Django REST framework

Web应用模式

在开发Web应用中，有两种应用模式：

• 前后端不分离
• 前后端分

1 前后端不分离

在前后端不分离的应用模式中，前端页面看到的效果都是由后端控制，由后端渲染页面或重定向，也就是后端需要控制前端的展示，前端与后端的耦合度很高。

这种应用模式比较适合纯网页应用，但是当后端对接App时，App可能并不需要后端返回一个HTML网页，而仅仅是数据本身，所以后端原本返回网页的接口不再适用于前端App应用，为了对接App后端还需再开发一套接口。

2 前后端分离

在前后端分离的应用模式中，后端仅返回前端所需的数据，不再渲染HTML页面，不再控制前端的效果。至于前端用户看到什么效果，从后端请求的数据如何加载到前端中，都由前端自己决定，网页有网页的处理方式，App有App的处理方式，但无论哪种前端，所需的数据基本相同，后端仅需开发一套逻辑对外提供数据即可。

在前后端分离的应用模式中 ，前端与后端的耦合度相对较低。

在前后端分离的应用模式中，我们通常将后端开发的每个视图都称为一个接口，或者API，前端通过访问接口来对数据进行增删改查。

RESTful设计方法

1. 域名

应该尽量将API部署在专用域名之下。

https://api.example.com

如果确定API很简单，不会有进一步扩展，可以考虑放在主域名下。

https://example.org/api/

2. 版本（Versioning）

应该将API的版本号放入URL。

http://www.example.com/app/1.0/foo

http://www.example.com/app/1.1/foo

http://www.example.com/app/2.0/foo

另一种做法是，将版本号放在HTTP头信息中，但不如放入URL方便和直观。Github采用这种做法。

因为不同的版本，可以理解成同一种资源的不同表现形式，所以应该采用同一个URL。版本号可以在HTTP请求头信息的Accept字段中进行区分（参见Versioning REST Services）：

Accept: vnd.example-com.foo+json; version=1.0

Accept: vnd.example-com.foo+json; version=1.1

Accept: vnd.example-com.foo+json; version=2.0

3. 路径（Endpoint）

路径又称"终点"（endpoint），表示API的具体网址，每个网址代表一种资源（resource）

(1) 资源作为网址，只能有名词，不能有动词，而且所用的名词往往与数据库的表名对应。

举例来说，以下是不好的例子:

/getProducts
/listOrders
/retreiveClientByOrder?orderId=1

对于一个简洁结构，你应该始终用名词。 此外，利用的HTTP方法可以分离网址中的资源名称的操作。

GET /products ：将返回所有产品清单
POST /products ：将产品新建到集合
GET /products/4 ：将获取产品 4
PATCH（或）PUT /products/4 ：将更新产品 4

(2) API中的名词应该使用复数。无论子资源或者所有资源。

举例来说，获取产品的API可以这样定义

获取单个产品：http://127.0.0.1:8080/AppName/rest/products/1
获取所有产品: http://127.0.0.1:8080/AppName/rest/products

3. HTTP动词

对于资源的具体操作类型，由HTTP动词表示。

常用的HTTP动词有下面四个（括号里是对应的SQL命令）。

• GET（SELECT）：从服务器取出资源（一项或多项）。
• POST（CREATE）：在服务器新建一个资源。
• PUT（UPDATE）：在服务器更新资源（客户端提供改变后的完整资源）。
• DELETE（DELETE）：从服务器删除资源。

还有三个不常用的HTTP动词。

• PATCH（UPDATE）：在服务器更新(更新)资源（客户端提供改变的属性）。
• HEAD：获取资源的元数据。
• OPTIONS：获取信息，关于资源的哪些属性是客户端可以改变的。

下面是一些例子。

GET /zoos：列出所有动物园
POST /zoos：新建一个动物园（上传文件）
GET /zoos/ID：获取某个指定动物园的信息
PUT /zoos/ID：更新某个指定动物园的信息（提供该动物园的全部信息）
PATCH /zoos/ID：更新某个指定动物园的信息（提供该动物园的部分信息）
DELETE /zoos/ID：删除某个动物园
GET /zoos/ID/animals：列出某个指定动物园的所有动物
DELETE /zoos/ID/animals/ID：删除某个指定动物园的指定动物

