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Python实现的Flask一个RESTful API 服务器端测试

程序员文章站 2022-05-02 23:45:45
REST已经成为web services和APIs的标准架构，很多APP的架构基本上是使用RESTful的形式了。 首先介绍： REST的六个特性： Client-S...

REST已经成为web services和APIs的标准架构，很多APP的架构基本上是使用RESTful的形式了。

首先介绍：

REST的六个特性：

  • Client-Server：服务器端与客户端分离。
  • Stateless（无状态）：每次客户端请求必需包含完整的信息，换句话说，每一次请求都是独立的。
  • Cacheable（可缓存）：服务器端必需指定哪些请求是可以缓存的。
  • Layered System（分层结构）：服务器端与客户端通讯必需标准化，服务器的变更并不会影响客户端。
  • Uniform Interface（统一接口）：客户端与服务器端的通讯方法必需是统一的。
  • Code on demand（按需执行代码？）：服务器端可以在上下文中执行代码或者脚本？

    RESTful web service的样子

    REST架构就是为了HTTP协议设计的。RESTful web services的核心概念是管理资源。资源是由URIs来表示，客户端使用HTTP当中的'POST, OPTIONS, GET, PUT, DELETE'等方法发送请求到服务器，改变相应的资源状态。

    HTTP请求方法通常也十分合适去描述操作资源的动作：

    HTTP方法 动作 例子
    GET 获取资源信息

    http://example.com/api/orders

    （检索订单清单）
    GET 获取资源信息

    http://example.com/api/orders/123

    （检索订单 #123）
    POST 创建一个次的资源

    http://example.com/api/orders

    （使用带数据的请求，创建一个新的订单）
    PUT 更新一个资源

    http://example.com/api/orders/123

    （使用带数据的请求，更新#123订单）
    DELETE 删除一个资源

    http://example.com/api/orders/123

    删除订单#123

    REST请求并不需要特定的数据格式，通常使用JSON作为请求体，或者URL的查询参数的一部份。


    设计一个简单的web service

    下面的任务将会练习设计以REST准则为指引，通过不同的请求方法操作资源，标识资源的例子。

    我们将写一个To Do List 应用，并且设计一个web service。

    第一步，规划一个根URL，例如：

    http://[hostname]/todo/api/v1.0/

    上面的URL包括了应用程序的名称、API版本，这是十分有用的，既提供了命名空间的划分，同时又与其它系统区分开来。版本号在升级新特性时十分有用，当一个新功能特性增加在新版本下面时，并不影响旧版本。

    第二步，规划资源的URL，这个例子十分简单，只有任务清单。

    规划如下：

    HTTP方法 URI 动作
    GET http://[hostname]/todo/api/v1.0/tasks 检索任务清单
    GET http://[hostname]/todo/api/v1.0/tasks/[task_id] 检索一个任务
    POST http://[hostname]/todo/api/v1.0/tasks 创建一个新任务
    PUT http://[hostname]/todo/api/v1.0/tasks/[task_id] 更新一个已存在的任务
    DELETE http://[hostname]/todo/api/v1.0/tasks/[task_id] 删除一个任务

    我们定义任务清单有以下字段：

    • id:唯一标识。整型。
    • title:简短的任务描述。字符串型。
    • description:完整的任务描述。文本型。
    • done:任务完成状态。布尔值型。

      以上基本完成了设计部份，接下来我们将会实现它！


      使用Python 和 Flask实现RESTful services

      使用Flask建立web services超级简单。

      当然，也有很多Flask extensions可以帮助建立RESTful services，但是这个例实在太简单了，不需要使用任何扩展。

      这个web service提供增加，删除、修改任务清单，所以我们需要将任务清单存储起来。最简单的做法就是使用小型的数据库，但是数据库并不是本文涉及太多的。可以参考原文作者的完整教程。Flask Mega-Tutorial series

      在这里例子我们将任务清单存储在内存中，这样只能运行在单进程和单线程中，这样是不适合作为生产服务器的，若非就必需使用数据库了。

      现在我们准备实现第一个web service的入口点：

      #!flask/bin/python
from flask import Flask, jsonify
app = Flask(__name__)
tasks = [
    {
        'id': 1,
        'title': u'Buy groceries',
        'description': u'Milk, Cheese, Pizza, Fruit, Tylenol', 
        'done': False
    },
    {
        'id': 2,
        'title': u'Learn Python',
        'description': u'Need to find a good Python tutorial on the web', 
        'done': False
    }
]

@app.route('/todo/api/v1.0/tasks', methods=['GET'])
def get_tasks():
    return jsonify({'tasks': tasks})

