golang go-restful RESTful框架简介

水深无声 2021-09-02 07:35 404阅读 0赞

### 一个 RESTful API 框架需要什么？ ###

从应用程序开发的角度来看，RESTful API 的本质是一个 Web Application，而 RESTful API 框架就是实现这个 Web Application 所封装的一些列工具库，使开发者可以忽略底层实现的复杂度，专注以自身 Application 的逻辑设计。

一个 RESTful API 框架应该具备以下几个元素：

*  Resources：资源的定义，即 HTTP URI（或称之为 HTTP URL Path）的定义。RESTful API 的设计围绕着 Resource 进行建模。
 *  Handlers：资源处理器，是资源业务逻辑处理的具体实现。
 *  Request Routers：资源请求路由器，完成 HTTP URIs、HTTP Request Methods 和 Handlers 三者之间的映射与路由。
 *  Request Verification Schemas：HTTP Request Body 校验器，验证请求实体的合法性。
 *  Response View Builder：HTTP Response Body 生成器，生成合法的响应实体。
 *  Controllers：资源表现层状态转移控制器，每个 Resource 都有着各自的 Controller，将 Resource 自身及其所拥有的 Handlers、Request Verification Schemas 以及 Response View Builder 进行封装，配合 Request Routers 完成 RESTful 请求的处理即响应。

### go-restful ###

go-restful 是一个 Golang 第三方库，是一个轻量的 RESTful API 框架，基于 Golang Build-in 的 http/net 库。适用于构建灵活多变的 Web Application，Kubernetes 的 ApiServer 也使用了 go-restful。

*  Github：https://github.com/emicklei/go-restful
 *  Doc：https://godoc.org/github.com/emicklei/go-restful

go-restful 具有以下特性：

*  支持可配置的请求路由，默认使用 CurlyRouter 快速路由算法，也支持 RouterJSR311。
 *  支持在 URL path 上定义正则表达式，例如：`/static/{subpath:*}`。
 *  提供 Request API 用于从 JSON、XML 读取路径参数、查询参数、头部参数，并转换为 Struct。
 *  提供 Response API 用于将 Struct 写入到 JSON、XML 以及 Header。
 *  支持在服务级、或路由级对请求、响应流进行过滤和拦截。
 *  支持使用过滤器自动响应 OPTIONS 请求和 CORS（跨域）请求。
 *  支持使用 RecoverHandler 自定义处理 HTTP 500 错误。
 *  支持使用 ServiceErrorHandler 自定义处理路由错误产生 HTTP 404/405/406/415 等错误。
 *  支持对请求、响应的有效负载进行编码（例如：gzip、deflate）。
 *  支持使用 CompressorProvider 注册自定义的 gzip、deflate 的读入器和输出器。
 *  支持使用 EntityReaderWriter 注册的自定义编码实现。
 *  支持 Swagger UI 编写的 API 文档。
 *  支持可配置的日志跟踪。

### 核心概念 ###

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### Route ###

Route 表示一条请求路由记录，即：Resource 的 URL Path（URI），从编程的角度可细分为 RootPath 和 SubPath。Route 包含了 Resource 的 URL Path、HTTP Method、Handler 三者之间的组合映射关系。go-restful 内置的 RouteSelector（请求路由分发器）根据 Route 将客户端发出的 HTTP 请求路由到相应的 Handler 进行处理。

go-restful 支持两种路由分发器：快速路由 CurlyRouter 和 RouterJSR311。实际上，CurlyRoute 也是基于 RouterJSR311 的，相比 RouterJSR11，还支持了正则表达式和动态参数，也更加轻量级，Kubernetes ApiServer 中使用的就是这种路由。

CurlyRouter 的元素包括：请求路径（URL Path），请求参数（Parameter），输入、输出类型（Writes、Reads Model），处理函数（Handler），响应内容类型（Accept）等。

