S01L07 - 超媒体作为应用状态的引擎（HATEOAS）

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HATEOAS：通过 Hypermedia 强化 RESTful APIs
目录

介绍 ......................... 1
理解 Hypermedia 和 Hypertext ......... 3
HATEOAS 在 RESTful APIs 中的应用 ................ 5
比较 SOAP 和 REST ......................... 8
实现 HATEOAS ......................... 10
HATEOAS 的优缺点 ......................... 13
何时何地使用 HATEOAS ......................... 15
结论 ......................... 17

介绍
在不断发展的网页开发领域，创建健壮且可扩展的 APIs 至关重要。HATEOAS（Hypermedia as the Engine of Application State）是一个关键概念，增强了 RESTful APIs 的功能和可导航性。乍一听，这个名字可能令人困惑，但深入了解后，它在现代 API 设计中的重要性便显而易见。
HATEOAS 扩展了超文本的原则，使客户端能够通过嵌入响应中的超链接动态地导航应用程序的状态。这种方法不仅简化了客户端与服务器的交互，还减少了对详尽文档的需求。
重要性和目的

增强 API 的可发现性：客户端可以通过超链接发现可用的操作和资源。
减少紧密耦合：通过在响应中提供导航路径，最小化对外部文档的依赖。
改善用户体验：促进应用程序内的顺畅导航，类似于浏览网页。

优缺点


优点
缺点


简化客户端与服务器的交互
可能导致更大的负载


增强 API 的可发现性
响应设计的复杂性增加


减少对外部文档的依赖
可能需要额外的框架支持


促进更 RESTful 的架构
对于简单的 APIs 并非总是必要


使用场景
HATEOAS 特别适用于复杂的 APIs，客户端需要动态地在各种资源之间导航。它非常适合需要高可扩展性和灵活性的应用程序，通过嵌入的超链接理解应用程序状态，可以显著提升交互效率。
理解 Hypermedia 和 Hypertext
Hypertext
本质上，hypertext 指的是在计算机或其他电子设备上显示的包含指向其他文本的链接的文本。这些链接或超链接使用户能够在不同的网页或页面内的不同部分之间无缝导航。例如，使用超链接从 google.com 导航到 google.com/maps 是 hypertext 的典型用法。
Hypermedia：Hypertext 的扩展
Hypermedia 通过不仅包含文本链接，还包括其他形式的媒体，扩展了 hypertext 的概念。这包括：

音频：链接到音频文件或流。
图片：可以链接到不同资源的视觉内容。
视频：嵌入或链接的视频内容。
图形：包括静态和动画的图形内容。

定义
Hypermedia 是一种响应机制，包含指向各种媒体块的链接，相较于传统的 hypertext，提供了更丰富和多样化的导航体验。
Hypermedia 和 Hypertext 的主要区别


特征
Hypertext
Hypermedia


媒体类型
主要基于文本的链接
包括文本、音频、图片、视频等


用途
在文本内容之间的导航
使用多样化媒体的增强导航


复杂性
较简单且轻量
由于媒体类型多样化而更复杂


应用
基本的网页导航
需要丰富内容的高级应用


HATEOAS 在 RESTful APIs 中的应用
什么是 HATEOAS？
HATEOAS 代表 Hypermedia as the Engine of Application State。它是 REST（Representational State Transfer）架构的一个约束，利用 hypermedia 动态控制客户端与服务器之间的交互。本质上，HATEOAS 允许客户端使用响应中提供的超链接浏览 API，而无需事先了解 API 的结构。
HATEOAS 如何增强 RESTful APIs

动态导航：客户端可以通过链接发现可用的操作和资源。
状态管理：Hypermedia 引导客户端通过应用状态，而无需硬编码 URI。
松耦合的客户端-服务器：API 结构的变化不会必然导致客户端出错，因为导航通过 hypermedia 处理。

实现 HATEOAS：一个示例
考虑一个管理用户数据的 API。一个典型的符合 HATEOAS 的响应可能如下所示：




		
		