4. 过滤信息（Filtering）

如果记录数量很多，服务器不可能都将它们返回给用户。API应该提供参数，过滤返回结果。

下面是一些常见的参数。

?limit=10：指定返回记录的数量
?offset=10：指定返回记录的开始位置。
?page=2&per_page=100：指定第几页，以及每页的记录数。
?sortby=name&order=asc：指定返回结果按照哪个属性排序，以及排序顺序。
?animal_type_id=1：指定筛选条件

参数的设计允许存在冗余，即允许API路径和URL参数偶尔有重复。比如，GET /zoos/ID/animals 与 GET /animals?zoo_id=ID 的含义是相同的。

6. 状态码（Status Codes）

服务器向用户返回的状态码和提示信息，常见的有以下一些（方括号中是该状态码对应的HTTP动词）。

• 200 OK - [GET]：服务器成功返回用户请求的数据
• 201 CREATED - [POST/PUT/PATCH]：用户新建或修改数据成功。
• 202 Accepted - [*]：表示一个请求已经进入后台排队（异步任务）
• 204 NO CONTENT - [DELETE]：用户删除数据成功。
• 400 INVALID REQUEST - [POST/PUT/PATCH]：用户发出的请求有错误，服务器没有进行新建或修改数据的操作
• 401 Unauthorized - [*]：表示用户没有权限（令牌、用户名、密码错误）。
• 403 Forbidden - [*] 表示用户得到授权（与401错误相对），但是访问是被禁止的。
• 404 NOT FOUND - [*]：用户发出的请求针对的是不存在的记录，服务器没有进行操作，该操作是幂等的。
• 406 Not Acceptable - [GET]：用户请求的格式不可得（比如用户请求JSON格式，但是只有XML格式）。
• 410 Gone -[GET]：用户请求的资源被永久删除，且不会再得到的。
• 422 Unprocesable entity - [POST/PUT/PATCH] 当创建一个对象时，发生一个验证错误。
• 500 INTERNAL SERVER ERROR - [*]：服务器发生错误，用户将无法判断发出的请求是否成功。

7. 错误处理（Error handling）

如果状态码是4xx，服务器就应该向用户返回出错信息。一般来说，返回的信息中将error作为键名，出错信息作为键值即可。

{
    error: "Invalid API key"
}

8. 返回结果

针对不同操作，服务器向用户返回的结果应该符合以下规范。

9. 其他

    GET /collection：返回资源对象的列表（数组）
    GET /collection/resource：返回单个资源对象
    POST /collection：返回新生成的资源对象
    PUT /collection/resource：返回完整的资源对象
    PATCH /collection/resource：返回完整的资源对象
    DELETE /collection/resource：返回一个空文档

服务器返回的数据格式，应该尽量使用JSON，避免使用XML。

使用Django开发REST 接口

我们以在Django框架中使用的图书英雄案例来写一套支持图书数据增删改查的REST API接口，来理解REST API的开发。

在此案例中，前后端均发送JSON格式数据。

测试

# views.py

from datetime import datetime

class BooksAPIVIew(View):
    """
    查询所有图书、增加图书
    """
    def get(self, request):
        """
        查询所有图书
        路由：GET /books/
        """
        queryset = BookInfo.objects.all()
        book_list = []
        for book in queryset:
            book_list.append({
                'id': book.id,
                'btitle': book.btitle,
                'bpub_date': book.bpub_date,
                'bread': book.bread,
                'bcomment': book.bcomment,
                'image': book.image.url if book.image else ''
            })
        return JsonResponse(book_list, safe=False)

    def post(self, request):
        """
        新增图书
        路由：POST /books/ 
        """
        json_bytes = request.body
        json_str = json_bytes.decode()
        book_dict = json.loads(json_str)