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

      正如您所见，并没有改变太多代码。我们将任务清单存储在list内（内存），list存放两个非常简单的数组字典。每个实体就是我们上面定义的字段。

      而 index 入口点有一个get_tasks函数与/todo/api/v1.0/tasksURI关联，只接受http的GET方法。

      这个响应并非一般文本，是JSON格式的数据，是经过Flask框架的jsonify模块格式化过的数据。

      使用浏览器去测试web service并不是一个好的办法，因为要创建不同类弄的HTTP请求，事实上，我们将使用curl命令行。如果没有安装curl，快点去安装一个。

      像刚才一样运行app.py。

      打开一个终端运行以下命令：

      $ curl -i http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: application/json
Content-Length: 294
Server: Werkzeug/0.8.3 Python/2.7.3
Date: Mon, 20 May 2013 04:53:53 GMT
{
  "tasks": [
    {
      "description": "Milk, Cheese, Pizza, Fruit, Tylenol",
      "done": false,
      "id": 1,
      "title": "Buy groceries"
    },
    {
      "description": "Need to find a good Python tutorial on the web",
      "done": false,
      "id": 2,
      "title": "Learn Python"
    }
  ]
}

      这样就调用了一个RESTful service方法！

      现在，我们写第二个版本的GET方法获取特定的任务。获取单个任务：

      from flask import abort
@app.route('/todo/api/v1.0/tasks/', methods=['GET'])
def get_task(task_id):
    task = filter(lambda t: t['id'] == task_id, tasks)
    if len(task) == 0:
        abort(404)
    return jsonify({'task': task[0]})

      第二个函数稍稍复杂了一些。任务的id包含在URL内，Flask将task_id参数传入了函数内。

      通过参数，检索tasks数组。如果参数传过来的id不存在于数组内，我们需要返回错误代码404，按照HTTP的规定，404意味着是"Resource Not Found"，资源未找到。

      如果找到任务在内存数组内，我们通过jsonify模块将字典打包成JSON格式，并发送响应到客户端上。就像处理一个实体字典一样。

      试试使用curl调用：

      $ curl -i http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks/2
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: application/json
Content-Length: 151
Server: Werkzeug/0.8.3 Python/2.7.3
Date: Mon, 20 May 2013 05:21:50 GMT
{
  "task": {
    "description": "Need to find a good Python tutorial on the web",
    "done": false,
    "id": 2,
    "title": "Learn Python"
  }
}
$ curl -i http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks/3
HTTP/1.0 404 NOT FOUND
Content-Type: text/html
Content-Length: 238
Server: Werkzeug/0.8.3 Python/2.7.3
Date: Mon, 20 May 2013 05:21:52 GMT

      Not Found

      The requested URL was not found on the server.

      If you entered the URL manually please check your spelling and try again.

      当我们请求#2 id的资源时，可以获取，但是当我们请求#3的资源时返回了404错误。并且返回了一段奇怪的HTML错误，而不是我们期望的JSON，这是因为Flask产生了默认的404响应。客户端需要收到的都是JSON的响应，因此我们需要改进404错误处理：

      from flask import make_response

@app.errorhandler(404)
def not_found(error):
    return make_response(jsonify({'error': 'Not found'}), 404)

      这样我们就得到了友好的API错误响应：

      $ curl -i http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks/3
HTTP/1.0 404 NOT FOUND
Content-Type: application/json
Content-Length: 26
Server: Werkzeug/0.8.3 Python/2.7.3
Date: Mon, 20 May 2013 05:36:54 GMT
{
  "error": "Not found"
}

      接下来我们实现POST方法，插入一个新的任务到数组中：

      from flask import request
@app.route('/todo/api/v1.0/tasks', methods=['POST'])
def create_task():
    if not request.json or not 'title' in request.json:
        abort(400)
    task = {
        'id': tasks[-1]['id'] + 1,
        'title': request.json['title'],
        'description': request.json.get('description', ""),
        'done': False
    }
    tasks.append(task)
    return jsonify({'task': task}), 201

      request.json里面包含请求数据，如果不是JSON或者里面没有包括title字段，将会返回400的错误代码。

      当创建一个新的任务字典，使用最后一个任务id数值加1作为新的任务id（最简单的方法产生一个唯一字段）。这里允许不带description字段，默认将done字段值为False。