### WebService ###

一个 WebService 由若干个 Routes 组成，并且 WebService 内的 Routes 拥有同一个 RootPath、输入输出格式、基本一致的请求数据类型等等一系列的通用属性。通常的，我们会根据需要将一组相关性非常强的 API 封装成为一个 WebServiice，继而将 Web Application 所拥有的全部 APIs 划分若干个 Group。

所以，WebService 至少会有一个 Root Path，通过 ws.Path() 方法设置，例如：/user\_group，作为 Group 的 “根”。Group 下属的 APIs 都是 RootRoute（RootPath）下属的 SubRoute（SubPath）。

每个 Group 就是提供一项服务的 API 集合，每个 Group 会维护一个 Version。Group 的抽象是为了能够安全隔离的对各项服务进行敏捷迭代，当我们对一项服务进行升级时，只需要通过对特定版本号的更新来升级相关的 APIs，而不会影响到整个 Web Server。视实际情况而定，可能是若干个 APIs 分为一个 Group，也有可能一个 API 就是一个 Group。

### Container ###

Container 表示一个 Web Server（服务器），由多个 WebServices 组成，此外还包含了若干个 Filters（过滤器）、一个 http.ServeMux 多路复用器以及一个 dispatch。go-restful 如何在从 Container 开始将路由分发给各个 WebService，再由 WebService 分发给具体的 Handler 函数，这些都在 dispatch 中实现。

开发者根据需要创建 Container 实例之后，将 Container 加载到一个 http.Server 上运行。示例：

// 构建一个 WebService 实例。
    ws := new(restful.WebService)
    
    // 定义 Root Path。
    ws.Path("/users")
    
    // 定义一个 WebService 下属的 Route。
    ws.Route(ws.GET("/users").To(u.findAllUsers).
        Doc("get all users").
        Metadata(restfulspec.KeyOpenAPITags, tags).
        Writes([]User{}).
        Returns(200, "OK", []User{}))
    
    // 构建一个 Container 实例。
    container := restful.NewContainer()
    
    // 将 Container 加载到 http.Server 运行。
    server := &http.Server{Addr: ":8081", Handler: container}

### 过滤器（Filter） ###

go-restful 支持服务级、路由级的请求或响应过滤。开发者可以使用 Filter 来执行常规的日志记录、计量、验证、重定向、设置响应头部等工作。go-restful 提供了 3 个针对请求、响应的钩子（Hooks），此外，还可以实现自定义的 Filter。

每个 Filter 必须实现一个 FilterFunction：

func(req *restful.Request, resp *restful.Response, chain *restful.FilterChain)

并使用如下语句传递请求、响应对到下一个 Filter 或 RouteFunction：

chain.ProcessFilter(req, resp)

Container Filter：在注册 WebService 之前处理。

// 安装一个全局的 Filter 到 Default Container
    restful.Filter(globalLogging)

WebService Filter：路由 WebService 之前处理。

// 安装一个 WebService Filter
    ws.Filter(webserviceLogging).Filter(measureTime)

Route Filter：在调用 Router 相关的函数之前处理。

// 安装 2 个链式的 Route Filter
    ws.Route(ws.GET("/{user-id}").Filter(routeLogging).Filter(NewCountFilter().routeCounter))

OPTIONS Filter：使 WebService 可以响应 HTTP OPTIONS 请求。

Filter(OPTIONSFilter())

CORS Filter：是 WebService 可以响应 CORS 请求。

cors := CrossOriginResourceSharing{
        ExposeHeaders: []string{"X-My-Header"},
        CookiesAllowed: false,
        Container: DefaultContainer
    }
    
    Filter(cors.Filter)

### 响应编码（Response Encoding） ###

如果 HTTP Request 包含了 Accept-Encoding Header，那么 HTTP Response 就必须使用指定的编码格式进行压缩。go-restful 目前支持 zip 、deflate 这两种响应编码格式。

如果要为所有的响应启用它们：

restful.DefaultContainer.EnableContentEncoding(true)

