面試問微服務設計選RESTful還是RPC，看完這篇徹底搞懂！

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本文是後端微服務架構系列的第二篇文章。在微服務架構中服務之間的通信方式常見的有兩種：RPC 和 REST，關於微服務和 RPC 的更多細節，可以參考我上一篇文章

這篇文章主要介紹什麼是 REST 風格設計以及 RESTful 接口。閱讀完本文你將收穫以下知識點：

• 什麼是 REST 和 RESTful
• REST 接口設計規範是什麼
• REST 為什麼要設計成無狀態
• 接口無狀態真的是沒有狀態嗎
• RPC 和 REST 適用場景

REST和RESTful

REST（Representational State Transfer，表述性狀態轉移） 是一種軟體架構風格。REST提出了一組架構約束條件和原則，任何滿足 REST 約束條件和原則的架構，都稱為 RESTful 架構。

微服務之間需要相互通信以完成特定的業務處理，在典型的客戶端-服務端設計模型中，客戶端和服務端通通過消息請求-響應的方式交互協作，REST 就是這樣一套微服務之間交互接口的設計約束和原則規範。

乍一看 REST「表述性狀態轉移」每個字都認得，連起來不知道什麼意思。也難怪，這是作者 Roy Thomas Fielding 在他的博士論文裡提出的概念，論文自然都是學術用語，不過感興趣的同學可以去看看作者論文原文，地址我貼出來：https://www.ics.uci.edu/~fielding/pubs/dissertation/rest_arch_style.htm

今天 lemon 用大白話幫你透徹理解這個概念，我們把「表述性狀態轉移」掰開來看，先搞明白什麼是「表述性」，什麼是「狀態轉移」。

表述性

「表述性」其實是缺少了主語的，主語是「資源」。完整的描述是「資源表述性」，也就是「資源的描述」。在網絡通信中用什麼描述資源呢？沒錯就是 URI（Uniform Resource Identifier，統一資源標識符）。

這裡有幾個近義詞先給大家先科普一下：

URI 是統一資源標識符，用來唯一的標識一個資源。

URL 是統一資源定位器，它是一種具體的 URI，即 URL 可以用來標識一個資源，而且還指明了如何定位這個資源，URL 是 URI 的子集。

URN 統一資源命名，是通過名字來標識資源。URN也是 URI 的子集。

URI-URL-URN關係

在 HTTP 協議中用 URL 標識資源，也就是瀏覽器地址欄你看到的那一串網址。

地址欄URL

資源表述性

為了說明「資源描述性」接口設計的優點，我們來做一個接口設計方法的對比，舉個慄子就清楚了。

傳統的接口設計

先來看下傳統的網絡通信模式是怎麼樣的。假設lemon這個人物對象，在服務端的存儲形式是一個c++的class類型存儲。

下面的過程展示，客戶端發送請求服務端創建一個 lemon 對象的過程。

1. 服務端定義存儲結構頭文件 lemon.h

class lemon{  string name;  string address;  uint64 phone;}

2. 客戶端代碼引用服務端定義的lemon.h，「互相引用頭文件，增加了服務耦合性！」
3. 客戶端初始化一個 lemon 實例並序列化後通過網絡接口發送給服務端。

class lemon lm;lm.name = &34;;lm.address = &34;;lm.phone = 18666666666;

4. 服務端接收消息，反序列化，存儲傳輸過來的 lemon 對象

資源表述性接口設計

lemon 這個服務內部的對象，對外表現可以用一張圖片來表示，也可以用包含lemon 的姓名、地址、電話等信息的 xml 或 json 格式的數據表示。

{name : &34;,address:  &34;,phone  :  [phone]}

<?xml version=&34; encoding=&34; ?> <name>lemon</name> <address>ShenZhen</address> <phone>18666666666</phone>

也就是說，lemon 這個「資源」在服務內部的存放形式對外不可見，外界客戶端發起請求可以用不同的資源表述格式來獲取服務端的資源。

（如果伺服器會說話，他內心os 大概是這樣的: 客戶端你不用管我是如何保存這個對象的，只要你說的清楚想要什麼對象，只管發來請求便是！）。

這樣做最顯然的好處是，減少了服務之間的耦合。客戶端訪問服務資源之前不需要知道資源在服務端的具體存儲格式，只需描述資源形式即可修改、創建、更新、刪除服務端的資源。

狀態轉移

搞懂了「資源描述性」接下來看下什麼是「狀態轉移」？狀態轉移就是客戶端通過一系列請求動作，推動服務端的資源狀態發生變化，資源的狀態可以在「創建-修改-查看-刪除」之間轉移。

