使用python的Flask實現一個RESTful API服務器端[翻譯]使用python的Flask實現一個RESTful API服務器端[翻譯]

原創 calvin367 2020-06-23 16:16


最近這些年，REST已經成爲web services和APIs的標準架構，很多APP的架構基本上是使用RESTful的形式了。

本文將會使用python的Flask框架輕鬆實現一個RESTful的服務。

REST的六個特性：

  • Client-Server：服務器端與客戶端分離。
  • Stateless（無狀態）：每次客戶端請求必需包含完整的信息，換句話說，每一次請求都是獨立的。
  • Cacheable（可緩存）：服務器端必需指定哪些請求是可以緩存的。
  • Layered System（分層結構）：服務器端與客戶端通訊必需標準化，服務器的變更並不會影響客戶端。
  • Uniform Interface（統一接口）：客戶端與服務器端的通訊方法必需是統一的。
  • Code on demand（按需執行代碼？）：服務器端可以在上下文中執行代碼或者腳本？

Servers can provide executable code or scripts for clients to execute in their context. This constraint is the only one that is optional.（沒看明白）

RESTful web service的樣子

REST架構就是爲了HTTP協議設計的。RESTful web services的核心概念是管理資源。資源是由URIs來表示，客戶端使用HTTP當中的'POST, OPTIONS, GET, PUT, DELETE'等方法發送請求到服務器，改變相應的資源狀態。

HTTP請求方法通常也十分合適去描述操作資源的動作：

HTTP方法 動作 例子
GET 獲取資源信息

http://example.com/api/orders

（檢索訂單清單）
GET 獲取資源信息

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

（檢索訂單 #123）
POST 創建一個次的資源

http://example.com/api/orders

（使用帶數據的請求，創建一個新的訂單）
PUT 更新一個資源

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

（使用帶數據的請求，更新#123訂單）
DELETE 刪除一個資源

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

刪除訂單#123

REST請求並不需要特定的數據格式，通常使用JSON作爲請求體，或者URL的查詢參數的一部份。

設計一個簡單的web service

下面的任務將會練習設計以REST準則爲指引，通過不同的請求方法操作資源，標識資源的例子。

我們將寫一個To Do List 應用，並且設計一個web service。第一步，規劃一個根URL，例如：

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

上面的URL包括了應用程序的名稱、API版本，這是十分有用的，既提供了命名空間的劃分，同時又與其它系統區分開來。版本號在升級新特性時十分有用，當一個新功能特性增加在新版本下面時，並不影響舊版本。

第二步，規劃資源的URL，這個例子十分簡單，只有任務清單。

規劃如下：

HTTP方法 URI 動作
GET http://[hostname]/todo/api/v1.0/tasks 檢索任務清單
GET http://[hostname]/todo/api/v1.0/tasks/[task_id] 檢索一個任務
POST http://[hostname]/todo/api/v1.0/tasks 創建一個新任務
PUT http://[hostname]/todo/api/v1.0/tasks/[task_id] 更新一個已存在的任務
DELETE http://[hostname]/todo/api/v1.0/tasks/[task_id] 刪除一個任務

我們定義任務清單有以下字段：

  • id:唯一標識。整型。
  • title:簡短的任務描述。字符串型。
  • description:完整的任務描述。文本型。
  • done:任務完成狀態。布爾值型。

以上基本完成了設計部份，接下來我們將會實現它！

 簡單瞭解Flask框架

Flask好簡單，但是又很強大的Python web 框架。這裏有一系列教程Flask Mega-Tutorial series。（注：Django\Tornado\web.py感覺好多框:(）

在我們深入實現web service之前，讓我們來簡單地看一個Flask web 應用的結構示例。

這裏都是在Unix-like（Linux,Mac OS X）操作系統下面的演示，但是其它系統也可以跑，例如windows下的Cygwin。可能命令有些不同吧。（注：忽略Windows吧。）

先使用virtualenv安裝一個Flask的虛擬環境。如果沒有安裝virtualenv，開發python必備,最好去下載安裝。https://pypi.python.org/pypi/virtualenv

複製代碼
$ mkdir todo-api
$ cd todo-api
$ virtualenv flask
New python executable in flask/bin/python
Installing setuptools............................done.
Installing pip...................done.
$ flask/bin/pip install flask
複製代碼

 這樣做好了一個Flask的開發環境，開始創建一個簡單的web應用，在當前目錄裏面創建一個app.py文件：

複製代碼
#!flask/bin/python
from flask import Flask

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def index():
    return "Hello, World!"

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

去執行app.py：

$ chmod a+x app.py
$ ./app.py
 * Running on http://127.0.0.1:5000/
 * Restarting with reloader

現在可以打開瀏覽器，輸入http://localhost:5000去看看這個Hello,World!

