Python Flask之RESTful讲解与示例演示

一、RESTful 概述

REST（Representational State Transfer）风格是一种面向资源的 Web 应用程序设计风格，它遵循一些设计原则，使得 Web 应用程序具有良好的可读性、可扩展性和可维护性。下面我们来详细解释一下 RESTful 风格的各个方面：

• 资源标识符：在 RESTful 风格中，每个资源都有一个唯一的标识符，通常是一个 URL（Uniform Resource Locator）。URL 用于标识资源的位置，使得客户端可以使用 HTTP 协议进行访问。例如，一个简单的 URL 可以是：http://example.com/products/123，其中“products”表示资源类型，“123”表示资源标识符。
• 表示层：资源可以以不同的格式表示，例如 JSON，XML，HTML 等。客户端可以根据需要选择适当的表示形式进行交互。例如，一个 RESTful API 可以返回 JSON 格式的数据，以便客户端可以更容易地解析和处理数据。
• 自描述消息：每个消息都应该包含足够的信息，以描述如何处理该消息。例如，HTTP 响应应该包含状态码、响应头和响应正文等信息，以便客户端可以理解响应的含义。
• 无状态通信：RESTful 风格的设计强调无状态通信，这意味着每个请求都应该包含所有必要的信息以处理该请求，而不依赖于先前的请求。这可以使得 Web 应用程序更加简单和可扩展，因为服务器不需要保留任何状态信息。
• 统一接口：所有资源应该通过相同的接口来访问。这意味着客户端可以使用相同的 HTTP 方法（如 GET、POST、PUT、DELETE 等）来操作不同类型的资源。这使得 API 更加简单和一致，并且更容易被其他开发者理解和使用。

总之，RESTful 风格的设计使得 Web 应用程序更加灵活、可扩展和易于维护，是一种现代化的 Web 应用程序设计方式。

RESTful 官网：https://restfulapi.net/

二、Python 中的 RESTful

Python 可以用于实现 RESTful 风格的 Web 应用程序，通常使用一些 Web 框架来简化开发过程。下面是一些常见的 Python Web 框架：

• Flask：Flask 是一个简单、轻量级的 Web 框架，可以用来构建 RESTful 风格的 Web 应用程序。它使用 Python 的装饰器语法来定义 HTTP 路由，使得编写 Web 应用程序变得简单和直观。Flask 还提供了扩展机制，使得开发人员可以轻松地添加新的功能，例如数据库访问、表单验证等。
• Django：Django 是一个功能强大、全面的 Web 框架，可以用于构建复杂的 Web 应用程序。它提供了许多内置功能，例如 ORM（对象关系映射）、表单验证、身份验证等，可以使开发人员更快地构建 Web 应用程序。Django 也支持 RESTful 风格的 Web 应用程序开发，可以使用第三方库 Django REST framework 来实现。
• Bottle：Bottle 是一个轻量级的 Web 框架，它使用 Python 的装饰器语法来定义 HTTP 路由，可以快速构建 RESTful 风格的 Web 应用程序。Bottle 还包含了一些有用的功能，例如模板引擎、数据库访问、静态文件处理等。
• Pyramid：Pyramid 是一个灵活、高度可定制的 Web 框架，可以用于构建各种类型的 Web 应用程序，包括 RESTful 风格的 Web 应用程序。Pyramid 提供了许多扩展机制，使得开发人员可以轻松地添加新的功能，例如数据库访问、表单验证、身份验证等。

以上框架都支持 RESTful 风格的 Web 应用程序开发，并且都具有各自的优缺点，开发人员可以根据自己的需求选择合适的框架。

三、Flask RESTful API 示例讲解

1）Flask-RESTful 库讲解

Flask-RESTful 是一个基于 Flask 的扩展库，它提供了一些方便的工具来构建 RESTful API。下面是 Flask-RESTful 的一些主要特点和功能：

1. 资源类：Flask-RESTful 提供了一个 Resource 基类，可以用来创建资源。Resource 类包含了 HTTP 方法（GET、POST、PUT、DELETE 等）的处理逻辑，并提供了一些方便的方法来处理请求和响应。
2. 请求参数解析：Flask-RESTful 提供了一个 RequestParser 类，用于解析请求参数。RequestParser 可以自动将查询参数、表单参数、JSON 参数等解析成 Python 类型，并提供了一些选项来指定参数的类型、默认值、必须存在等限制条件。
3. 响应格式化：Flask-RESTful 提供了一个 marshal_with() 装饰器，用于格式化响应数据。marshal_with() 装饰器可以将 Python 对象转换成指定的输出格式（如 JSON、XML 等），并支持指定输出字段、字段类型、嵌套字段等功能。
4. 路由定义： Flask-RESTful 提供了一个 Api 类，用于定义路由和资源的映射关系。Api 类包含了 add_resource()方法，用于将资源类和 URL 路由绑定起来。
5. 异常处理：Flask-RESTful 提供了一些异常类，用于处理 HTTP 请求和响应中的错误。Flask-RESTful 的异常类包括 abort、HTTPException 等，可以方便地处理 HTTP 状态码、错误信息等。

