用于构建 RESTful Web 服务的多层架构

时间 2019-12-02

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做者：Bruce Sun, Java 架构师, IBMhtml

出处：http://www.ibm.com/developerworks/cn/web/wa-aj-multitier/前端

用于构建 RESTful Web 服务的多层架构

现代 Web 应用程序必须提供桌面风格（desktop-like）的富浏览器界面，对外部客户端应用程序使用 Asynchronous JavaScript and XML (Ajax)，或者 Google Web Toolkit (GWT) 以及 RESTful Web 服务。本文建议对 Ajax/GWT 使用 Resource Request Handler (RRH) 并从外部客户端应用程序中调用，以及使用一个 Browser Request Handler (BRH) 处理浏览器的请求，生成可在浏览器中显示的输出。两个处理程序共享一个通用 Business Logic Layer，并与 Data Access Layer 交互。RRH 和 BRH 的抽象简化了设计并帮助简化代码重用，产生更加灵活和可扩展的架构。web

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什么是 REST？数据库

REST (REpresentation State Transfer) 描述了一个架构样式的网络系统，好比 web 应用程序。它首次出如今 2000 年 Roy Fielding 的博士论文中，他是 HTTP 规范的主要编写者之一。REST 指的是一组架构约束条件和原则。知足这些约束条件和原则的应用程序或设计就是 RESTful。编程

Web 应用程序最重要的 REST 原则是，客户端和服务器之间的交互在请求之间是无状态的。从客户端到服务器的每一个请求都必须包含理解请求所必需的信息。若是服务器在请求之间的任什么时候间点重启，客户端不会获得通知。此外，无状态请求能够由任何可用服务器回答，这十分适合云计算之类的环境。客户端能够缓存数据以改进性能。设计模式

在服务器端，应用程序状态和功能能够分为各类资源。资源是一个有趣的概念实体，它向客户端公开。资源的例子有：应用程序对象、数据库记录、算法等等。每一个资源都使用 URI (Universal Resource Identifier) 获得一个唯一的地址。全部资源都共享统一的界面，以便在客户端和服务器之间传输状态。使用的是标准的 HTTP 方法，好比 GET、PUT、POST 和 DELETE。Hypermedia 是应用程序状态的引擎，资源表示经过超连接互联。浏览器

另外一个重要的 REST 原则是分层系统，这表示组件没法了解它与之交互的中间层之外的组件。经过将系统知识限制在单个层，能够限制整个系统的复杂性，促进了底层的独立性。缓存

当 REST 架构的约束条件做为一个总体应用时，将生成一个能够扩展到大量客户端的应用程序。它还下降了客户端和服务器之间的交互延迟。统一界面简化了整个系统架构，改进了子系统之间交互的可见性。REST 简化了客户端和服务器的实现。

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RESTful Web 服务与 RPC 样式的 Web 服务

最近，使用 RPC 样式架构构建的基于 SOAP 的 Web 服务成为实现 SOA 最经常使用的方法。RPC 样式的 Web 服务客户端将一个装满数据的信封（包括方法和参数信息）经过 HTTP 发送到服务器。服务器打开信封并使用传入参数执行指定的方法。方法的结果打包到一个信封并做为响应发回客户端。客户端收到响应并打开信封。每一个对象都有本身独特的方法以及仅公开一个 URI 的 RPC 样式 Web 服务，URI 表示单个端点。它忽略 HTTP 的大部分特性且仅支持 POST 方法。

因为轻量级以及经过 HTTP 直接传输数据的特性，Web 服务的 RESTful 方法已经成为最多见的替代方法。可使用各类语言（好比 Java 程序、Perl、Ruby、Python、PHP 和 Javascript[包括 Ajax]）实现客户端。RESTful Web 服务一般能够经过自动客户端或表明用户的应用程序访问。可是，这种服务的简便性让用户可以与之直接交互，使用它们的 Web 浏览器构建一个 GET URL 并读取返回的内容。

在 REST 样式的 Web 服务中，每一个资源都有一个地址。资源自己都是方法调用的目标，方法列表对全部资源都是同样的。这些方法都是标准方法，包括 HTTP GET、POST、PUT、DELETE，还可能包括 HEADER 和 OPTIONS。

