Django API 开发：第一章：Web APIs

第一章：Web APIs

在开始构建自己的网络API之前，请务必先回顾网络的实际是怎样运行的。 毕竟，“ Web API”实际上位于万维网的现有体系结构之上，并且依赖于包括HTTP，IP / TCP等在内的多种技术。 在本章中，我们将回顾Web API的基本术语：

• 终端
• Resource
• HTTP 动词
• HTTP状态码
• REST。

​即使您已经对这些术语感到熟悉，我还是鼓励您完整阅读本章。

万维网​

互联网是至少从1960年代就已经存在的互连计算机网络系统。 但是，互联网的早期使用仅限于少数几个隔离的网络，这些网络主要是政府，军事或科学性质的，可以通过电子方式交换信息。 到1980年代，许多研究机构和大学都在使用Internet共享数据。 在欧洲，最大的互联网节点位于瑞士日内瓦的CERN（欧洲核研究组织），该实验室经营着世界上最大的粒子物理实验室。 这些实验产生大量数据，需要与世界各地的科学家远程共享。​

但是，与今天相比，1980年代的整体互联网使用量很小。 大多数人无法使用它，甚至无法理解它为什么重要。 少数Internet节点为所有流量提供动力，而使用它的计算机主要位于同一小型网络中。​

1989年，CERN的研究科学家蒂姆·伯纳斯·李（Tim Berners-Lee）发明了HTTP并引入了现代的万维网，这一切都改变了。 他的远见卓识是，可以将现有的超文本系统（其在计算机屏幕上显示的文本包含指向其他文档的链接（超链接））移动到Internet上。​

他的发明--超文本传输协议（HTTP）是第一个标准的，全球通过Internet共享文档的方式。 它引入了网页的概念：带有URL，链接和资源（例如图像，音频或视频等）的分散文档。​

如今，当大多数人想到“互联网”时，他们想到的是万维网（World Wide Web），这是数十亿人和计算机在线通信的主要方式。​

URLs​

URL（统一资源定位符）是互联网上资源的地址。 例如，Google主页位于​​https://www.google.com​​。​

当您要转到Google主页时，请在网络浏览器中键入完整的URL地址。 然后，您的浏览器通过Internet发送请求，并与服务器建立了神奇的连接（我们将介绍实际发生的情况），该服务器使用在浏览器中呈现Google主页所需的数据进行响应。​

此请求和响应模式是所有Web通信的基础。 客户端（通常是Web浏览器，但也有本机应用程序或实际上任何与Internet连接的设备）请求信息，而服务器则以响应进行响应。​

由于网络通信是通过HTTP进行的，因此这些形式更正式地称为HTTP请求和HTTP响应。​

在给定的URL中，还有几个离散的组件。 例如，再次考虑​​https://www.google.com​​​。第一部分，https，指的是使用的scheme。 它告诉Web浏览器如何访问该位置的资源。 对于网站，通常是http或https，但是也可以是ftp（用于文件），smtp（用于电子邮件）等等。 下一部分​​www.google.com​​是网站的主机名或实际名称。每个URL都包含一个方案和一个主机。​

许多网页也包含可选路径。如果您访问Python官网​​https://www.python.org,Python​​​，然后单击“关于”页面的链接，您将被重定向到 ​​https://www.python.org/about/​​。/about /是路径。​

总而言之，每个​​https://python.org/about/​​ 之类的URL都有三个潜在部分：​

1. 模式/协议-https​
2. 主机/服务器名-​​www.python.org​​​
3. 和（可选）路径-/ about /

互联网协议套件​

一旦我们知道了资源的实际URL，其他所有技术的全部集合就必须正常工作（一起）以将客户端与服务器连接并加载实际的网页。 这被广泛称为Internet procotol套件，并且整本书都围绕该主题编写。 但是，出于我们的目的，我们可以坚持广泛的基础知识。​

当用户在其网络浏览器中输入​​https://www.google.com​​​并点击Enter时，会发生一些事情。 首先，浏览器需要在广阔的互联网上的某个地方找到所需的服务器。 它使用域名服务（DNS）将域名“ google.com”转换为IP地址，该IP地址是代表互联网上每个已连接设备的唯一数字序列。 使用域名是因为，与“ ​​172.217.164.68​​ ” 这样的IP地址相比，人类更容易记住“ google.com”这样的域名。