综上所述，Flask-RESTful 提供了一些方便的工具来简化 RESTful API 的开发。使用 Flask-RESTful 可以快速地定义资源、解析请求参数、格式化响应数据、定义路由和处理异常等，从而提高开发效率并降低出错的风险。

2）Flask-RESTful 库安装

要安装 Flask-RESTful 库，可以使用 pip 命令进行安装。在终端中执行以下命令：

pip3 install flask-restful

这将会从 PyPI 上下载 Flask-RESTful 库，并安装到本地的 Python 环境中。安装完成后，就可以在代码中导入 flask_restful 模块，使用 Flask-RESTful 提供的功能来构建 RESTful API。

3）RESTful 示例讲解

下面是一个简单的 Flask RESTful API 示例，它实现了一个简单的 To-Do List 应用程序：

from flask import Flask, request
from flask_restful import Api, Resource, reqparse, fields, marshal_with

app = Flask(__name__)
api = Api(app)

todos = {}
todo_fields = {
    'id': fields.Integer,
    'task': fields.String,
    'status': fields.Boolean
}

class TodoList(Resource):
    @marshal_with(todo_fields)
    def get(self):
        return todos

    @marshal_with(todo_fields)
    def post(self):
        parser = reqparse.RequestParser()
        parser.add_argument('task', type=str, help='Task is required', required=True)
        args = parser.parse_args()

        todo_id = len(todos) + 1
        todo = {'task': args['task'], 'status': False}
        todos[todo_id] = todo

        return todo, 201

class TodoItem(Resource):
    @marshal_with(todo_fields)
    def get(self, todo_id):
        return todos[todo_id]

    def put(self, todo_id):
        parser = reqparse.RequestParser()
        parser.add_argument('task', type=str)
        parser.add_argument('status', type=bool)
        args = parser.parse_args()

        todo = todos[todo_id]
        if args['task']:
            todo['task'] = args['task']
        if args['status']:
            todo['status'] = args['status']

        return todo

    def delete(self, todo_id):
        del todos[todo_id]
        return '', 204

api.add_resource(TodoList, '/todos')
api.add_resource(TodoItem, '/todos/<int:todo_id>')

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

启动

# 配置环境变量
export FLASK_APP=restful-test.py

# 启动服务，公开访问需要加上--host=0.0.0.0
python -m flask run --host=0.0.0.0

该示例使用 Flask 和 Flask-RESTful 库来实现 To-Do List 应用程序的 RESTful API。下面是一些重要的代码片段的解释：

1. 定义资源：在示例中，有两个资源：TodoList 和 TodoItem。TodoList 用于处理所有的 To-Do 任务列表，TodoItem 用于处理单个任务。
2. 定义请求参数：在示例中，我们使用 Flask-RESTful 库的 RequestParser 来解析请求参数。我们定义了 ‘task’ 和 ‘status’ 参数，并使用 add_argument() 方法来指定它们的类型和其他限制条件。
3. 定义响应格式：在示例中，我们使用 Flask-RESTful 库的 marshal_with() 装饰器来定义响应的格式。我们定义了一个名为 todo_fields 的字典，其中包含了 To-Do 任务的 id、task 和 status 字段。
4. 定义请求方法：在示例中，我们使用 Flask-RESTful 库的 Resource 类来定义请求方法。我们实现了 GET、POST、PUT 和 DELETE 方法，用于获取任务列表、添加任务、更新任务和删除任务。
5. 添加路由：在示例中，我们使用 Flask-RESTful 库的 Api 类来添加路由。我们使用 add_resource() 方法来将 TodoList 和 TodoItem 类与相应的 URL 路由绑定起来。

在运行该示例后，可以通过访问 URL 来使用 To-Do List 应用程序的 RESTful API。例如，要获取所有任务列表，可以使用以下 URL：

# GET http://localhost:5000/todos
curl http://localhost:5000/todos

要添加一个新任务，可以使用以下 URL：

# POST http://localhost:5000/todos
curl -XPOST http://localhost:5000/todos -d 'task=123'
curl -XPOST http://localhost:5000/todos -d '{"task":"456"}'  --header "Content-Type: application/json"

要获取单个任务，可以使用以下 URL：

# GET http://localhost:5000/todos/1
curl http://localhost:5000/todos/1

要更新任务，可以使用以下 URL：

# PUT http://localhost:5000/todos/1
curl -XPUT http://localhost:5000/todos/1 -d '{"task":"test"}'  --header "Content-Type: application/json"
# 查看
curl http://localhost:5000/todos/1

要删除任务，可以使用以下 URL：

# DELETE http://localhost:5000/todos/1
curl -XDELETE http://localhost:5000/todos/1

总的来说，这个示例演示了如何使用 Flask-RESTful 来构建简单的 RESTful API，其中包括资源定义、请求参数解析、响应格式定义、请求方法实现和路由添加等关键步骤。