在 RPC 样式的架构中，关注点在于方法，而在 REST 样式的架构中，关注点在于资源 —— 将使用标准方法检索并操做信息片断（使用表示的形式）。资源表示形式在表示形式中使用超连接互联。

Leonard Richardson 和 Sam Ruby 在他们的著做 RESTful Web Services 中引入了术语 REST-RPC 混合架构。REST-RPC 混合 Web 服务不使用信封包装方法、参数和数据，而是直接经过 HTTP 传输数据，这与 REST 样式的 Web 服务是相似的。可是它不使用标准的 HTTP 方法操做资源。它在 HTTP 请求的 URI 部分存储方法信息。好几个知名的 Web 服务，好比 Yahoo 的 Flickr API 和 del.icio.us API 都使用这种混合架构。

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RESTful Web 服务的 Java 框架

有两个 Java 框架能够帮助构建 RESTful Web 服务。erome Louvel 和 Dave Pawson 开发的 Restlet（见参考资料）是轻量级的。它实现针对各类 RESTful 系统的资源、表示、链接器和媒体类型之类的概念，包括 Web 服务。在 Restlet 框架中，客户端和服务器都是组件。组件经过链接器互相通讯。该框架最重要的类是抽象类 Uniform 及其具体的子类 Restlet，该类的子类是专用类，好比Application、Filter、Finder、Router 和 Route。这些子类可以一块儿处理验证、过滤、安全、数据转换以及将传入请求路由到相应资源等操做。Resource 类生成客户端的表示形式。

JSR-311（见参考资料）是 Sun Microsystems 的规范，能够为开发 RESTful Web 服务定义一组 Java API。Jersey（见参考资料）是对 JSR-311 的参考实现。

JSR-311 提供一组注释，相关类和接口均可以用来将 Java 对象做为 Web 资源展现。该规范假定 HTTP 是底层网络协议。它使用注释提供 URI 和相应资源类之间的清晰映射，以及 HTTP 方法与 Java 对象方法之间的映射。API 支持普遍的 HTTP 实体内容类型，包括 HTML、XML、JSON、GIF、JPG 等。它还将提供所需的插件功能，以容许使用标准方法经过应用程序添加其余类型。

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构建 RESTful Web 服务的多层架构

RESTful Web 服务和动态 Web 应用程序在许多方面都是相似的。有时它们提供相同或很是相似的数据和函数，尽管客户端的种类不一样。例如，在线电子商务分类网站为用户提供一个浏览器界面，用于搜索、查看和订购产品。若是还提供 Web 服务供公司、零售商甚至我的可以自动订购产品，它将很是有用。与大部分动态 Web 应用程序同样，Web 服务能够从多层架构的关注点分离中受益。业务逻辑和数据能够由自动客户端和 GUI 客户端共享。唯一的不一样点在于客户端的本质和中间层的表示层。此外，从数据访问中分离业务逻辑可实现数据库独立性，并为各类类型的数据存储提供插件能力。

图 1 展现了自动化客户端，包括 Java 和各类语言编写的脚本，这些语言包括 Python、Perl、Ruby、PHP 或命令行工具，好比 curl。在浏览器中运行且做为 RESTful Web 服务消费者运行的 Ajax、Flash、JavaFX、GWT、博客和 wiki 都属于此列，由于它们都表明用户以自动化样式运行。自动化 Web 服务客户端在 Web 层向 Resource Request Handler 发送 HTTP 响应。客户端的无状态请求在头部包含方法信息，即 POST、GET、PUT 和 DELETE，这又将映射到 Resource Request Handler 中资源的相应操做。每一个请求都包含全部必需的信息，包括 Resource Request Handler 用来处理请求的凭据。

图 1. 多层 Web 应用程序环境图

从 Web 服务客户端收到请求以后，Resource Request Handler 从业务逻辑层请求服务。Resource Request Handler 肯定全部概念性的实体，系统将这些实体做为资源公开，并为每一个资源分配一个唯一的 URI。可是，概念性的实体在该层是不存在的。它们存在于业务逻辑层。可使用 Jersey 或其余框架（好比 Restlet）实现 Resource Request Handler，它应该是轻量级的，将大量职责工做委托给业务层。