浏览器具有给定域名的IP地址后，它需要一种方法来与所需服务器建立一致的连接。 这是通过传输控制协议（TCP）进行的，该协议可在两个应用程序之间提供可靠，有序和经过错误检查的字节传输。​

为了在两台计算机之间建立TCP连接，客户端和服务器之间会发生三次“握手”：​

1. 客户端发送SYN给服务端，请求建立连接​
2. 服务端响应一个SYN-ACK确认这次请求，传递一个连接参数​
3. 客户端发送ACK回给服务器以确认连接​

一旦建立TCP连接，两台计算机就可以开始通过HTTP通信。​

HTTP 动词​

每个网页都包含一个地址（URL）以及一系列被批准的动作，称为HTTP动词。 到目前为止，我们主要讨论了获取网页的问题，但是也可以创建，编辑和删除内容。​

考虑一下Facebook网站。 登录后，您可以阅读时间轴，创建新帖子或编辑/删除现有帖子。 创建，读取，更新，删除这四个动作俗称CRUD功能，它们代表了绝大多数在线采取的动作。​

HTTP协议包含许多从服务器请求信息时可以使用的请求方法。四个最常见的CRUD：它们是POST，GET，PUT和DELETE。​

若要创建内容，请使用POST，读取内容GET，对其进行更新，然后使用DELETE进行删除。​

终端​

网站由包含HTML，CSS，图像，JavaScript等的网页组成。 但是，Web API具有终结点，而终结点是带有公开数据的可用操作（HTTP动词）列表的URL（通常为JSON，这是当今最常见的数据格式，并且是Django REST Framework的默认格式）。 例如，我们可以为一个名为mysite的新网站创建以下API端点。​

https://www.mysite/api/users # Get returns all users
​​https://www.mysite/api/users/​​<id> # Get returns a single user​

在第一个端点/ api / users中，可用的GET请求返回所有可用用户的列表。 这种返回多个数据资源的端点称为集合。​

第二个端点/ api / users / 代表一个用户。 GET请求仅返回有关该用户的信息。​

如果将POST添加到第一个端点，则可以创建一个新用户，而将DELETE添加到第二个端点，则可以删除单个用户。​

在本书的学习过程中，我们将更加熟悉API端点，但是最终创建API涉及到一系列端点：带有关联HTTP动词的URL。​

网页包含HTML，CSS，图像等。 但是端点只是通过可用的HTTP动词访问数据的一种方式。​

HTTP​

在本章中，我们已经讨论了很多HTTP，但是在这里我们将描述HTTP的实际含义和工作方式。 HTTP是具有现有TCP连接的两台计算机之间的请求-响应协议。 发出请求的计算机称为客户端，而响应的计算机称为服务器。 通常，客户端是Web浏览器，但也可以是iOS应用或任何与互联网连接的设备。 服务器是经过优化可通过Internet工作的任何计算机的名字。 我们需要将一台基本笔记本电脑转变为一台服务器所需的一切，就是一些特殊的软件和持久的Internet连接。​

每个HTTP消息均包含一个请求/状态行，请求头和可选的正文数据。 例如，这是一个示例HTTP消息，浏览器可能会发送该HTTP消息来请求位于​​https://www.google.com​​的Google主页。​

GET / HTTP/1.1
Host: google.com
Accept_Language: en-US​

第一行称为请求行，它指定要使用的HTTP方法（GET），路径（/）以及要使用的特定HTTP版本（HTTP / 1.1）。​

随后的两行是HTTP标头：Host是域名，​

Accept_- Language是要使用的语言，在这种情况下是美国英语。 有许多HTTP标头可用。​

HTTP消息还有一个可选的第三部分，称为主体。 但是，我们只会看到带有HTTP响应的正文消息，其中包含数据。​

为简单起见，假设Google主页仅包含HTML“ Hello，World！” 这就是来自Google服务器的HTTP响应消息。​

HTTP/1.1 200 OK
Date: Wed, 28 Oct 2019 23:26:07 GMT
Server: gws
Accept-Ranges: bytes
Content-Length: 13
Content-Type: text/html; charset=UTF-8

Hello, world!​

第一行是响应行，它指定我们正在使用HTTP / 1.1。 状态码200 OK指示客户端的请求已成功（稍后会更多关于状态码的信息）。​

接下来的八行是HTTP标头。 最后，在换行后，我们的实际正文内容为“ Hello，world！”。​

因此，每个HTTP消息（无论是请求还是响应）都具有以下格式：​

Response/request line
Headers...

