Rust Web入门（二）：Actix

本教程笔记来自 杨旭老师的 rust web 全栈教程，链接如下：

https://www.bilibili.com/video/BV1RP4y1G7KF?p=1&vd_source=8595fbbf160cc11a0cc07cadacf22951

学习 Rust Web 需要学习 rust 的前置知识可以学习杨旭老师的另一门教程

https://www.bilibili.com/video/BV1hp4y1k7SV/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=8595fbbf160cc11a0cc07cadacf22951

项目的源代码可以查看 git：（注意作者使用的是 mysql 数据库而不是原教程的数据库）

https://github.com/aiai0603/rust_web_mysql

今天来入门基于 rust 的 web 框架 Actix：

Actix简单使用

Actix - Rust 的 Actor 异步并发框架

Actix 基于 Tokio 和 Future，开箱具有异步非阻塞事件驱动并发能力，其实现低层级 Actor 模型来提供无锁并发模型，而且同时提供同步 Actor，具有快速、可靠，易可扩展。

Actix 之上是高性能 Actix-web 框架，很容易上手。使用 Actix-web 开发的应用程序将在本机可执行文件中包含 HTTP 服务器。你可以把它放在另一个像 nginx 这样的 HTTP 服务器上。但即使完全不存在另一个 HTTP 服务器 (像 nginx) 的情况下，Actix-web 也足以提供 HTTP 1 和 HTTP 2 支持以及 SSL/TLS。这对于构建微服务分发非常有用。

我们需要先创建一个项目，然后引入需要的依赖，然后使用 bin 指定我们的 bin 目录

[package]
name = "stage_2"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

[dependencies]
actix-web = "3"
actix-rt = "1.1.1"

[[bin]]
name = "server1"

之后我们在 src 下创建一个 bin 目录和一个 server1.rs 编写我们的框架：

对于 server1.rs 我们需要初始化一个 app 作为我们的 web 项目，然后为它配置一个路由的函数，之后再指定的端口运行我们的 app 项目。因为它是异步的，所以我们要加上 await 和 async 进行修饰并且使用 actix_rt::main 这个包

use actix_web::{web, App, HttpResponse, HttpServer, Responder};
use std::io;
#[actix_rt::main]
async fn main() -> io::Result<()> {
    let app = move || App::new().configure(general_routes);
    HttpServer::new(app).bind("127.0.0.1:3000")?.run().await
}

之后我们编写我们的路由函数，它传入一个配置项，你可以在其中配置对应路由的处理方法，比如我们处理 /health 路径的 get 方法，我们就可以用如下的方式进行编写，在 to 之后提供一个函数作为我们的处理函数。

处理函数是需要实现 Responder 这个 Trait 的，所以我们的返回值需要使用 HttpResponse 相关的函数进行返回，其中 Ok() 表示 200 这个状态码，之后又使用 json 函数返回了一段 json 作为作为我们的返回值

pub fn general_routes(cfg: &mut web::ServiceConfig) {
    cfg.route("/health", web::get().to(health_check_handler));
}

pub async fn health_check_handler() -> impl Responder {
    HttpResponse::Ok().json("Actix Web Service is running!")
}

现在我们的创建搭建完毕了，我们在命令行启动我们的项目，然后访问 120.0.0.1:3000 ，可以看到，Actix Web Service is running! 这句话，那么我们的项目就可以正常使用了

构建完整的 rust API

现在我们已经可以运行我们的 Actix 框架了，之后我们来尝试构建一个完整的具有增删改查功能的 api，我们再新建一个 teacher-service.rs 把这个项目设置为默认项目，并且加载我们需要的包：

[package]
name = "stage_3"
version = "0.1.0"
edition = "2021"
default-run = "teacher-service"

[dependencies]
actix-web = "3"
actix-rt = "1.1.1"
serde = { version = "1.0.132", features = ["derive"] }
chrono = { version = "0.4.19", features = ["serde"] }

[[bin]]
name = "server1"

[[bin]]
name = "teacher-service"

数据库的部分将会在下一部分讲解，我们先把我们的数据放在内存中，我们先建立一个 models.rs 它用于定义我们的数据结构， 通过刚刚引入的 serde 包，我们可以让 json 数据转化为我们的数据结构

use actix_web::web;
use chrono::NaiveDateTime;
use serde::{Deserialize, Serialize};

