就会得到下面的响应:
[ { "Name": "Write presentation", "Completed": false, "Due": "0001-01-01T00:00:00Z" }, { "Name": "Host meetup", "Completed": false, "Due": "0001-01-01T00:00:00Z" } ]
更好的Model
对于经验丰富的老兵来说,你可能已经发现了一个问题。响应JSON的每个key都是首字母答写的,虽然看起来微不足道,但是响应JSON的key首字母大写不是习惯的做法。 那么下面教你如何解决这个问题:
type Todo struct { Name string `json:"name"` Completed bool `json:"completed"` Due time.Time `json:"due"` }
其实很简单,就是在结构体中添加标签属性, 这样可以完全控制结构体如何编排(marshalled)成JSON。
拆分代码
到目前为止,我们所有代码都在一个文件中。显得杂乱, 是时候拆分代码了。我们可以将代码按照功能拆分成下面多个文件。
我们准备创建下面的文件,然后将相应代码移到具体的代码文件中:
package main import ( "encoding/json" "fmt" "net/http" "github.com/gorilla/mux" ) func Index(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { fmt.Fprintln(w, "Welcome!") } func TodoIndex(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { todos := Todos{ Todo{Name: "Write presentation"}, Todo{Name: "Host meetup"}, } if err := json.NewEncoder(w).Encode(todos); err != nil { panic(err) } } func TodoShow(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { vars := mux.Vars(r) todoId := vars["todoId"] fmt.Fprintln(w, "Todo show:", todoId) }
package main import ( "net/http" "github.com/gorilla/mux" ) type Route struct { Name string Method string Pattern string HandlerFunc http.HandlerFunc } type Routes []Route func NewRouter() *mux.Router { router := mux.NewRouter().StrictSlash(true) for _, route := range routes { router. Methods(route.Method). Path(route.Pattern). Name(route.Name). Handler(route.HandlerFunc) } return router } var routes = Routes{ Route{ "Index", "GET", "/", Index, }, Route{ "TodoIndex", "GET", "/todos", TodoIndex, }, Route{ "TodoShow", "GET", "/todos/{todoId}", TodoShow, }, }
package main import "time" type Todo struct { Name string `json:"name"` Completed bool `json:"completed"` Due time.Time `json:"due"` } type Todos []Todo
package main import ( "log" "net/http" ) func main() { router := NewRouter() log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", router)) }
更好的Routing
我们重构的过程中,我们创建了一个更多功能的routes文件。 这个新文件利用了一个包含多个关于路由信息的结构体。 注意,这里我们可以指定请求的类型,例如GET, POST, DELETE等等。
输出Web日志
在拆分的路由文件中,我也包含有一个不可告人的动机。稍后你就会看到,拆分之后很容易使用另外的函数来修饰http处理器。
首先我们需要有对web请求打日志的能力,就像很多流行web服务器那样的。 在Go语言中,标准库里边没有web日志包或功能, 因此我们需要自己创建。
package logger import ( "log" "net/http" "time" ) func Logger(inner http.Handler, name string) http.Handler { return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { start := time.Now() inner.ServeHTTP(w, r) log.Printf( "%s\t%s\t%s\t%s", r.Method, r.RequestURI, name, time.Since(start), ) }) }
上面我们定义了一个Logger函数,可以给handler进行包装修饰。
这是Go语言中非常标准的惯用方式。其实也是函数式编程的惯用方式。 非常有效,我们只需要将Handler传入该函数, 然后它会将传入的handler包装一下,添加web日志和耗时统计功能。
应用Logger修饰器
要应用Logger修饰符, 我们可以创建router, 我们只需要简单的将我们所有的当前路由都包到其中, NewRouter函数修改如下:
func NewRouter() *mux.Router { router := mux.NewRouter().StrictSlash(true) for _, route := range routes { var handler http.Handler handler = route.HandlerFunc handler = Logger(handler, route.Name) router. Methods(route.Method). Path(route.Pattern). Name(route.Name). Handler(handler) } return router }
现在再次运行我们的程序,我们就可以看到日志大概如下:
2014/11/19 12:41:39 GET /todos TodoIndex 148.324us
这个路由文件太疯狂...让我们重构它吧
路由routes文件现在已经变得稍微大了些, 下面我们将它分解成多个文件:
package main import "net/http" type Route struct { Name string Method string Pattern string HandlerFunc http.HandlerFunc } type Routes []Route var routes = Routes{ Route{ "Index", "GET", "/", Index, }, Route{ "TodoIndex", "GET", "/todos", TodoIndex, }, Route{ "TodoShow", "GET", "/todos/{todoId}", TodoShow, }, }
package main import ( "net/http" "github.com/gorilla/mux" ) func NewRouter() *mux.Router { router := mux.NewRouter().StrictSlash(true) for _, route := range routes { var handler http.Handler handler = route.HandlerFunc handler = Logger(handler, route.Name) router. Methods(route.Method). Path(route.Pattern). Name(route.Name). Handler(handler) } return router }
另外再承担一些责任
到目前为止,我们已经有了一些相当好的样板代码(boilerplate), 是时候重新审视我们的处理器了。我们需要稍微多的责任。 首先修改TodoIndex,添加下面两行代码:
func TodoIndex(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { todos := Todos{ Todo{Name: "Write presentation"}, Todo{Name: "Host meetup"}, } w.Header().Set("Content-Type", "application/json; charset=UTF-8") w.WriteHeader(http.StatusOK) if err := json.NewEncoder(w).Encode(todos); err != nil { panic(err) } }
这里发生了两件事。 首先,我们设置了响应类型并告诉客户端期望接受JSON。第二,我们明确的设置了响应状态码。
Go语言的net/http服务器会尝试为我们猜测输出内容类型(然而并不是每次都准确的), 但是既然我们已经确切的知道响应类型,我们总是应该自己设置它。
稍等片刻,我们的数据库在哪里?
