使用Spring MVC构建REST风格WEB应用

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对于运行在网络上的MIS系统而言,处理数据的是整个系统的主要任务,翻开程序我们可以看到,80%以上的代码都在处理数据的CRUD操作。采用一种什么样的框架结构,能够使得处理数据的操作变得简单且易理解,这是大部分开发者尤其是架构设计者一直以来思考的一个问题。

REST(Representational State Transfer)是一种编程风格,特别是针对网络应用的设计和开发,采用REST可以显著降低开发的复杂性,提高系统的可伸缩性。

REST是一种独特的编程风格,与MVC强调的角色分层概念不同,REST强调使用统一的规则来规范对资源的操作,两者互为补充,相符相成,使用 MVC架构搭配REST编程风格构建基于网络的MIS系统将在不远的为未成为主流。本文着重介绍REST编程风格的核心规则,并且结合Spring MVC描述REST在实际应用中的代码形态。

(本文系作者原创,请尊重作者的权利。本文欢迎转载,如转载必须注明作者及出处!)

使用REST风格开发WEB应用程序强调以下几点规则:

  1. 网络上的所有事物都被抽象为资源(resource);
  2. 每个资源对应一个唯一的资源标识(resource identifier);
  3. 通过通用的连接器接口(generic connector interface)对资源进行操作;
  4. 对资源的各种操作不会改变资源标识;
  5. 所有的操作都是无状态的(stateless)。

首先,在笔者看来,REST定义中的资源就即应用程序所处理的数据。以订单管理系统为例,订单信息就是数据,同样客户信息和产品信息也是数据,在REST看来这些数据都是资源。

REST强调资源必须有具有唯一名称和ID,名称用来区分不同资源,ID用来定位同类资源中唯一的一条数据。在REST中,这些规则都是通过URI 来描述的。还是以上面的订单系统为例,我们将订单信息名称设定为order,客户信息为customer,货物信息为product,那么就存在几下的几 种URI设计:

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<!--标识所有的订单信息-->
 
<!--标识所有的客户信息-->
 
<!--标识ID为1的货物信息-->

我们可以看出REST风格URI设计的特点:http://host/context/资源名称/[资源ID]。其中资源名称是必选项,资源ID可省略,省略资源ID用来标识一类资源的所有数据。

有了资源和用来标识资源的URI后,REST用连接器来标识对资源的操作。在这里,对资源的操作分为查询/获取、创建、删除、修改四种。在网络编程环境下,REST用HTTP协议作为连接器,用HTTP Method(请求方法)标识操作类型:

  • HTTP GET:查询和获取资源;
  • HTTP POST:创建资源;
  • HTTP PUT: 修改资源;
  • HTTP DELETE: 删除资源。

在完成资源和连接器两个核心概念的定义后,我们已经可以大体勾勒出REST风格编程的基本思路:

  1. 抽象和定义系统中的资源;
  2. 使用REST风格的URI将请求与资源进行绑定;
  3. 使用HTTP请求对资源进行操作;

还用上面提到的订单系统为例,请看下面的例子:

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<!--查询类别为服装的货物信息-->
GET /rest/product HTTP/1.1
Host: www.coolfancy.com
 
productType 服装
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<!--查询ID为1的订单信息-->
GET /rest/order/1 HTTP/1.1
Host: www.coolfancy.com
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<!--删除ID为1的货物信息-->
DELET /rest/product/1 HTTP/1.1
Host: www.coolfancy.com
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<!--创建一条订单信息-->
POST /rest/order HTTP/1.1
Host: www.coolfancy.com
 
field1 value1
field2 value2
... ...

简单的说,URI加上HTTP METHOD构成了REST处理数据的核心规则:URI确定了操作的对象,HTTP METHOD则确定了操作的方式。

与传统处理数据的方式不同,如果不使用REST,那么操作的对象和操作方式将混合在URL设计中,正如首次提出REST概念的Roy T. Fielding博士所说的:“REST允许我们通过url设计系统”。事实上Roy也是Web协议的主要设计者,正是在他的参与下完成了HTTP1.1 规范的制定。

站在另一个角度,REST强调资源(数据)的概念,一切操作围绕特定资源展开,离开了资源,REST就失去了存在的意义。在这一点上,REST所倡导的思想与时下流行的Ajax的编程风格有着异曲同工之妙。

Ajax强调数据与展现分离,后台应用程序致力于生产数据,前台使用脚本进行数据的展示。对于数据的组织与传输Ajax并没有内置的支持。而 REST强调通过URI将请求与资源进行绑定,如果将REST与Ajax技术进行结合,则可以形成有效的互补,我们不妨将上面提到的编程思路进行扩展,仍 然以获取ID为1的订单信息为例:

  1. Ajax发起请求:http://www.coolfancy.com/rest/order/1;
  2. 通过REST风格的URI设计将请求与后台实体进行绑定;
  3. 后台实体返回包含产品信息的JSON/XML数据;
  4. 前台使用脚本进行数据的展示。

我们用Spring MVC来实现上面描述的过程,作为主流的MVC产品,Spring MVC天然支持REST编程风格,所以使用Spring MVC来搭建REST风格的应用程序将变得异常简单。

Spring MVC使用特殊的标注对Handler对象进行修饰,使得Handler能够处理REST风格的请求,我们来看几个例子:

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/**
  * 按ID值获取订单信息
  *
  * @param id
  * @return
  */
@ResponseBody
@RequestMapping (value =  "/order/${id}" , method = RequestMethod.GET)
public  OrderEntity getOrder( @PathVariable  int  id) {
     return  orderManager.get(id);
}
 
/**
  * 按类型查询货物信息
  *
  * @param id
  * @return
  */
@ResponseBody
@RequestMapping (value =  "/product" , method = RequestMethod.GET)
public  List<ProductEntity> getProductByType(String type) {
     return  productManager.queryByType(type);
}
 
/**
  * 创建订单信息
  *
  * @param id
  * @return
  */
@RequestMapping (value =  "/order" , method = RequestMethod.POST)
public  void  createOrder(OrderEntity entity) {
     orderManager.create(entity);
}
 
/**
  * 修改订单信息
  *
  * @param id
  * @return
  */
@RequestMapping (value =  "/order/${id}" , method = RequestMethod.PUT)
public  OrderEntity updateOrder( @PathVariable  int  id, OrderEntity entity) {
     return  orderManager.update(entity);
}
 
/**
  * 删除指定ID值的订单信息
  *
  * @param id
  * @return
  */
@RequestMapping (value =  "/order/${id}" , method = RequestMethod.DELETE)
public  void  deleteOrder( @PathVariable  int  id) {
     orderManager.delete(id);
}

通过上面的例子可以看出,使用Spring MVC编写REST风格的应用程序是多么的简单。

需要我们注意的是,REST要求资源的标识是不变的,也就是说对于特定的资源,无论对这个资源作了什么样的操作,资源的ID不可以改变。之所以加入 这样的限制是为了保证URI的一致性。试想如果某个操作在处理过程中改变了资源的标识,那么为了保证规则的完整性,我们必须付出额外的代价去在其它的处理 中同步这些变化,这在REST中是不可接受的。

另一方面,REST要求针对资源的所有操作必须是无状态的,URI是确定资源的唯一途径。如果我们在处理数据的过程中融入了状态数据,那么针对同一资源的URI就会出现二义性,这将与REST的定义背道而驰。

1. 用户与权限管理模块 角色管理: 学生:查看实验室信息、预约设备、提交耗材申请、参与安全考核 教师:管理课题组预约、审批学生耗材申请、查看本课题组使用记录 管理员:设备全生命周期管理、审核预约、耗材采购与分发、安全检查 用户操作: 登录认证:统一身份认证(对接学号 / 工号系统,模拟实现),支持密码重置 信息管理:学生 / 教师维护个人信息(联系方式、所属院系),管理员管理所有用户 权限控制:不同角色仅可见对应功能(如学生不可删除设备信息) 2. 实验室与设备管理模块 实验室信息管理: 基础信息:实验室编号、名称、位置、容纳人数、开放时间、负责人 功能分类:按学科(计算机实验室 / 电子实验室 / 化学实验室)标记,关联可开展实验类型 状态展示:实时显示当前使用人数、设备运行状态(正常 / 故障) 设备管理: 设备档案:名称、型号、规格、购置日期、单价、生产厂家、存放位置、责任人 全生命周期管理: 入库登记:管理员录入新设备信息,生成唯一资产编号 维护记录:记录维修、校准、保养信息(时间、内容、执行人) 报废处理:登记报废原因、时间,更新设备状态为 "已报废" 设备查询:支持按名称、型号、状态多条件检索,显示设备当前可用情况 3. 预约与使用模块 预约管理: 预约规则:学生可预约未来 7 天内的设备 / 实验室,单次最长 4 小时(可设置) 预约流程:选择实验室→选择设备→选择时间段→提交申请(需填写实验目的) 审核机制:普通实验自动通过,高危实验(如化学实验)需教师审核 使用记录: 签到 / 签退:到达实验室后扫码签到,离开时签退,系统自动记录实际使用时长 使用登记:填写实验内容、设备运行情况(正常 / 异常),异常情况需详细描述 违规管理:迟到 15 分钟自动取消预约,多次违规限制预约权限 4. 耗材与安全管理模块 耗材管理: 耗材档案:名称、规格、数量、存放位置、
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