好吧，十分簡單吧。我們開始轉換到RESTful service！

使用Python 和 Flask實現RESTful services

使用Flask建立web services超級簡單。

當然，也有很多Flask extensions可以幫助建立RESTful services，但是這個例實在太簡單了，不需要使用任何擴展。

這個web service提供增加，刪除、修改任務清單，所以我們需要將任務清單存儲起來。最簡單的做法就是使用小型的數據庫，但是數據庫並不是本文涉及太多的。可以參考原文作者的完整教程。Flask Mega-Tutorial series

在這裏例子我們將任務清單存儲在內存中，這樣只能運行在單進程和單線程中，這樣是不適合作爲生產服務器的，若非就必需使用數據庫了。

現在我們準備實現第一個web service的入口點：

複製代碼
#!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)
複製代碼

正如您所見，並沒有改變太多代碼。我們將任務清單存儲在list內（內存），list存放兩個非常簡單的數組字典。每個實體就是我們上面定義的字段。

而 index 入口點有一個get_tasks函數與/todo/api/v1.0/tasks URI關聯，只接受http的GET方法。

這個響應並非一般文本，是JSON格式的數據，是經過Flask框架的 jsonify模塊格式化過的數據。

使用瀏覽器去測試web service並不是一個好的辦法，因爲要創建不同類弄的HTTP請求，事實上，我們將使用curl命令行。如果沒有安裝curl，快點去安裝一個。

像剛纔一樣運行app.py。

打開一個終端運行以下命令：

複製代碼
$ 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"
    }
  ]
}
複製代碼

這樣就調用了一個RESTful service方法！

現在，我們寫第二個版本的GET方法獲取特定的任務。獲取單個任務：

複製代碼
from flask import abort

@app.route('/todo/api/v1.0/tasks/<int:task_id>', 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]})
複製代碼

 第二個函數稍稍複雜了一些。任務的id包含在URL內，Flask將task_id參數傳入了函數內。

通過參數，檢索tasks數組。如果參數傳過來的id不存在於數組內，我們需要返回錯誤代碼404，按照HTTP的規定，404意味着是"Resource Not Found"，資源未找到。

如果找到任務在內存數組內，我們通過jsonify模塊將字典打包成JSON格式，併發送響應到客戶端上。就像處理一個實體字典一樣。

試試使用curl調用：

複製代碼
$ 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

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 3.2 Final//EN">
<title>404 Not Found</title>
<h1>Not Found</h1>
<p>The requested URL was not found on the server.</p><p>If you     entered the URL manually please check your spelling and try again.</p>
複製代碼

當我們請求#2 id的資源時，可以獲取，但是當我們請求#3的資源時返回了404錯誤。並且返回了一段奇怪的HTML錯誤，而不是我們期望的JSON，這是因爲Flask產生了默認的404響應。客戶端需要收到的都是JSON的響應，因此我們需要改進404錯誤處理：

from flask import make_response

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

這樣我們就得到了友好的API錯誤響應：

複製代碼
$ 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"
}
複製代碼

接下來我們實現 POST 方法，插入一個新的任務到數組中：

複製代碼
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
複製代碼

 request.json裏面包含請求數據，如果不是JSON或者裏面沒有包括title字段，將會返回400的錯誤代碼。

當創建一個新的任務字典，使用最後一個任務id數值加1作爲新的任務id（最簡單的方法產生一個唯一字段）。這裏允許不帶description字段，默認將done字段值爲False。

將新任務附加到tasks數組裏面，並且返回客戶端201狀態碼和剛剛添加的任務內容。HTTP定義了201狀態碼爲“Created”。

測試上面的新功能：

複製代碼
$ 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"
  }
}
複製代碼

注意：如果使用原生版本的curl命令行提示符，上面的命令會正確執行。如果是在Windows下使用Cygwin bash版本的curl，需要將body部份添加雙引號：

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中需要使用雙引號包括body部份在內，而且需要三個雙引號轉義序列。

完成上面的事情，就可以看到更新之後的list數組內容：

複製代碼
$ 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"
    }
  ]
}
複製代碼

剩餘的兩個函數如下：

複製代碼
@app.route('/todo/api/v1.0/tasks/<int:task_id>', 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/<int:task_id>', 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})
複製代碼