			
			
Java
			
			
{
    "id": 1,
    "name": "John",
    "links": [
        {
            "rel": "self",
            "href": "/users/1"
        },
        {
            "rel": "employer",
            "href": "/users/1/employer"
        },
        {
            "rel": "contact",
            "href": "/users/1/contact"
        },
        {
            "rel": "projects",
            "href": "/employers/{empId}/projects"
        }
    ]
}

			
				
					
				
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{
    "id": 1,
    "name": "John",
    "links": [
        {
            "rel": "self",
            "href": "/users/1"
        },
        {
            "rel": "employer",
            "href": "/users/1/employer"
        },
        {
            "rel": "contact",
            "href": "/users/1/contact"
        },
        {
            "rel": "projects",
            "href": "/employers/{empId}/projects"
        }
    ]
}
 
					
				
			
		


理解示例

Self Link：提供访问当前资源的 URI。
Employer Link：指向与用户关联的雇主。
Contact Link：指向用户的联系方式。
Projects Link：引导到与雇主关联的项目。

这种结构允许客户端导航到相关资源，而无需手动构建 URI。
比较 SOAP 和 REST
在讨论 HATEOAS 时，了解它在更广泛的 API 生态系统中的位置尤为重要，特别是与 SOAP（Simple Object Access Protocol）和 REST 的比较。
SOAP

需要服务规范：SOAP 依赖 WSDL（Web Services Description Language）来定义服务合同。
结构僵硬：严格的规范需求使 SOAP 缺乏灵活性。
基于协议：主要使用 XML 作为消息格式。
用途：适用于需要高安全性和事务可靠性的企业级应用。

REST

灵活的规范：REST 不强制要求严格的规范，允许更高的适应性。
面向资源：专注于资源并使用标准的 HTTP 方法。
轻量级：通常使用 JSON 作为消息格式，使其更快更高效。
HATEOAS 集成：通过在响应中嵌入 hypermedia 链接增强 RESTful APIs。

SOAP vs. REST


方面
SOAP
REST


规范
需要 WSDL
可选，更灵活


消息格式
XML
JSON、XML、文本、HTML


状态
有状态
无状态


性能
由于 XML 和严格协议较重
轻量级且更快


灵活性
灵活性较低，结构僵硬
高度灵活，适应性强


使用场景
企业服务，事务密集型应用
Web 服务、移动应用、公共 APIs


何时选择 REST 而非 SOAP
鉴于其灵活性和高效性，REST 通常优先用于基于 Web 的应用和服务，在这些应用和服务中，快速、可扩展和可维护的交互至关重要。然而，SOAP 在需要严格合同和事务可靠性的场景中仍然具有相关性。
实现 HATEOAS
使用 HATEOAS 设置 RESTful API
实现 HATEOAS 涉及在 API 响应中嵌入 hypermedia 链接。以下是使用流行的基于 Java 的框架Spring Boot支持 HATEOAS的分步指南。
步骤 1：初始化您的 Spring Boot 项目
使用 Spring Initializr 创建一个新的 Spring Boot 项目，并添加以下依赖：

Spring Web
Spring HATEOAS

步骤 2：定义您的资源模型
创建一个代表资源的 User 类。




		
		
			
			
Java
			
			
public class User {
    private Long id;
    private String name;
    // Getters and Setters
}

			
				
					
				
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public class User {
    private Long id;
    private String name;
    // Getters and Setters
}
 
					
				
			
		


步骤 3：创建资源组装器
此类将您的 User 对象转换为符合 HATEOAS 的资源。




		
		
			
			