同时，也可以通过创建一个 Filter 来实现自定义的响应编码过滤器，并将其安装到每一个 WebService 和 Route 上。

### 代码示例一 ###

下述示例实现了对 users 资源的 CURD API。实现的过程如下：

1.  定义 User resource。
2.  定义 User 的 Handlers。
3.  定义一个 User resource Register（资源注册器）
4.  在 User resource Register 内构造了 WebService 实例、定义了 User 的 URL RootPath /users、以及多个 SubPath 的 Routes。并且 HTTP Method、User Path（RootPath + SubPath）、Handlers 在 Routes 内建立映射关系。最后将 Routes 关联到 WebService、将 WebServices 关联到 Container。

package main
    
    import (
    	"log"
    	"net/http"
    
    	"github.com/emicklei/go-restful"
    )
    
    // This example has the same service definition as restful-user-resource
    // but uses a different router (CurlyRouter) that does not use regular expressions
    //
    // POST http://localhost:8080/users
    // <User><Id>1</Id><Name>Melissa Raspberry</Name></User>
    //
    // GET http://localhost:8080/users/1
    //
    // PUT http://localhost:8080/users/1
    // <User><Id>1</Id><Name>Melissa</Name></User>
    //
    // DELETE http://localhost:8080/users/1
    //
    
    type User struct {
    	Id, Name string
    }
    
    type UserResource struct {
    	// normally one would use DAO (data access object)
    	users map[string]User
    }
    
    func (u UserResource) Register(container *restful.Container) {
    	ws := new(restful.WebService)
    	ws.
    		Path("/users").
    		Consumes(restful.MIME_XML, restful.MIME_JSON).
    		Produces(restful.MIME_JSON, restful.MIME_XML) // you can specify this per route as well
    
    	ws.Route(ws.GET("/{user-id}").To(u.findUser))
    	ws.Route(ws.POST("").To(u.updateUser))
    	ws.Route(ws.PUT("/{user-id}").To(u.createUser))
    	ws.Route(ws.DELETE("/{user-id}").To(u.removeUser))
    
    	container.Add(ws)
    }
    
    // GET http://localhost:8080/users/1
    //
    func (u UserResource) findUser(request *restful.Request, response *restful.Response) {
    	id := request.PathParameter("user-id")
    	usr, ok := u.users[id]
    	if !ok {
    		response.AddHeader("Content-Type", "text/plain")
    		response.WriteErrorString(http.StatusNotFound, "User could not be found.")
    	} else {
    		response.WriteEntity(usr)
    	}
    }
    
    // POST http://localhost:8080/users
    // <User><Id>1</Id><Name>Melissa Raspberry</Name></User>
    //
    func (u *UserResource) updateUser(request *restful.Request, response *restful.Response) {
    	usr := new(User)
    	err := request.ReadEntity(&usr)
    	if err == nil {
    		u.users[usr.Id] = *usr
    		response.WriteEntity(usr)
    	} else {
    		response.AddHeader("Content-Type", "text/plain")
    		response.WriteErrorString(http.StatusInternalServerError, err.Error())
    	}
    }
    
    // PUT http://localhost:8080/users/1
    // <User><Id>1</Id><Name>Melissa</Name></User>
    //
    func (u *UserResource) createUser(request *restful.Request, response *restful.Response) {
    	usr := User{Id: request.PathParameter("user-id")}
    	err := request.ReadEntity(&usr)
    	if err == nil {
    		u.users[usr.Id] = usr
    		response.WriteHeaderAndEntity(http.StatusCreated, usr)
    	} else {
    		response.AddHeader("Content-Type", "text/plain")
    		response.WriteErrorString(http.StatusInternalServerError, err.Error())
    	}
    }
    