#[derive(Deserialize, Serialize, Debug, Clone)]
pub struct Course {
    pub teacher_id: usize,
    pub id: Option<usize>,
    pub name: String,
    pub time: Option<NaiveDateTime>,
}

impl From<web::Json<Course>> for Course {
    fn from(course: web::Json<Course>) -> Self {
        Course {
            teacher_id: course.teacher_id,
            id: course.id,
            name: course.name.clone(),
            time: course.time,
        }
    }
}

之后我们编写一个 state.rs 封装我们全局共享的数据结构，它包括一个响应，一个访问次数和一个返回的结构体，这个内容将作为全局内容在我们的程序中共享，因为涉及到多个程序会调用 visit_count 和 courses 数据，所以我们把他们放在 Mutex 中来保证互斥调用：

use std::sync::Mutex;

use crate::modelds::Course;

pub struct AppState {
    pub health_check_response: String,
    pub visit_count: Mutex<u32>,
    pub courses: Mutex<Vec<Course>>,
}

之后将上一步简单 get 方法的路由配置到这里，我们新建 routers.rs 来存放路由

use super::handlers::*;
use actix_web::web;
pub fn general_routes(cfg: &mut web::ServiceConfig) {
    cfg.route("/health", web::get().to(health_check_handler));
}

然后新建一个 handlers.rs 方法来定于我们的对于路由的处理函数，这里我们可以调用全局注册的 app_state ，这个内容会在下一部分讲到。我们取出共享数据里的 访问次数和响应内容，之后返回一个 json 数据。

use super::state::AppState;
use actix_web::{web, HttpResponse};

pub async fn health_check_handler(app_state: web::Data<AppState>) -> HttpResponse {
    println!("incoming for health check");
    let health_check_response = &app_state.health_check_response;
    let mut visit_count = app_state.visit_count.lock().unwrap();
    let response = format!("{} {} times", health_check_response, visit_count);
    *visit_count += 1;
    HttpResponse::Ok().json(&response)
}

最后我们配置我们的主函数 teacher-service.rs ，在 3000 端口启动我们的项目，我们将一个初始化的 shared_data 配置到项目中，之后在项目的整个的流程中都可以使用它

use actix_web::{web, App, HttpServer};
use std::io;
use std::sync::Mutex;

#[path = "../handlers.rs"]
mod handlers;
#[path = "../models.rs"]
mod modelds;
#[path = "../routers.rs"]
mod routers;
#[path = "../state.rs"]
mod state;

use routers::*;
use state::AppState;

#[actix_rt::main]
async fn main() -> io::Result<()> {
    let shared_data = web::Data::new(AppState {
        health_check_response: "I'm OK.".to_string(),
        visit_count: Mutex::new(0),
        courses: Mutex::new(vec![]),
    });
    let app = move || {
        App::new()
            .app_data(shared_data.clone())
            .configure(general_routes)
    };

    HttpServer::new(app).bind("127.0.0.1:3000")?.run().await
}

这样我们就可以在 127.0.0.1:3000 启动我们的项目，当你调用 127.0.0.1:3000/health 的时候，你可以看到输出了

I'm OK. 1 times，每调用一次，times + 1

处理POST 请求

我们现在已经可以处理 get 请求并且返回一组预定的数据了，现在我们来尝试调用 POST 请求来新增我们的数据：

我们首先注册一个新的路由，它在一个 /courses 的空间中，表示它的所有 api 都必须使用 localhost:3000/courses 开头，我们先添加一个 localhost:3000/courses 的路由，它是 post 方法，用于新增一条数据

pub fn course_routes(cfg: &mut web::ServiceConfig) {
    cfg.service(
        web::scope("/courses")
            .route("/", web::post().to(new_course))
    );
}

之后我们在 handlers.rs 编写它的处理函数：我们要做的是把我们收到的数据写入到 app_state 中，我们先计算出有多少个数据来计算出新增数据的 id 号作为唯一标识，然后将传入数据存入我们的全局数据中

要注意，我们需要先获取所有权，然后将数据克隆一份来计算长度，否则数据在使用完毕以后就被回收了：

use super::modelds::Course;
use chrono::Utc;
pub async fn new_course(
    new_course: web::Json<Course>,
    app_state: web::Data<AppState>,
) -> HttpResponse {
    println!("Received new course");
    let course_count = app_state
        .courses
        .lock()
        .unwrap()
        .clone()
        .into_iter()
        .filter(|course| course.teacher_id == new_course.teacher_id)
        .collect::<Vec<Course>>()
        .len();
    let new_course = Course {
        teacher_id: new_course.teacher_id,
        id: Some(course_count + 1),
        name: new_course.name.clone(),
        time: Some(Utc::now().naive_utc()),
    };
    app_state.courses.lock().unwrap().push(new_course);
    HttpResponse::Ok().json("Course added")
}