Java
			
			
import static org.springframework.hateoas.server.mvc.WebMvcLinkBuilder.*;

import org.springframework.hateoas.EntityModel;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class UserModelAssembler {
    public EntityModel<User> toModel(User user) {
        return EntityModel.of(user,
            linkTo(methodOn(UserController.class).getUserById(user.getId())).withSelfRel(),
            linkTo(methodOn(UserController.class).getEmployer(user.getId())).withRel("employer"),
            linkTo(methodOn(UserController.class).getContact(user.getId())).withRel("contact"),
            linkTo(methodOn(UserController.class).getProjects(user.getId())).withRel("projects"));
    }
}

			
				
					
				
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import static org.springframework.hateoas.server.mvc.WebMvcLinkBuilder.*;
 
import org.springframework.hateoas.EntityModel;
import org.springframework.stereotype.Component;
 
@Component
public class UserModelAssembler {
    public EntityModel<User> toModel(User user) {
        return EntityModel.of(user,
            linkTo(methodOn(UserController.class).getUserById(user.getId())).withSelfRel(),
            linkTo(methodOn(UserController.class).getEmployer(user.getId())).withRel("employer"),
            linkTo(methodOn(UserController.class).getContact(user.getId())).withRel("contact"),
            linkTo(methodOn(UserController.class).getProjects(user.getId())).withRel("projects"));
    }
}
 
					
				
			
		


步骤 4：开发控制器
处理 HTTP 请求并返回符合 HATEOAS 的响应。




		
		
			
			
Java
			
			
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
import org.springframework.hateoas.EntityModel;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserModelAssembler assembler;
    
    @GetMapping("/{id}")
    public EntityModel<User> getUserById(@PathVariable Long id) {
        User user = // fetch user by id
        return assembler.toModel(user);
    }

    @GetMapping("/{id}/employer")
    public EntityModel<Employer> getEmployer(@PathVariable Long id) {
        Employer employer = // fetch employer
        return EntityModel.of(employer,
            linkTo(methodOn(UserController.class).getEmployer(id)).withSelfRel());
    }

    @GetMapping("/{id}/contact")
    public EntityModel<Contact> getContact(@PathVariable Long id) {
        Contact contact = // fetch contact
        return EntityModel.of(contact,
            linkTo(methodOn(UserController.class).getContact(id)).withSelfRel());
    }

    @GetMapping("/{id}/projects")
    public CollectionModel<Project> getProjects(@PathVariable Long id) {
        List<Project> projects = // fetch projects
        // Add links to each project
        // ...
    }
}

			
				
					
				
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import org.springframework.web.bind.annotation.*;
import org.springframework.hateoas.EntityModel;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
 
@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {
 
    @Autowired
    private UserModelAssembler assembler;
    
    @GetMapping("/{id}")
    public EntityModel<User> getUserById(@PathVariable Long id) {
        User user = // fetch user by id
        return assembler.toModel(user);
    }
 
    @GetMapping("/{id}/employer")
    public EntityModel<Employer> getEmployer(@PathVariable Long id) {
        Employer employer = // fetch employer
        return EntityModel.of(employer,
            linkTo(methodOn(UserController.class).getEmployer(id)).withSelfRel());
    }
 
    @GetMapping("/{id}/contact")
    public EntityModel<Contact> getContact(@PathVariable Long id) {
        Contact contact = // fetch contact
        return EntityModel.of(contact,
            linkTo(methodOn(UserController.class).getContact(id)).withSelfRel());
    }
 
    @GetMapping("/{id}/projects")
    public CollectionModel<Project> getProjects(@PathVariable Long id) {
        List<Project> projects = // fetch projects
        // Add links to each project
        // ...
    }
}
 
					
				
			
		


理解实现

资源组装器：将 User 对象转换为包含嵌入链接的 EntityModel。
控制器方法：每个方法获取相关资源并返回适当的超链接。
动态链接：链接根据资源的状态和关系动态构建。

这种方法的好处

可发现性：客户端可以使用提供的链接导航资源，无需硬编码 URI。
可维护性：资源结构的变化需要客户端端的最少更新。
可扩展性：随着应用程序的增长，轻松扩展以包含更多相关资源。