    // DELETE http://localhost:8080/users/1
    //
    func (u *UserResource) removeUser(request *restful.Request, response *restful.Response) {
    	id := request.PathParameter("user-id")
    	delete(u.users, id)
    }
    
    func main() {
    	wsContainer := restful.NewContainer()
    	wsContainer.Router(restful.CurlyRouter{})
    	u := UserResource{map[string]User{}}
    	u.Register(wsContainer)
    
    	log.Printf("start listening on localhost:8080")
    	server := &http.Server{Addr: ":8080", Handler: wsContainer}
    	log.Fatal(server.ListenAndServe())
    }

执行：

$ ./restful

客户端调用：

curl -X POST -v -i http://127.0.0.1:8080/users \
    -H 'Content-type: application/json' \
    -H 'Accept: application/xml' \
    -d '{"Id": "1", "Name": "fanguiju"}'
    
    curl -X GET -v -i http://127.0.0.1:8080/users/1

### 代码示例二 ###

package main
    
    import (
    	"io"
    	"log"
    	"net/http"
    
    	"github.com/emicklei/go-restful"
    	swagger "github.com/emicklei/go-restful-swagger12"
    )
    
    type UserResource struct{}
    
    func (u UserResource) result(request *restful.Request, response *restful.Response) {
    	io.WriteString(response.ResponseWriter, "this would be a normal response")
    }
    
    func (UserResource) SwaggerDoc() map[string]string {
    	return map[string]string{
    		"":         "Address doc",
    		"country":  "Country doc",
    		"postcode": "PostCode doc",
    	}
    }
    
    func (u UserResource) RegisterTo(container *restful.Container) {
    	ws := new(restful.WebService)
    	ws.Path("/user").Consumes("*/*").Produces("*/*")
    
    	ws.Route(ws.GET("/{id}").
    		To(u.result).
    		Doc("方法描述：获取用户").
    		Param(ws.PathParameter("id", "参数描述:用户ID").DataType("string")).
    		Param(ws.QueryParameter("name", "用户名称").DataType("string")).
    		Param(ws.HeaderParameter("token", "访问令牌").DataType("string")).
    		Do(returns200, returns500))
    	ws.Route(ws.POST("").To(u.result))
    	ws.Route(ws.PUT("/{id}").To(u.result))
    	ws.Route(ws.DELETE("/{id}").To(u.result))
    
    	container.Add(ws)
    }
    
    func returns200(b *restful.RouteBuilder) {
    	b.Returns(http.StatusOK, "OK", "success")
    }
    
    func returns500(b *restful.RouteBuilder) {
    	b.Returns(http.StatusInternalServerError, "Bummer, something went wrong", nil)
    }
    
    func main() {
    	wsContainer := restful.NewContainer()
    
    	// 跨域过滤器
    	cors := restful.CrossOriginResourceSharing{
    		ExposeHeaders:  []string{"X-My-Header"},
    		AllowedHeaders: []string{"Content-Type", "Accept"},
    		AllowedMethods: []string{"GET", "POST"},
    		CookiesAllowed: false,
    		Container:      wsContainer}
    	wsContainer.Filter(cors.Filter)
    
    	// Add container filter to respond to OPTIONS
    	wsContainer.Filter(wsContainer.OPTIONSFilter)
    
    	config := swagger.Config{
    		WebServices:    restful.DefaultContainer.RegisteredWebServices(), // you control what services are visible
    		WebServicesUrl: "http://localhost:8080",
    		ApiPath:        "/apidocs.json",
    		ApiVersion:     "V1.0",
    		// Optionally, specify where the UI is located
    		SwaggerPath:     "/apidocs/",
    		SwaggerFilePath: "D:/gowork/src/doublegao/experiment/restful/dist"}
    	swagger.RegisterSwaggerService(config, wsContainer)
    	swagger.InstallSwaggerService(config)
    
    	u := UserResource{}
    	u.RegisterTo(wsContainer)
    
    	log.Print("start listening on localhost:8080")
    	server := &http.Server{Addr: ":8080", Handler: wsContainer}
    	defer server.Close()
    	log.Fatal(server.ListenAndServe())
    
    }

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