(optional) Body​

大多数网页包含多个资源，这些资源需要多个HTTP请求/响应周期。 如果一个网页具有HTML，一个CSS文件和一个图像，则在浏览器中呈现完整的网页之前，需要在客户端和服务器之间来回往返三趟。​

状态码​

一旦您的Web浏览器在URL上执行了HTTP请求，就不能保证一切都会真正生效！ 因此，有很长的HTTP状态代码列表可用于伴随每个HTTP响应。​

您可以根据以下系统判断状态码的一般类型：​

1. 2xx 成功- 客户请求的操作已收到，理解并接受​
2. 3xx 重定向 - 所请求的网址已移动​
3. 4xx 客户端错误 - 发生错误，通常是客户端的URL请求错误​
4. 5xx 服务端错误 - 服务器无法解决请求无需记住所有可用的状态代码。通过练习，您将熟悉最常见的设置，例如200（确定），201（创建），301（永久移动），404（未找到）和500（服务器错误）。
   要记住的重要一点是，一般而言，任何给定的HTTP请求只有四个潜在结果：它起作用（2xx），它以某种方式重定向（3xx），客户端出错（4xx）或服务器发出错误（5xx）。
   这些状态代码会自动放置在每条HTTP消息顶部的请求/响应行中。

无状态​

关于HTTP的最后一个重要点是，它是一个无状态协议。 这意味着每个请求/响应对都完全独立于前一个。 过去的交互没有存储的内存，在计算机科学中称为状态。​

无状态为HTTP带来了很多好处。 由于所有电子通信系统都会随着时间流逝而丢失信号，因此，如果我们没有无状态协议，那么如果不经历一个请求/响应周期，事情就会不断中断。 结果，HTTP被称为非常有弹性的分布式协议。​

但是缺点是，在Web应用程序中，状态管理非常重要。 说明网站是如何记住您已登录的，以及电子商务网站如何管理您的购物车。 这是我们使用现代网站的基础，但HTTP本身不支持它。​

历史上状态是在服务器上维护的，但是在诸如React，Angular和Vue之类的现代前端框架中，它已越来越多地转移到客户端，Web浏览器。 当我们介绍用户身份验证时，我们将详细了解状态，但是请记住，HTTP是无状态的。 这非常有利于在两台计算机之间可靠地发送信息，但不利于记住每个单独的请求/响应对之外的任何内容。​

REST​

代表性状态转移（REST）是Roy Fielding在其论文中于2000年首次提出的体系结构。 它是一种在Web之上（即在HTTP协议之上）构建API的方法。​

关于使API实际上是否为RESTful的原因，已经撰写了整本书。 但是出于我们的目的，我们将在此处重点关注三个主要特征。每个RESTful API：​

1. 无状态，像HTTP​
2. 支持常见的HTTP动词（GET，POST，PUT，DELETE等）​
3. 以JSON或XML格式返回数据​

任何RESTful API至少必须具有这三个原则。 该标准很重要，因为它提供了设计和使用Web API的一致方法。​

总结

尽管现代互联网具有很多技术，但作为开发人员，我们不必从头开始实施所有技术。 Django和Django REST Framework的完美结合可以正确处理Web API涉及的大多数复杂性。 但是，重要的是要至少对所有部件如何组合在一起有一个广泛的了解。​

最终，Web API是端点的集合，这些端点公开了基础数据库的某些部分。 作为开发人员，我们控制每个端点的URL，可用的基础数据以及可以通过HTTP动词执行的操作。 通过使用HTTP标头，我们还可以设置各种级别的身份验证和权限，这将在本书的后面部分中介绍。​