基于 AXIS2/C 的 C 语言库实现对提供 REST API 的系统进行数据访问

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作者：宋东平，发布于2013-4-23，来源：IBM

简介：目前，通过 REST API 来提供数据访问接口的系统已经非常普遍。但是对于某些使用 C 语言系统框架的程序，如需访问其它系统提供的 REST API，就要 C 语言提供相应的库函数来支持。AXIS2/C 提供了这样的库函数帮助用户访问这些系统的 REST API 来获取数据。AXIS2/C 是基于 AXIS2 架构且用 C 语言实现的 Web Service 引擎。它支持 SOAP 协议，并且支持 RESTful 风格的 Web Service。本文介绍了 AXIS2/C 的运行环境搭建和参数配置。然后介绍了如何利用 AXIS2/C 提供的 C 语言库函数，实现标准 REST API 方法的访问。最后简要介绍如何使用开源工具 cJSON 对 JSON 格式的数据进行处理和编码。

AXIS2/C 简介和 REST 及 REST API 相关内容的简介

AXIS2/C 简介

Axis2/c 是基于 C 语言实现的 Web Service 引擎，基于 Axis2 架构，用于提供 Web 服务，并具有良好的可移植性，可以作为其他软件的一部分提供 Web 服务。Axis2/c 支持 SOAP1.1 及 SOAP1.2 协议，并且支持 RESTful 风格的 Web 服务。基于 Axis2/c 开发的 Web 服务可以同时暴露为 SOAP 和 RESTful 风格的服务。用户可以基于 Axis2/c，开发 Web 服务以供其他客户端进行调用，亦可通过调用 Axis2/c 提供的 C 语言库，开发客户端程序，去访问其他的 Web 服务。

REST 及 REST API 简介

REST（REpresentational State Transfer，表述性状态转移），指一组架构约束条件和原则，是当下 Web Service 领域流行的一种软件架构风格。REST 强调从资源的角度观察整个网络，基于 REST 的架构是一种面向资源的架构（Resource-Oriented Architecture，ROA）。资源通常由唯一的 URI（Uniform Resource Identifier，统一资源标识符）来标识，例如："http://10.11.12.13:8080/rest/resources/Server"。客户端的程序通过访问 URI 来获取资源的表述。REST 通常使用 HTTP，URI，XML 以及 HTML 这些现有的广泛流行的协议和标准。

基于 REST 的 Web 服务以其架构简单、可扩展、安全有效，通过 HTTP 直接传播数据等特性，成为 Web 服务领域一个越来越流行的架构形式。

REST API 是一个系统提供给外部系统的数据访问服务接口。基于 REST API 的服务，以资源的形式存在，客户端通过对资源的操作实现相应的功能。在 RESTful 的 Web 服务中，对资源的操作通过 HTTP 的四个标准方法实现，且所有的业务需求均可映射成对资源的操作。例如，获取资源的表述用 GET 方法，修改资源用 PUT 方法，添加一个资源用 POST 方法或者用 PUT 方法（POST 表示创建子资源，PUT 在目标资源不存在时创建资源本身），删除资源用 DELETE 方法等。支持 HEAD 操作，但它只返回报头，不返回表述，用于得到资源的元数据时使用。
HTTP 通信过程中，身份认证 Authentication 的分析

在 HTTP 通信过程中，认证是一种用来允许 Web 浏览器，或者其他客户端程序在请求时提供以用户名及密码形式的凭证。HTTP 认证基于质询 / 回应 (challenge/response) 的认证模式，并主要支持两种认证方式：基本认证 (basic authentication) 以及摘要认证 (digest authentication)，下面主要分析基本认证的步骤。

通常情况下，客户端第一次请求 URI 服务时，不知晓是否需要验证，因此会发送不带认证信息的 HTTP 请求，服务端由于找不到认证信息，认证失败，向客户端发送一个 HTTP 响应，状态码为 401(Unauthorized)，并包含 WWW-Authenticate 消息头，客户端收到 HTTP 响应后，重新发送 HTTP 请求，并在请求头中添加 Authorization 消息头，格式为 Authorization:credentials，其中 credentials 是认证信息，具体认证信息根据不同的认证方案而不同，当服务器对认证信息进行判断，通过后即响应客户端请求，如下显示了基本认证的步骤：

