【ASP.NET Core Web API设计】：构建RESTful服务的最佳实践


参考资源链接：[ASP.NET实用开发：课后习题详解与答案](https://wenku.csdn.net/doc/649e3a1550e8173efdb59dbe?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. ASP.NET Core Web API简介与基础

ASP.NET Core Web API是构建面向服务的应用程序和API的平台，它允许开发者使用.NET Core编写可扩展的HTTP服务。与以往的ASP.NET Web API相比，ASP.NET Core进行了诸多改进，包括跨平台支持、更轻量级的运行时、更快的性能以及更灵活的配置系统。本章将介绍ASP.NET Core Web API的基本概念，包括创建一个简单的API，理解如何处理请求和响应，以及如何进行基本的配置。我们会从安装.NET Core运行时和SDK开始，逐步深入到创建一个基础的Web API项目，理解其工作原理，并运行我们的第一个“Hello World”示例。通过这一章节的学习，读者将建立对ASP.NET Core Web API的基础认识，为深入学习后续章节打下坚实的基础。

# 2. 深入理解RESTful架构原则

### 2.1 RESTful的基本概念和设计哲学

REST（Representational State Transfer）是一种软件架构风格，它最初由Roy Fielding在2000年的博士论文中提出。RESTful架构是一种被广泛应用于Web服务的构建，它使得Web服务可以充分利用HTTP协议的语义。

#### 2.1.1 资源的表示和状态转移

在REST架构中，一个资源是服务器上一个可命名的抽象数据集合。例如，一个博客文章、用户信息等都是资源。客户端和服务器之间的交互不是通过命令来完成的，而是通过使用统一的接口来操作Web上的资源。资源可以通过各种表述形式来表现，如JSON、XML等。而状态转移指的是在客户端和服务器之间，一个资源从一个状态转移到另一个状态。

sequenceDiagram
    participant 客户端
    participant 服务器
    客户端->>服务器: GET /articles/1
    服务器-->>客户端: 返回文章数据(200 OK)
    客户端->>服务器: POST /articles/1/comments
    服务器-->>客户端: 保存评论并返回新状态(201 Created)

#### 2.1.2 REST的六大指导原则

REST架构通过一系列的约束来实现其设计目标，下面是REST的六大指导原则：

1. **客户端-服务器架构**：关注点分离，客户端与服务器之间的交互只关注于资源的表述。
2. **无状态**：每次请求都包含处理该请求所需的所有信息，这样可以提高交互的可伸缩性。
3. **可缓存**：响应可标记为可缓存或不可缓存，以减少客户端和服务端之间的交互。
4. **统一接口**：使用REST API时，不同组件通过统一接口进行交互。
5. **分层系统**：系统中各个部分之间应该是分层的，例如代理、缓存等中间层。
6. **按需代码**：支持代码按需下载和执行，但这一点在RESTful Web API中通常不使用。

### 2.2 设计符合RESTful的API

设计一个符合RESTful原则的API需要遵循其架构指导原则，并将这些原则映射到Web API的设计中。

#### 2.2.1 确定资源和URI设计

每个资源需要有一个唯一的标识符URI（统一资源标识符）。URI的结构应该反映资源的层次结构和集合。

GET /api/users/123
POST /api/users
DELETE /api/users/123

#### 2.2.2 选择合适的HTTP方法

使用HTTP协议的方法来表示操作类型，例如GET用于检索资源，POST用于创建新资源，PUT用于更新资源，DELETE用于删除资源。

GET /api/users/{userId}           # 获取用户信息
POST /api/users                   # 创建新用户
PUT /api/users/{userId}           # 更新用户信息
DELETE /api/users/{userId}        # 删除用户

#### 2.2.3 使用合适的HTTP状态码

正确使用HTTP状态码来表示操作的结果，例如200 OK表示请求成功，201 Created表示资源被成功创建，404 Not Found表示资源不存在。

200 OK         # 请求成功
201 Created    # 资源创建成功
404 Not Found  # 资源不存在

在API的设计和实现过程中，开发者需要持续考虑如何更好地遵循REST原则，保证API的可用性和可维护性。下面将介绍如何在实际项目中构建一个ASP.NET Core Web API项目。

# 3. ```
# 第三章：构建ASP.NET Core Web API项目

## 3.1 创建和配置ASP.NET Core项目

### 3.1.1 使用Visual Studio创建项目

当我们着手构建一个新的ASP.NET Core Web API项目时，通常会首先使用Visual Studio IDE来搭建项目的骨架。在Visual Studio 2022中，可以通过以下步骤创建一个ASP.NET Core Web API项目：