        # 此处详细的校验参数省略

        book = BookInfo.objects.create(
            btitle=book_dict.get('btitle'),
            bpub_date=datetime.strptime(book_dict.get('bpub_date'), '%Y-%m-%d').date()
        )

        return JsonResponse({
            'id': book.id,
            'btitle': book.btitle,
            'bpub_date': book.bpub_date,
            'bread': book.bread,
            'bcomment': book.bcomment,
            'image': book.image.url if book.image else ''
        }, status=201)


class BookAPIView(View):
    def get(self, request, pk):
        """
        获取单个图书信息
        路由： GET  /books/<pk>/
        """
        try:
            book = BookInfo.objects.get(pk=pk)
        except BookInfo.DoesNotExist:
            return HttpResponse(status=404)

        return JsonResponse({
            'id': book.id,
            'btitle': book.btitle,
            'bpub_date': book.bpub_date,
            'bread': book.bread,
            'bcomment': book.bcomment,
            'image': book.image.url if book.image else ''
        })

    def put(self, request, pk):
        """
        修改图书信息
        路由： PUT  /books/<pk>
        """
        try:
            book = BookInfo.objects.get(pk=pk)
        except BookInfo.DoesNotExist:
            return HttpResponse(status=404)

        json_bytes = request.body
        json_str = json_bytes.decode()
        book_dict = json.loads(json_str)

        # 此处详细的校验参数省略

        book.btitle = book_dict.get('btitle')
        book.bpub_date = datetime.strptime(book_dict.get('bpub_date'), '%Y-%m-%d').date()
        book.save()

        return JsonResponse({
            'id': book.id,
            'btitle': book.btitle,
            'bpub_date': book.bpub_date,
            'bread': book.bread,
            'bcomment': book.bcomment,
            'image': book.image.url if book.image else ''
        })

    def delete(self, request, pk):
        """
        删除图书
        路由： DELETE /books/<pk>/
        """
        try:
            book = BookInfo.objects.get(pk=pk)
        except BookInfo.DoesNotExist:
            return HttpResponse(status=404)

        book.delete()

        return HttpResponse(status=204)

# urls.py

urlpatterns = [
    url(r'^books/$', views.BooksAPIVIew.as_view()),
    url(r'^books/(?P<pk>d+)/$', views.BookAPIView.as_view())
]

使用Postman测试上述接口

1） 获取所有图书数据

GET 方式访问 http://127.0.0.1:8000/books/， 返回状态码200，数据如下

[
    {
        "id": 1,
        "btitle": "射雕英雄传",
        "bpub_date": "1980-05-01",
        "bread": 12,
        "bcomment": 34,
        "image": ""
    },
    {
        "id": 2,
        "btitle": "天龙八部",
        "bpub_date": "1986-07-24",
        "bread": 36,
        "bcomment": 40,
        "image": ""
    },
    {
        "id": 3,
        "btitle": "笑傲江湖",
        "bpub_date": "1995-12-24",
        "bread": 20,
        "bcomment": 80,
        "image": ""
    },
    {
        "id": 4,
        "btitle": "雪山飞狐",
        "bpub_date": "1987-11-11",
        "bread": 58,
        "bcomment": 24,
        "image": ""
    },
    {
        "id": 5,
        "btitle": "西游记",
        "bpub_date": "1988-01-01",
        "bread": 10,
        "bcomment": 10,
        "image": "booktest/xiyouji.png"
    },
    {
        "id": 6,
        "btitle": "水浒传",
        "bpub_date": "1992-01-01",
        "bread": 10,
        "bcomment": 11,
        "image": ""
    },
    {
        "id": 7,
        "btitle": "红楼梦",
        "bpub_date": "1990-01-01",
        "bread": 0,
        "bcomment": 0,
        "image": ""
    }
]

2）获取单一图书数据

GET 访问 http://127.0.0.1:8000/books/5/ ，返回状态码200， 数据如下

{
    "id": 5,
    "btitle": "西游记",
    "bpub_date": "1988-01-01",
    "bread": 10,
    "bcomment": 10,
    "image": "booktest/xiyouji.png"
}