delete_task函數沒什麼太特別的。update_task函數需要檢查所輸入的參數，防止產生錯誤的bug。確保是預期的JSON格式寫入數據庫裏面。

測試將任務#2的done字段變更爲done狀態：

複製代碼
$ 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"
    }
  ]
}
複製代碼

改進Web Service接口

當前我們還有一個問題，客戶端有可能需要從返回的JSON中重新構造URI，如果將來加入新的特性時，可能需要修改客戶端。（例如新增版本。）

我們可以返回整個URI的路徑給客戶端，而不是任務的id。爲了這個功能，創建一個小函數生成一個“public”版本的任務URI返回：

複製代碼
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
複製代碼

通過Flask的url_for模塊，獲取任務時，將任務中的id字段替換成uri字段，並且把值改爲uri值。

當我們返回包含任務的list時，通過這個函數處理後，返回完整的uri給客戶端：

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

現在看到的檢索結果：

複製代碼
$ 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"
    }
  ]
}
複製代碼

這種辦法避免了與其它功能的兼容，拿到的是完整uri而不是一個id。

RESTful web service的安全認證

我們已經完成了整個功能，但是我們還有一個問題。web service任何人都可以訪問的，這不是一個好主意。

當前service是所有客戶端都可以連接的，如果有別人知道了這個API就可以寫個客戶端隨意修改數據了。 大多數教程沒有與安全相關的內容，這是個十分嚴重的問題。

最簡單的辦法是在web service中，只允許用戶名和密碼驗證通過的客戶端連接。在一個常規的web應用中，應該有登錄表單提交去認證，同時服務器會創建一個會話過程去進行通訊。這個會話過程id會被存儲在客戶端的cookie裏面。不過這樣就違返了我們REST中無狀態的規則，因此，我們需求客戶端每次都將他們的認證信息發送到服務器。

 爲此我們有兩種方法表單認證方法去做，分別是 Basic 和 Digest。

這裏有有個小Flask extension可以輕鬆做到。首先需要安裝 Flask-HTTPAuth ：

$ flask/bin/pip install flask-httpauth

假設web service只有用戶 ok 和密碼爲 python 的用戶接入。下面就設置了一個Basic HTTP認證：

複製代碼
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)
複製代碼

get_password函數是一個回調函數，獲取一個已知用戶的密碼。在複雜的系統中，函數是需要到數據庫中檢查的，但是這裏只是一個小示例。

當發生認證錯誤之後，error_handler回調函數會發送錯誤的代碼給客戶端。這裏我們自定義一個錯誤代碼401，返回JSON數據，而不是HTML。

將@auth.login_required裝飾器添加到需要驗證的函數上面：

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

現在，試試使用curl調用這個函數：

複製代碼
$ 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"
}
複製代碼

這裏表示了沒通過驗證，下面是帶用戶名與密碼的驗證：

複製代碼
$ 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"
    }
  ]
}
複製代碼

這個認證extension十分靈活，可以隨指定需要驗證的APIs。

爲了確保登錄信息的安全，最好的辦法還是使用https加密的通訊方式，客戶端與服務器端傳輸認證信息都是加密過的，防止第三方的人去看到。

當使用瀏覽器去訪問這個接口，會彈出一個醜醜的登錄對話框，如果密碼錯誤就回返回401的錯誤代碼。爲了防止瀏覽器彈出驗證對話框，客戶端應該處理好這個登錄請求。

有一個小技巧可以避免這個問題，就是修改返回的錯誤代碼401。例如修改成403（”Forbidden“）就不會彈出驗證對話框了。

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

當然，同時也需要客戶端知道這個403錯誤的意義。

最後

還有很多辦法去改進這個web service。

事實上，一個真正的web service應該使用真正的數據庫。使用內存數據結構有非常多的限制，不要用在實際應用上面。

另外一方面，處理多用戶。如果系統支持多用戶認證，則任務清單也是對應多用戶的。同時我們需要有第二種資源，用戶資源。當用戶註冊時使用POST請求。使用GET返回用戶信息到客戶端。使用PUT請求更新用戶資料，或者郵件地址。使用DELETE刪除用戶賬號等。

通過GET請求檢索任務清單時，有很多辦法可以進擴展。第一，可以添加分頁參數，使客戶端只請求一部份數據。第二，可以添加篩選關鍵字等。所有這些元素可以添加到URL上面的參數。

原文來自：http://blog.miguelgrinberg.com/post/designing-a-restful-api-with-python-and-flask

只是看到教程寫得很詳細，試試拿來翻譯理解，未經作者同意。

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calvin367 2020-06-23 14:33:13

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格式： curl [-H 'k1:v1'  -H 'k2:v2' -H 'k3:v3' ... -H 'kn:vn'] http://xxx.xxx.com  [  ] 裏面的內容是可選項，-H表示http請求中header內容。 cu

午夜阳光psb 2020-06-23 05:41:11

Elasticsearch入常用RESTful API總結

RESTful API HTTP動詞介紹 對於資源的具體操作類型，由HTTP動詞表示。 常用的HTTP動詞有下面五個（括號裏是對應的SQL命令）。 GET（SELECT）：從服務器取出資源（一項或多項）。 POST（CREAT

Young丶 2020-06-11 06:37:04

通過Restful api接口上傳文件

Restful api接口獲取文件流的方法如下： from requests_toolbelt import MultipartEncoder with open('ch01.mp4', 'rb+') as f:            

jinguasu 2020-06-08 13:46:46