      将新任务附加到tasks数组里面，并且返回客户端201状态码和刚刚添加的任务内容。HTTP定义了201状态码为“Created”。

      测试上面的新功能：

      $ curl -i -H "Content-Type: application/json" -X POST -d '{"title":"Read a book"}' http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks
HTTP/1.0 201 Created
Content-Type: application/json
Content-Length: 104
Server: Werkzeug/0.8.3 Python/2.7.3
Date: Mon, 20 May 2013 05:56:21 GMT
{
  "task": {
    "description": "",
    "done": false,
    "id": 3,
    "title": "Read a book"
  }
}

      注意：如果使用原生版本的curl命令行提示符，上面的命令会正确执行。如果是在Windows下使用Cygwin bash版本的curl，需要将body部份添加双引号：

      curl -i -H "Content-Type: application/json" -X POST -d "{"""title""":"""Read a book"""}" http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks

      基本上在Windows中需要使用双引号包括body部份在内，而且需要三个双引号转义序列。

      完成上面的事情，就可以看到更新之后的list数组内容：

      $ curl -i http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: application/json
Content-Length: 423
Server: Werkzeug/0.8.3 Python/2.7.3
Date: Mon, 20 May 2013 05:57:44 GMT

{
  "tasks": [
    {
      "description": "Milk, Cheese, Pizza, Fruit, Tylenol",
      "done": false,
      "id": 1,
      "title": "Buy groceries"
    },
    {
      "description": "Need to find a good Python tutorial on the web",
      "done": false,
      "id": 2,
      "title": "Learn Python"
    },
    {
      "description": "",
      "done": false,
      "id": 3,
      "title": "Read a book"
    }
  ]
}

      剩余的两个函数如下：

      @app.route('/todo/api/v1.0/tasks/', methods=['PUT'])
def update_task(task_id):
    task = filter(lambda t: t['id'] == task_id, tasks)
    if len(task) == 0:
        abort(404)
    if not request.json:
        abort(400)
    if 'title' in request.json and type(request.json['title']) != unicode:
        abort(400)
    if 'description' in request.json and type(request.json['description']) is not unicode:
        abort(400)
    if 'done' in request.json and type(request.json['done']) is not bool:
        abort(400)
    task[0]['title'] = request.json.get('title', task[0]['title'])
    task[0]['description'] = request.json.get('description', task[0]['description'])
    task[0]['done'] = request.json.get('done', task[0]['done'])
    return jsonify({'task': task[0]})

@app.route('/todo/api/v1.0/tasks/', methods=['DELETE'])
def delete_task(task_id):
    task = filter(lambda t: t['id'] == task_id, tasks)
    if len(task) == 0:
        abort(404)
    tasks.remove(task[0])
    return jsonify({'result': True})

      delete_task函数没什么太特别的。update_task函数需要检查所输入的参数，防止产生错误的bug。确保是预期的JSON格式写入数据库里面。

      测试将任务#2的done字段变更为done状态：

      $ curl -i -H "Content-Type: application/json" -X PUT -d '{"done":true}' http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks/2
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: application/json
Content-Length: 170
Server: Werkzeug/0.8.3 Python/2.7.3
Date: Mon, 20 May 2013 07:10:16 GMT

{
  "task": [
    {
      "description": "Need to find a good Python tutorial on the web",
      "done": true,
      "id": 2,
      "title": "Learn Python"
    }
  ]
}

       

      改进Web Service接口

      当前我们还有一个问题，客户端有可能需要从返回的JSON中重新构造URI，如果将来加入新的特性时，可能需要修改客户端。（例如新增版本。）

      我们可以返回整个URI的路径给客户端，而不是任务的id。为了这个功能，创建一个小函数生成一个“public”版本的任务URI返回：

      from flask import url_for

def make_public_task(task):
    new_task = {}
    for field in task:
        if field == 'id':
            new_task['uri'] = url_for('get_task', task_id=task['id'], _external=True)
        else:
            new_task[field] = task[field]
    return new_task

      通过Flask的url_for模块，获取任务时，将任务中的id字段替换成uri字段，并且把值改为uri值。

      当我们返回包含任务的list时，通过这个函数处理后，返回完整的uri给客户端：

      @app.route('/todo/api/v1.0/tasks', methods=['GET'])
def get_tasks():
    return jsonify({'tasks': map(make_public_task, tasks)})

      现在看到的检索结果：

      $ curl -i http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: application/json
Content-Length: 406
Server: Werkzeug/0.8.3 Python/2.7.3
Date: Mon, 20 May 2013 18:16:28 GMT

{
  "tasks": [
    {
      "title": "Buy groceries",
      "done": false,
      "description": "Milk, Cheese, Pizza, Fruit, Tylenol",
      "uri": "http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks/1"
    },
    {
      "title": "Learn Python",
      "done": false,
      "description": "Need to find a good Python tutorial on the web",
      "uri": "http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks/2"
    }
  ]
}