資源狀態轉移

資源狀態的變化在宏觀上的反應就是業務流程推進。打個比方，你去銀行系統開戶、查餘額、銷戶，這個過程你推動了你的銀行帳戶這個「資源」經歷了不同的狀態轉移讓你完成了不同的業務操作。

REST的約束條件

協議選擇

REST 本身並沒有提到底層應該使用什麼協議，日常實踐案例中最常用的是基於 HTTP 的 RESTful 實現。

這是因為 HTTP 協議自帶的動詞 GET/POST/PUT/DELETE 可以作為推動狀態轉移的方法，另外HTTP 的制定了規範的狀態碼。還有其他的一些 HTTP 特性，這些特性使得在HTTP 之上實現 REST 要簡單得多，而如果使用其他協議的話，就需要自己實現這些特性。

請求規範

RESTful 架構中，發生狀態轉換的是「資源」，所以URI 中一般只能包含代表「資源」的名詞，並且推薦是複數，而不應該在 URI 中包對資源進行操作的動詞。

對資源執行的CURD「增刪改查」動作應該在HTTP請求方法的GET/POST/PUT/DELETE中體現。

符合REST規範的寫法：

POST http://www.test.com/lemon // 創建Get http://www.test.com/lemon // 查詢PUT http://www.test.com/lemon // 修改DELETE http://www.test.com/lemon //刪除

不符合REST規範的寫法：

POST http://www.test.com/Createlemon // 創建POST http://www.test.com/Querylemon // 查詢POST http://www.test.com/Modifylemon // 修改POST http://www.test.com/Deletelemon //刪除

狀態碼

服務端消息響應攜帶狀態碼，指示客戶端進行下一步處理。符合 RESTfull 規範的接口返回狀態碼都是通用的，不需要額外約定，利用HTTP Status Code 狀態碼 表示請求處理結果，降低了微服務間互操作成本。

狀態碼 狀態碼含義 2xx 成功，操作被成功接收並處理 3xx 重定向，需要進一步的操作以完成請求 4xx 客戶端錯誤，請求包含語法錯誤或無法完成請求 5xx 伺服器錯誤，伺服器在處理請求的過程中發生了錯誤

下面是常見的HTTP狀態碼：

• 200 - 請求成功
• 301 - 資源（網頁等）被永久轉移到其它URL
• 404 - 請求的資源（網頁等）不存在
• 500 - 內部伺服器錯誤

無狀態

RESTful接口要求是「無狀態」。無狀態指的是任意一個Web請求必須完全與其他請求隔離，當客戶端發起請求時，消息本身包含了服務端識別這一請求上下文所需的全部信息。

無狀態不是真的沒有狀態

接口「無狀態」更確切的說是服務端無狀態，整個會話還是需要狀態維持的。要完成一個業務流程，一般客戶端與服務端需要多次的消息交互，我們知道HTTP 協議是「無狀態協議」，這就需要服務端能夠識別幾個獨立 HTTP 請求的「狀態信息」，從而將他們關聯到一個業務流程中。

還是舉例子銀行系統取款的例子：

• 用戶lemon要登錄銀行系統，首先需要在登錄頁面輸入用戶名和密碼，這時候產生一個登錄請求
• 服務端收到登錄請求，執行登錄邏輯並返回操作結果
• lemon登錄之後點擊取款100萬，產生一個取款請求
• 服務端收到取款請求，執行取款邏輯並返回操作結果

取款業務流程

這裡有個問題，服務端在不同時間點收到登錄請求和取款請求，這兩個請求都是用戶 lemon 產生的，如果不在技術層面做對獨立的 HTTP 請求做關聯的話，服務端就無法知道這兩個請求其實是都是用戶lemon 「取款業務」的組成部分。