GET 访问http://127.0.0.1:8000/books/100/，返回状态码404

3）新增图书数据

POST 访问http://127.0.0.1:8000/books/，发送JSON数据：

{
    "btitle": "三国演义",
    "bpub_date": "1990-02-03"
}

返回状态码201，数据如下

{
    "id": 8,
    "btitle": "三国演义",
    "bpub_date": "1990-02-03",
    "bread": 0,
    "bcomment": 0,
    "image": ""
}

4）修改图书数据

PUT 访问http://127.0.0.1:8000/books/8/，发送JSON数据：

{
    "btitle": "三国演义（第二版）",
    "bpub_date": "1990-02-03"
}

返回状态码200，数据如下

{
    "id": 8,
    "btitle": "三国演义（第二版）",
    "bpub_date": "1990-02-03",
    "bread": 0,
    "bcomment": 0,
    "image": ""
}

5）删除图书数据

DELETE 访问http://127.0.0.1:8000/books/8/，返回204状态码

明确REST接口开发的核心任务

分析一下上节的案例，可以发现，在开发REST API接口时，视图中做的最主要有三件事：

• 将请求的数据（如JSON格式）转换为模型类对象
• 操作数据库
• 将模型类对象转换为响应的数据（如JSON格式）

序列化Serialization

维基百科中对于序列化的定义：

序列化（serialization）在计算机科学的资料处理中，是指将数据结构或物件状态转换成可取用格式（例如存成档案，存于缓冲，或经由网络中传送），以留待后续在相同或另一台计算机环境中，能恢复原先状态的过程。依照序列化格式重新获取字节的结果时，可以利用它来产生与原始物件相同语义的副本。对于许多物件，像是使用大量参照的复杂物件，这种序列化重建的过程并不容易。面向对象中的物件序列化，并不概括之前原始物件所关联的函式。这种过程也称为物件编组（marshalling）。从一系列字节提取数据结构的反向操作，是反序列化（也称为解编组, deserialization, unmarshalling）。

序列化在计算机科学中通常有以下定义:

​ 在数据储存与传送的部分是指将一个对象)存储至一个储存媒介，例如档案或是记亿体缓冲等，或者透过网络传送资料时进行编码的过程，可以是字节或是XML等格式。而字节的或XML编码格式可以还原完全相等的对象)。这程序被应用在不同应用程序之间传送对象)，以及服务器将对象)储存到档案或数据库。相反的过程又称为反序列化。

简而言之，我们可以将序列化理解为：

将程序中的一个数据结构类型转换为其他格式（字典、JSON、XML等），例如将Django中的模型类对象装换为JSON字符串，这个转换过程我们称为序列化。

如：

queryset = BookInfo.objects.all()
book_list = []
# 序列化
for book in queryset:
    book_list.append({
        'id': book.id,
        'btitle': book.btitle,
        'bpub_date': book.bpub_date,
        'bread': book.bread,
        'bcomment': book.bcomment,
        'image': book.image.url if book.image else ''
    })
return JsonResponse(book_list, safe=False)

反之，将其他格式（字典、JSON、XML等）转换为程序中的数据，例如将JSON字符串转换为Django中的模型类对象，这个过程我们称为反序列化。

如：

json_bytes = request.body
json_str = json_bytes.decode()

# 反序列化
book_dict = json.loads(json_str)
book = BookInfo.objects.create(
    btitle=book_dict.get('btitle'),
    bpub_date=datetime.strptime(book_dict.get('bpub_date'), '%Y-%m-%d').date()
)

我们可以看到，在开发REST API时，视图中要频繁的进行序列化与反序列化的编写。

总结

在开发REST API接口时，我们在视图中需要做的最核心的事是：

• 将数据库数据序列化为前端所需要的格式，并返回；

• 将前端发送的数据反序列化为模型类对象，并保存到数据库中。