      这种办法避免了与其它功能的兼容，拿到的是完整uri而不是一个id。

       

      RESTful web service的安全认证

      我们已经完成了整个功能，但是我们还有一个问题。web service任何人都可以访问的，这不是一个好主意。

      当前service是所有客户端都可以连接的，如果有别人知道了这个API就可以写个客户端随意修改数据了。 大多数教程没有与安全相关的内容，这是个十分严重的问题。

      最简单的办法是在web service中，只允许用户名和密码验证通过的客户端连接。在一个常规的web应用中，应该有登录表单提交去认证，同时服务器会创建一个会话过程去进行通讯。这个会话过程id会被存储在客户端的cookie里面。不过这样就违返了我们REST中无状态的规则，因此，我们需求客户端每次都将他们的认证信息发送到服务器。

      为此我们有两种方法表单认证方法去做，分别是 Basic 和 Digest。

      这里有有个小Flask extension可以轻松做到。首先需要安装Flask-HTTPAuth：

      $ flask/bin/pip install flask-httpauth

      假设web service只有用户ok和密码为python的用户接入。下面就设置了一个Basic HTTP认证：

      from flask.ext.httpauth import HTTPBasicAuth
auth = HTTPBasicAuth()

@auth.get_password
def get_password(username):
    if username == 'ok':
        return 'python'
    return None

@auth.error_handler
def unauthorized():
    return make_response(jsonify({'error': 'Unauthorized access'}), 401)

      get_password函数是一个回调函数，获取一个已知用户的密码。在复杂的系统中，函数是需要到数据库中检查的，但是这里只是一个小示例。

      当发生认证错误之后，error_handler回调函数会发送错误的代码给客户端。这里我们自定义一个错误代码401，返回JSON数据，而不是HTML。

      将@auth.login_required装饰器添加到需要验证的函数上面：

      @app.route('/todo/api/v1.0/tasks', methods=['GET'])
@auth.login_required
def get_tasks():
    return jsonify({'tasks': tasks})

      现在，试试使用curl调用这个函数：

      $ curl -i http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks
HTTP/1.0 401 UNAUTHORIZED
Content-Type: application/json
Content-Length: 36
WWW-Authenticate: Basic realm="Authentication Required"
Server: Werkzeug/0.8.3 Python/2.7.3
Date: Mon, 20 May 2013 06:41:14 GMT

{
  "error": "Unauthorized access"
}

      这里表示了没通过验证，下面是带用户名与密码的验证：

      $ curl -u ok:python -i http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: application/json
Content-Length: 316
Server: Werkzeug/0.8.3 Python/2.7.3
Date: Mon, 20 May 2013 06:46:45 GMT

{
  "tasks": [
    {
      "title": "Buy groceries",
      "done": false,
      "description": "Milk, Cheese, Pizza, Fruit, Tylenol",
      "uri": "http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks/1"
    },
    {
      "title": "Learn Python",
      "done": false,
      "description": "Need to find a good Python tutorial on the web",
      "uri": "http://localhost:5000/todo/api/v1.0/tasks/2"
    }
  ]
}

      这个认证extension十分灵活，可以随指定需要验证的APIs。

      为了确保登录信息的安全，最好的办法还是使用https加密的通讯方式，客户端与服务器端传输认证信息都是加密过的，防止第三方的人去看到。

      当使用浏览器去访问这个接口，会弹出一个丑丑的登录对话框，如果密码错误就回返回401的错误代码。为了防止浏览器弹出验证对话框，客户端应该处理好这个登录请求。

      有一个小技巧可以避免这个问题，就是修改返回的错误代码401。例如修改成403（”Forbidden“）就不会弹出验证对话框了。

      @auth.error_handler
def unauthorized():
    return make_response(jsonify({'error': 'Unauthorized access'}), 403)

      当然，同时也需要客户端知道这个403错误的意义。

      最后

      还有很多办法去改进这个web service。

      事实上，一个真正的web service应该使用真正的数据库。使用内存数据结构有非常多的限制，不要用在实际应用上面。

      另外一方面，处理多用户。如果系统支持多用户认证，则任务清单也是对应多用户的。同时我们需要有第二种资源，用户资源。当用户注册时使用POST请求。使用GET返回用户信息到客户端。使用PUT请求更新用户资料，或者邮件地址。使用DELETE删除用户账号等。

      通过GET请求检索任务清单时，有很多办法可以进扩展。第一，可以添加分页参数，使客户端只请求一部份数据。第二，可以添加筛选关键字等。所有这些元素可以添加到URL上面的参数。

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