技術方案

服務端要能識別請求的「狀態信息」，有兩種技術方案：

1. Session 方式。服務端保存會話狀態，客戶端每次請求攜帶session-id。 服務端維護一個會話狀態信息列表，用session-id唯一標識一個狀態信息，session-id一般包含在HTTP響應的Set-Cookie頭部返回給客戶端，後續客戶端請求攜帶包含session-id信息的cookie頭部，服務端解析cookie取出session-id，去維護的狀態列表中取回該消息對應的狀態信息，這樣就把無狀態的HTTP變成有狀態的了。

session會話

2. Token 方式。服務端不保存會話狀態，客戶端每次請求都攜帶完整的會話狀態信息（一般是加密的）給服務端。 Token也稱作是「令牌」或臨時證書籤名，狀態信息都被加密到token中，這樣每當伺服器收到請求後解密token就能獲取該請求對應的狀態信息，也就能把不同的請求消息關聯到同一個業務流程中來，和session方式有類似的效果，只不過這次的狀態信息不保存在服務端。

Token會話

以上兩種實現中，第一種 Session 方式是有狀態的，第二種 Token 方式是無狀態的。

如果你要實現 RESTful 接口最好按第二種技術方案實現，當然要實現無狀態也還有其他方式，思路都是「服務端不保持會話狀態」就對了。

為什麼要無狀態

為了高可用性和負載均衡需求，多個微服務通過負載均衡實現分布式集群化部署，集群中每個服務都是獨立和對等的。如果伺服器在收到客戶端請求之時不可用或者宕機，無狀態請求可以由任何其他可用伺服器處理並作出應答，這在分布式應用中非常重要。

REST無狀態接口

想像一下如果服務端保存狀態，一個事務內的每個請求都必須落到同一臺伺服器去處理，這就失去了分布式的意義和優勢。

所以， RESTful 接口要求是無狀態的，是為了更好的適應分布式業務場景，發揮微服務集群優勢。

REST 和 RPC

這兩個概念經常出現在微服務架構設計中，REST 是一種軟體架構接口設計風格，RPC 是一種計算機通信協議，看起來是兩個不同的概念，沒法比較。

但是有些書中把它們放在一起比較，真要比較的話，我個人傾向於把 REST 具體化為一種基於HTTP 並按照 REST 約束設計的通信協議，這樣兩個通信協議才有比較性。

回顧下RPC

RPC (Remote Procedure Call)遠程過程調用是一個計算機通信協議。我們一般的程序調用是本地程序內部的調用，RPC允許你像調用本地函數一樣去調用另一個程序的函數，這中間會涉及網絡通信和進程間通信，但你無需知道實現細節，RPC框架為你屏蔽了底層實現。RPC 是一種伺服器-客戶端Client/Serv er模式，經典實現是一個通過發送請求-接受回應進行信息交互的系統。

適用場景

很多 RPC 框架提供的消息傳輸都是基於二進位的，比如Thrift、Protocol buffers。這樣做的好處是消息結構比較緊湊，對於頻繁調用或者大流量、低時延要求的應用場景，能夠顯著減少網絡開銷；另一個約束是某些 RPC 框架有很強的技術耦合性，比如 Dubbo 只能用於 java 技術棧。綜上，RPC 「更加適用於系統內部微服務之間的高效通信。」

RESTful接口由於提供了統一的基於 HTTP的 REST 設計標準，只需 web 框架支持 HTTP 協議，並設計RESTful 風格的接口即可，極大的方便了第三方服務接入調用，「適合用於微服務系統對外暴露的接口設計標準。」

寫在最後

本文是微服務架構設計中接口選型的一個小方面，很多人會覺得現在工作面試，不管是大廠還是小公司，都是面試造飛機，工作擰螺絲。個人認為即使你在入職之後接觸不到架構方面的工作，也要有一顆架構的心，高度決定認知，如果只盯著手上的那顆螺絲那和鹹魚有什麼區別？

老規矩。感謝各位的閱讀，文章的目的是分享對知識的理解，技術類文章我都會反覆求證以求最大程度保證準確性，若文中出現明顯紕漏也歡迎指出，我們一起在探討中學習。

好了，今天的技術分享就到這裡，本文是後端開發微服務設計系列的第二篇，這個系列應該還會繼續更新，我們下期再見。

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