Ajax 和 RESTful Web 服务本质上是互为补充的。它们均可以利用大量 Web 技术和标准，好比 HTML、JavaScript、浏览器对象、XML/JSON 和 HTTP。固然也不须要购买、安装或配置任何主要组件来支持 Ajax 前端和 RESTful Web 服务之间的交互。RESTful Web 服务为 Ajax 提供了很是简单的 API 来处理服务器上资源之间的交互。

图 1 中的 Web 浏览器客户端做为 GUI 的前端，使用表示层中的 Browser Request Handler 生成的 HTML 提供显示功能。Browser Requester Handler 可使用 MVC 模型（JSF、Struts 或 Spring 都是 Java 的例子）。它从浏览器接受请求，从业务逻辑层请求服务，生成表示并对浏览器作出响应。表示供用户在浏览器中显示使用。表示不只包含内容，还包含显示的属性，好比 HTML 和 CSS。

业务规则能够集中到业务逻辑层，该层充当表示层和数据访问层之间的数据交换的中间层。数据以域对象或值对象的形式提供给表示层。从业务逻辑层中解耦 Browser Request Handler 和 Resource Request Handler 有助于促进代码重用，并能实现灵活和可扩展的架构。此外，因为未来可使用新的 REST 和 MVC 框架，实现它们变得更加容易，无需重写业务逻辑层。

数据访问层提供与数据存储层的交互，可使用 DAO 设计模式或者对象-关系映射解决方案（如 Hibernate、OJB 或 iBATIS）实现。做为替代方案，业务层和数据访问层中的组件能够实现为 EJB 组件，并取得 EJB 容器的支持，该容器能够为组件生命周期提供便利，管理持久性、事务和资源配置。可是，这须要一个听从 Java EE 的应用服务器（好比 JBoss），而且可能没法处理 Tomcat。该层的做用在于针对不一样的数据存储技术，从业务逻辑中分离数据访问代码。数据访问层还能够做为链接其余系统的集成点，能够成为其余 Web 服务的客户端。

数据存储层包括数据库系统、LDAP 服务器、文件系统和企业信息系统（包括遗留系统、事务处理系统和企业资源规划系统）。使用该架构，您能够开始看到 RESTful Web 服务的力量，它能够灵活地成为任何企业数据存储的统一 API，从而向以用户为中心的 Web 应用程序公开垂直数据，并自动化批量报告脚本。

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结束语

REST 描述了一个架构样式的互联系统（如 Web 应用程序）。REST 约束条件做为一个总体应用时，将生成一个简单、可扩展、有效、安全、可靠的架构。因为它简便、轻量级以及经过 HTTP 直接传输数据的特性，RESTful Web 服务成为基于 SOAP 服务的一个最有前途的替代方案。用于 web 服务和动态 Web 应用程序的多层架构能够实现可重用性、简单性、可扩展性和组件可响应性的清晰分离。Ajax 和 RESTful Web 服务本质上是互为补充的。开发人员能够轻松使用 Ajax 和 RESTful Web 服务一块儿建立丰富的界面。

本文是一篇率先演示如何使用文中介绍的多层架构构建 RESTful Web 服务和动态 Web 应用程序的文章。它提供了 REST Web 服务、Ajax 和 Spring Web Flow 如何一块儿生成类桌面富 Web 界面的示例。该教程使用 Jersey、Spring、MySQL 和 Tomcat。它在 Eclipse 中配置和实现。

根据与 the University Corporation for Atmospheric Research 的联合协议，National Science Foundation 的研究为本文提供了依据。National Center for Atmospheric Research 由 National Science Foundation 发起。此外，我还要感谢来自 NCAR 的 Markus Stobbs，他提供了不少好建议并负责编辑了本文。

参考资料

学习

获取有关 Jersey 的更多信息。
"Architectural Styles and the Design of Network-based Software Architectures" 描述了一个框架来使用架构样式理解软件架构，并演示了如何使用样式指导基于网络的应用程序软件的架构设计。
RESTful Web Services 描述了如何利用可编程应用程序的 Web 功能。
“Implementing RESTful Web services in Java” 介绍如何编写听从 JAX-RS: Java API for RESTful Web Services (JSR-311) 规范的 RESTful web 服务。
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