什麼是REST跟RESTful?

Update(2008/5): 事隔一年多,我對於 Rails 如何應用 RESTful 這個概念有完全不同的切入角度,詳見 Practical Rails2 投影片。

Ruby on Rails 1.2 的一個重要進展是 RESTful,在了解怎麼用之前,我們要先了解什麼是 REST(Representational State Transfer)?

什麼是REST?

REST 是一種分散式超媒體系統(如WWW)的軟體架構風格,你可以想像它是一個良好設計的Web應用程式規則: 一組網路Web頁面(虛擬的狀態機器),其中 Client 透過點選超連結(狀態變換),結果是下個Web頁面(表示應用程式的下一個狀態)。

REST 所描述的網路系統包括三個部份:

  • data elements (resource, resource identifier, representation)
  • connectors (client, server, cache, resolver, tunnel)
  • components (origin server, gateway, proxy, user agent)
  • 幾個重點:

  • Data elements 由標準化介面存取
  • Components 透過介面傳輸 資源表徵 (representations of resources) 來溝通,而不是直接操作資源本身。
  • Connectors 提供 component 的抽象介面來溝通,隱藏溝通機制的實作細節。
  • Components 使用 connectors 來存取,connectors 提供資源的存取或居中。
  • 所有來自 connector 的 requests 必須包含所有必要的資訊來了解該 request,不需要依靠之前的request (即 stateless)
  • 嚴格來說REST符合以下幾個條件:

  • 應用程式的狀態跟功能拆成 resources
  • 每個 resource 使用獨一無二用來當作超連結的通用定位語法(在WWW中即URI)
  • 所有 resources 共用一致的介面在 client 跟 resource 之間轉換狀態,包括:
    • 一組有限的良好定義操作 well-defined operations (在HTTP中即 GET/POST/PUT/DELETE)
    • 一組有限的內容格式 content types,也許包括 可執行的程式碼 code-on-demand (在WWW中即Javascript)
  • 這種通訊協定 protocol (在WWW中即用HTTP) 包含以下特色:
    • 使用者端/伺服器端 Client/Server
    • 狀態無關 Stateless
    • 可以快取 Cacheable
    • 分層的 Layered
  • 符合 REST principles 的系統稱做 RESTful。 

    一般來說REST這個詞彙常被用來描述任何使用XML (or YAML, JSON, plain text) 的簡單介面,而不須靠其他機制(如SOAP)。另外 REST 雖然是個來自 WWW 的架構概念(比WWW晚),但是這兩者並不是綁在一起,有可能設計一個大型軟體系統符合REST但是不用HTTP協定也不需跟WWW互動,也有可能設計一個簡單的 XML+HTTP 界面使用 RPC model 而不符合 REST principles。

    Resources

    REST的一個最重要的觀念就是 resources (特定資訊的資源),每一個 resource 由一個 global identifier (即URI)所表示。為了操作這些  resources,網路的 components (即 clients 跟servers) 透過標準化的介面 (即HTTP) 來溝通並交換這些 resources 的 representations (即實際上傳達資訊的文件).

    任意數量的 connectors (如clients, servers, caches, tunnels等) 可以居中 request,但是都不可以 “seeing past” (不需要其他 layer層)。這樣的應用程式跟一個 resource 互動根據兩件事情: resource的URI 跟 要做的動作  – 它不需要知道是否有  caches, proxies, gateways, firewalls, tunnels, 或其他任何藏在sever之間的東西。這個應用程式只需要知道資訊的格式 (representation),通常是 HTML或 XML 或圖片什麼的。

    REST 有什麼優點?

    • 支援快取 caching 將改善反應時間跟server的負載能力。
    • 因為不必維持連結狀態,大大改善 server 的 scalability 能力。這表示不同server可以處理同一串 requests。
    • 一個瀏覽器就可以存取任一應用程式跟資源,client 端不需使用別的軟體。
    • 在HTTP之上不依存其他機制跟軟體。
    • 跟其他連結方式相比(如RPC),可以提供相等的功能。
    • 不需要其他的 discovery 機制,因為使用超連結了。
    • 提供比RPC更好的長期相容性,因為 :
    • 如同HTML這種文件具有後前及向後的相容能力
    • 支援新的內容格式不需要丟掉舊的

    另外比起RPC-style,URL command line 有極佳的 human-friendly 優點,容易 discovered/ transmitted /scripted/bookmarked 一個 URL。請參考 The Beauty of REST 跟 Tangled in the Threads 的優點介紹。

    跟 RPC 的比較

    跟 REST Web 應用程式對比的就是 RPC (Remote procedure call,實作上有XML-RPC或SOAP等) 了。RPC 應用程式曝露一或多個網路物件,每個有特定的 functions 可以呼叫。在 client 與物件溝通之前,它必須知道這個物件的知識來操作。

    REST 的設計限制了 resource 的面向,它定義了介面  (動詞 verbs 跟內容型別 content types),導致比RPC更少的型別,但是更多的resource identifiers (名詞nouns)。REST 的設計尋求定義一組 resources 讓 Clients 可以一致性的互動,而且提供超連結在資源之間可以瀏覽,而不需要了解整個 resources 的知識 。Server 提供的表單 forms 也可以被用在 RESTful 的環境來描述 clients 如何建構 URL 來跟特定的resource做溝通。

    這張圖指出了REST的三位一體 : Nouns, 有限的 Verbs 跟 Content Types。

    需注意的是,根據不同的用法要求跟效率,在不同的應用程式環境中,該使用哪種架構仍有很大討論的空間跟爭議(SOAP的支持者認為REST仍有其侷限,只適合簡單的應用)。REST的重要性在於它有個目前最成功的大型軟體架構應用: Wide World Web。RESTful 是 Web 的天性,也是讓 Web 成功的原因,因此 RESTful 的支持者認為使用 RESTful 架構就是 Web上最好的方法來做到有擴充性(scalable),彈性跟有威力的應用程式。在有這麼多複雜的RPC技術之後,REST因其簡單又有威力的架構近來越來越受到矚目跟重視。

    舉例

    一個 RPC 應用程式可能會定義以下的操作:

    getUser()
    addUser()
    removeUser()
    updateUser()
    getLocation()
    addLocation()
    removeLocation()
    updateLocation()
    listUsers()
    listLocations()
    findLocation()
    findUser()

    Client 的程式碼可能會這樣存取:

    exampleAppObject = new ExampleApp(“example.com:1234″)
    exampleAppObject.getUser()

    在 REST中,重點在 resources(或稱作 nouns)的多樣性,比如說可能有以下的用法:

    example.com/users/
    example.com/users/{user} (one for each user)
    example.com/findUserForm
    example.com/locations/
    example.com/locations/{location} (one for each location)
    example.com/findLocationForm

    Client 的程式碼可能這樣存取:

    userResource = new Resource(http://example.com/users/001)
    userResource.get()

    每個 resource 擁有自己的識別名詞,而 Clients 從單一 resource 開始瀏覽,透過標準操作走訪 resource ,如 GET 下載,PUT更新,DELETE刪除,POST新增,注意到每個物件有自己的URL,而且可以容易被快取,複製跟書籤化(bookmarked)。

    參考資源

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