1. 打开Visual Studio 2022。
2. 点击“创建新项目”。
3. 在项目模板搜索框中输入“ASP.NET Core Web API”。
4. 选择适合你需求的“ASP.NET Core Web API”模板（例如，可以选择空模板，以便自己从头开始构建）。
5. 填写项目名称，选择项目保存位置和解决方案名称。
6. 点击“创建”按钮，Visual Studio将开始创建项目，并初始化项目依赖和配置。

创建项目后，Visual Studio 会自动生成一些基础文件和文件夹，其中`Program.cs`文件包含了启动和运行应用程序的主要代码，而`Startup.cs`（在较新版本中可能会直接集成到`Program.cs`中）负责配置服务和请求管道。

### 3.1.2 项目结构和配置文件

ASP.NET Core项目遵循一种约定优于配置的设计哲学。这意味着项目结构和文件放置是按照一定的约定组织的，这有助于开发者快速上手和理解项目。典型的项目结构包括以下部分：

- `/Program.cs`：项目的主要入口点，包含了启动应用程序的逻辑。
- `/Startup.cs`：（可选，取决于.NET Core版本）用于配置应用程序请求处理管道和应用程序服务的类。
- `/Controllers/`：存放API控制器的文件夹，控制器负责处理HTTP请求并返回响应。
- `/Models/`：存放数据模型和视图模型的文件夹。
- `/Views/`：对于使用Razor Pages或MVC的Web API，存放视图文件。
- `/Data/`：存放数据访问层的文件夹，如Entity Framework Core的DbContext。
- `/Properties/`：存放程序集信息和其他配置文件。

配置文件主要有：

- `appsettings.json`：存放应用程序的配置信息。
- `launchSettings.json`：存放调试和发布时的配置，如端口号、环境变量等。
- `Program.cs`/`Startup.cs`：用于配置依赖注入和中间件管道。

下面的代码块展示了在`Program.cs`中初始化ASP.NET Core Web API的典型配置：

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
// 添加服务到DI容器
builder.Services.AddControllers();
// 配置请求处理管道
var app = builder.Build();
if (app.Environment.IsDevelopment())
{
    app.UseDeveloperExceptionPage();
}
app.UseHttpsRedirection();
app.UseAuthorization();
app.MapControllers();
app.Run();

此代码块首先通过`WebApplication.CreateBuilder`方法创建一个应用构建器实例，然后使用`AddControllers`方法添加MVC控制器支持。构建完成后，`app`对象用于配置HTTP请求管道，例如异常处理、HTTPS重定向、授权和映射控制器路由。

通过这样的结构和配置，开发者能够快速启动和测试他们的Web API项目，同时还能根据需要对项目进行扩展和自定义。

## 3.2 设计控制器和路由机制

### 3.2.1 控制器的作用和创建

在ASP.NET Core中，控制器负责处理客户端发送的HTTP请求，并返回相应的HTTP响应。控制器是业务逻辑和视图或客户端之间的桥梁，它们接收输入、执行业务逻辑，并根据业务逻辑的输出生成响应。

要创建一个控制器，可以使用Visual Studio中的“添加”->“新建项”功能，选择ASP.NET Core下的“API Controller Class”，填入类名并创建。控制器类通常继承自`ControllerBase`，并可以使用`[ApiController]`和`[Route]`属性进行标记。

下面是一个简单的控制器创建示例：

using Microsoft.AspNetCore.Mvc;

[ApiController]
[Route("[controller]")]
public class WeatherForecastController : ControllerBase
{
    // GET: api/<WeatherForecastController>
    [HttpGet]
    public IEnumerable<WeatherForecast> Get()
    {
        // 实现获取数据的逻辑
        return Enumerable.Empty<WeatherForecast>();
    }
}

在这个例子中，控制器标记了`[ApiController]`和`[Route("[controller]")`](表示此控制器下的所有操作路由都是以WeatherForecast作为基础路径)。`Get`方法标记为`[HttpGet]`，表示它将处理GET请求到基础路径（例如`/WeatherForecast`）的请求。

### 3.2.2 路由的定义和参数绑定

ASP.NET Core支持基于属性的路由定义，允许开发者以声明式的方式指定路由模板。路由模板定义在控制器类或方法上，使用方括号`[]`来标记。例如，可以为一个动作方法定义一个特定的路由模板：

[HttpGet("{id}")]
public ActionResult<WeatherFo