很明显,如果我们要创建RESTful API, 我们需要一些用于存储和检索数据的地方。然而,这个是不是本文的范围之内, 因此我们将简单的创建一个非常简陋的模拟数据库(非线程安全的)。
我们创建一个repo.go文件,内容如下:
package main import "fmt" var currentId int var todos Todos // Give us some seed data func init() { RepoCreateTodo(Todo{Name: "Write presentation"}) RepoCreateTodo(Todo{Name: "Host meetup"}) } func RepoFindTodo(id int) Todo { for _, t := range todos { if t.Id == id { return t } } // return empty Todo if not found return Todo{} } func RepoCreateTodo(t Todo) Todo { currentId += 1 t.Id = currentId todos = append(todos, t) return t } func RepoDestroyTodo(id int) error { for i, t := range todos { if t.Id == id { todos = append(todos[:i], todos[i+1:]...) return nil } } return fmt.Errorf("Could not find Todo with id of %d to delete", id) }
给Todo添加ID
我们创建了模拟数据库,我们使用并赋予id, 因此我们相应的也需要更新我们的Todo结构体。
package main import "time" type Todo struct { Id int `json:"id"` Name string `json:"name"` Completed bool `json:"completed"` Due time.Time `json:"due"` } type Todos []Todo
更新我们的TodoIndex
要使用数据库,我们需要在TodoIndex中检索数据。修改代码如下:
func TodoIndex(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { w.Header().Set("Content-Type", "application/json; charset=UTF-8") w.WriteHeader(http.StatusOK) if err := json.NewEncoder(w).Encode(todos); err != nil { panic(err) } }
POST JSON
到目前为止,我们只是输出JSON, 现在是时候进入存储一些JSON了。
在routes.go文件中添加如下路由:
Route{ "TodoCreate", "POST", "/todos", TodoCreate, },
Create路由
func TodoCreate(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { var todo Todo body, err := ioutil.ReadAll(io.LimitReader(r.Body, 1048576)) if err != nil { panic(err) } if err := r.Body.Close(); err != nil { panic(err) } if err := json.Unmarshal(body, &todo); err != nil { w.Header().Set("Content-Type", "application/json; charset=UTF-8") w.WriteHeader(422) // unprocessable entity if err := json.NewEncoder(w).Encode(err); err != nil { panic(err) } } t := RepoCreateTodo(todo) w.Header().Set("Content-Type", "application/json; charset=UTF-8") w.WriteHeader(http.StatusCreated) if err := json.NewEncoder(w).Encode(t); err != nil { panic(err) } }
首先我们打开请求的body。 注意我们使用io.LimitReader。这样是保护服务器免受恶意攻击的好方法。假设如果有人想要给你服务器发送500GB的JSON怎么办?
我们读取body以后,我们解构Todo结构体。 如果失败,我们作出正确的响应,使用恰当的响应码422, 但是我们依然使用json响应回去。 这样可以允许客户端理解有错发生了, 而且有办法知道到底发生了什么错误。
最后,如果所有都通过了,我们就响应201状态码,表示请求创建的实体已经成功创建了。 我们同样还是响应回代表我们创建的实体的json, 它会包含一个id, 客户端可能接下来需要用到它。
POST一些JSON
我们现在有了伪repo, 也有了create路由,那么我们需要post一些数据。 我们使用curl通过下面的命令来达到这个目的:
如果你再次通过http://localhost:8080/todos访问,大概会得到下面的响应:
[ { "id": 1, "name": "Write presentation", "completed": false, "due": "0001-01-01T00:00:00Z" }, { "id": 2, "name": "Host meetup", "completed": false, "due": "0001-01-01T00:00:00Z" }, { "id": 3, "name": "New Todo", "completed": false, "due": "0001-01-01T00:00:00Z" } ]
我们还没有做的事情
虽然我们已经有了很好的开端,但是还有很多事情没有做:
eTag - 如果你正在构建一些需要扩展的东西,你可能需要实现eTag。
还有什么?
对于所有项目来说,开始都很小,但是很快就变得失控了。但是如果我们想要将它带到另外一个层次, 让他生产就绪, 还有一些额外的事情需要做:
源代码:https://github.com/corylanou/tns-restful-json-api
总结
对我来说,最重要的,需要记住的是我们要建立一个负责任的API。 发送适当的状态码,header等,这些是API广泛采用的关键。我希望本文能让你尽快开始自己的API。
参考链接
Go语言RESTful JSON API实现
JSON API
Gorilla Web Toolkit
httprouter
JSON Web Tokens
eTag
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