HATEOAS 的优缺点
优势

增强的 API 可发现性：客户端可以理解可用的操作并动态导航资源。
减少客户端复杂性：消除客户端维护详尽 API 结构知识的需求。
松耦合：促进客户端和服务器可以独立发展的松耦合架构。
导航清晰度：提供资源交互的明确路径，模仿网页导航。

劣势

响应大小增加：嵌入多个链接可能导致更大的负载。
实现复杂性：需要仔细设计以确保链接被适当地管理和维护。
潜在的开销：解析和跟随 hypermedia 链接的额外处理可能引入延迟。
工具支持有限：并非所有框架和工具都提供对 HATEOAS 的强大支持，可能使集成变得复杂。

HATEOAS 可能不必要的情况

简单的 APIs：对于资源和交互简单的 APIs，HATEOAS 的额外复杂性可能不值得。
性能关键型应用：在负载大小和响应时间至关重要的情况下，多个链接引入的开销可能是一个问题。
内部服务：在客户端和服务器紧密管理的受控环境中，HATEOAS 的好处不那么显著。

何时何地使用 HATEOAS
理想的使用案例

具有众多资源的复杂 APIs：资源高度相关的 APIs 受益于动态导航。
公共 APIs：与外部客户端交互的 APIs 可以让客户端无需详细文档即可发现功能。
不断发展的系统：预期频繁变化的应用程序可以利用 HATEOAS 以最小化客户端端的调整。
基于 Hypermedia 的应用：围绕 hypermedia 原则设计的系统自然集成 HATEOAS。

实际场景

电子商务平台：在产品、类别、购物车和用户资料之间导航。
社交媒体服务：在用户资料、帖子、评论和点赞之间链接。
内容管理系统：连接文章、作者、标签和媒体资源。
物联网平台：管理设备、传感器和具有相关控制的流数据。

实施前的考虑因素

客户端能力：确保客户端能够有效解析和利用 hypermedia 链接。
性能影响：评估响应大小和处理时间的影响。
框架支持：使用提供内置 HATEOAS 支持的框架以简化开发。
文档需求：即使有了 HATEOAS，提供额外的文档也可以增强客户端的理解。

结论
HATEOAS 作为 RESTful API 设计领域的一个关键概念，引入了传统方法通常缺乏的灵活性和动态性。通过在 API 响应中嵌入 hypermedia 链接，它使客户端能够无缝地导航和交互应用程序的状态，促进了更直观和易维护的交互范式。
虽然 HATEOAS 带来了诸多优势，包括增强的可发现性和减少的客户端复杂性，但在权衡这些优势与潜在的缺点，如响应大小增加和实现复杂性时，至关重要。仔细评估您的应用程序的具体需求和上下文将指导 HATEOAS 的有效使用，确保您的 APIs 既健壮又适应性强。
随着 APIs 继续成为现代应用程序的基础，整合像 HATEOAS 这样的原理可以显著提升它们的设计和功能，为更可扩展和用户友好的系统铺平道路。
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注意：本文由 AI 生成。
优点	缺点
简化客户端与服务器的交互	可能导致更大的负载
增强 API 的可发现性	响应设计的复杂性增加
减少对外部文档的依赖	可能需要额外的框架支持
促进更 RESTful 的架构	对于简单的 APIs 并非总是必要
特征	Hypertext	Hypermedia
媒体类型	主要基于文本的链接	包括文本、音频、图片、视频等
用途	在文本内容之间的导航	使用多样化媒体的增强导航
复杂性	较简单且轻量	由于媒体类型多样化而更复杂
应用	基本的网页导航	需要丰富内容的高级应用
方面	SOAP	REST
规范	需要 WSDL	可选，更灵活
消息格式	XML	JSON、XML、文本、HTML
状态	有状态	无状态
性能	由于 XML 和严格协议较重	轻量级且更快
灵活性	灵活性较低，结构僵硬	高度灵活，适应性强
使用场景	企业服务，事务密集型应用	Web 服务、移动应用、公共 APIs