我们编写一个测试来测试我们的接口：

mod tests {
    use super::*;
    use actix_web::http::StatusCode;
    use std::sync::Mutex;

    #[actix_rt::test]
    async fn post_course_test() {
        let course = web::Json(Course {
            teacher_id: 1,
            name: "Test course".into(),
            id: None,
            time: None,
        });

        let app_state: web::Data<AppState> = web::Data::new(AppState {
            health_check_response: "".to_string(),
            visit_count: Mutex::new(0),
            courses: Mutex::new(vec![]),
        });
        let resp = new_course(course, app_state).await;
        assert_eq!(resp.status(), StatusCode::OK);
    }
}

动态路由

有时候我们希望我们的路径中带有我们需要的查询数据，例如，我们希望通过 /course/1 来查询对应 id 为1 的老师的课程，通过 /course/1/12 来查询对应 id 为1 的老师 id 为 12的课程，那么我们需要构建一个动态路由：

首先我们这样编写一个路由，其中的 user_id 和 course_id 可以作为参数提取到，而我们的路径可以匹配到这些路由

pub fn course_routes(cfg: &mut web::ServiceConfig) {
    cfg.service(
        web::scope("/courses")
            .route("/", web::post().to(new_course))
            .route("/{user_id}", web::get().to(get_courses_for_teacher))
            .route("/{user_id}/{course_id}", web::get().to(get_course_detail)),
    );
}

之后我们在 handlers 里编写处理方法，通过传入参数 params 可以拿到我们的路径，我们需要构建我们的查询来返回对应的值：

pub async fn get_courses_for_teacher(
    app_state: web::Data<AppState>,
    params: web::Path<usize>,
) -> HttpResponse {
    let teacher_id: usize = params.0;

    let filtered_courses = app_state
        .courses
        .lock()
        .unwrap()
        .clone()
        .into_iter()
        .filter(|course| course.teacher_id == teacher_id)
        .collect::<Vec<Course>>();

    if filtered_courses.len() > 0 {
        HttpResponse::Ok().json(filtered_courses)
    } else {
        HttpResponse::Ok().json("No courses found for teacher".to_string())
    }
}

pub async fn get_course_detail(
    app_state: web::Data<AppState>,
    params: web::Path<(usize, usize)>,
) -> HttpResponse {
    let (teacher_id, course_id) = params.0;
    let selected_course = app_state
        .courses
        .lock()
        .unwrap()
        .clone()
        .into_iter()
        .find(|x| x.teacher_id == teacher_id && x.id == Some(course_id))
        .ok_or("Course not found");
    if let Ok(course) = selected_course {
        HttpResponse::Ok().json(course)
    } else {
        HttpResponse::Ok().json("Course not found".to_string())
    }
}

我们也可以为我们编写的这两个方法添加测试：

  #[actix_rt::test]
    async fn get_all_courses_success() {
        let app_state: web::Data<AppState> = web::Data::new(AppState {
            health_check_response: "".to_string(),
            visit_count: Mutex::new(0),
            courses: Mutex::new(vec![]),
        });
        let teacher_id: web::Path<usize> = web::Path::from(1);
        let resp = get_courses_for_teacher(app_state, teacher_id).await;
        assert_eq!(resp.status(), StatusCode::OK);
    }

    #[actix_rt::test]
    async fn get_one_course_success() {
        let app_state: web::Data<AppState> = web::Data::new(AppState {
            health_check_response: "".to_string(),
            visit_count: Mutex::new(0),
            courses: Mutex::new(vec![]),
        });
        let params: web::Path<(usize, usize)> = web::Path::from((1, 1));
        let resp = get_course_detail(app_state, params).await;
        assert_eq!(resp.status(), StatusCode::OK);
    }

如果通过测试，我们将拥有一个完整的具有新增和查询功能的 api 了，我们将刚刚编写的路由注册到我们的主程序：

async fn main() -> io::Result<()> {
    let shared_data = web::Data::new(AppState {
        health_check_response: "I'm OK.".to_string(),
        visit_count: Mutex::new(0),
        courses: Mutex::new(vec![]),
    });
    let app = move || {
        App::new()
            .app_data(shared_data.clone())
            .configure(general_routes)
            .configure(course_routes)
    };

    HttpServer::new(app).bind("127.0.0.1:3000")?.run().await
}

现在你可以通过 POSTMAN 等工具来测试新增和查询数据的 api 了，之后我们将会讲解通过数据库来持久化我们的数据，而不是用全局注入的数据结构存储数据。