客户端访问一个受 HTTP 基本认证保护的资源。
服务器返回 401 状态，要求客户端提供用户名和密码进行认证。
客户端将输入的用户名密码用 Base64 进行编码后，采用非加密的明文方式传送给服务器：Authorization:Basic xxxxxx（其中 xxxxxx 为 username:password 通过 Base64 编码的字符串），例如：Authorization:Basic dXNlcm5hbWU6cGFzc3dvcmQ=
如果认证成功，则返回相应的资源。如果认证失败，则仍返回 401 状态，要求重新进行认证。

401 Unauthorized

WWW-Authenticate：Basic realm="Secret World"

AXIS2/C 环境搭建

AXIS2/C 环境搭建（Linux 环境）

这里我们以 Red Hat 5.7 环境为例，介绍一下如何搭建 Axis2/c 的运行环境。首先需要下载 Axis2c 的安装包，下载地址可见参考资料。这里我们以最新的版本 1.6 为例。创建安装目录 axis2c，解压缩 Axis2/c 的安装包 axis2c-src-1.6.0.tar.gz 到文件夹 axis2c-src-1.6.0 下，如下图所示：

图 1. 解压缩 AXIS2/C 安装包

解压之后，编译源码进行安装。参数 prefix 用来指定安装目录，enable-openssl 用来指定是否需要访问具有 SSL 的 REST API 系统。如下图所示：

图 2. 编译并安装

Axis2/c 的安装包当中提供了很多用例，用例当中使用到了某些环境变量，所以这里我们需要设定两个环境变量：

export AXIS2C_HOME=/zhaojian/axis2c // 指定 Axis2c 的安装目录

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:${AXIS2C_HOME}/lib/ // 指定 Axis2c 的 library 目录

用例代码也需要进行编译安装。如下图所示：

图 3. 编译用例代码

至此，基本的 Axis2/c 开发运行环境已经搭建完成，接下来，运行示例代码，并测试运行环境是否可以正常运行。用例代码是运行在 Axis2/c Server 之上的，所以必须先启动 Axis2/c Server，先看一下启动命令的帮助信息，如下图所示：

图 4. 启动命令的帮助信息

启动方法，如下图所示：

图 5. 启动 AXIS2/C Server 成功

如果输入服务器启动命令”./axis2_http_server”之后，命令行一直处于 hang on 的状态，表明 Server 已经启动成功，用例代码可以运行了；如果命令行中断退出如下图所示，表明启动失败，可以通过日志文件 axis2.log 找出失败原因。本实例中导致失败的原因是 Axis2/c Server 服务器的默认端口 9090 被其它应用程序占用，导致启动失败

图 6. 启动 AXIS2/C Server 失败

我们可以通过使用启动命令参数 -p 来修改端口号，如下图所示：

图 7. 修改端口

Axis2c Server 启动之后，就可以运行用例代码了：

图 8. 运行用例代码

这里要指出的是因为启动 Server 时，如果修改了默认端口 9090 为其它端口比如 8080 时，当运行用例比如上图中的 echo 命令时，也需要修改用例当中的端口为已修改的端口号 8080（可以通过命令 echo 的参数来修改，也可以修改用例源代码，不过需要重新编译安装）。

AXIS2/C 的参数配置

为了能够通过 Axis2/c 提供的 C 语言库函数来访问具有 REST API 接口的系统数据，我们必须对 Axis2/c 的环境做一些参数配置，才能够让我们的 Sample Code 顺利运行。在 Axis2/c 中，所有 Axis2/c 启动需要的配置都包括在配置文件 axis2.xml 当中。下面我们来看看都有哪些参数可以修改来满足我们的示例代码。

首先如果用户需要访问或编写 RESTful 风格的 Web Service，都需要将参数“enableREST”更改为“true”，默认值已经设为“true”如下图所示：

图 9. 启用 REST 功能

默认情况下，Axis2/c 使用 HTTP 协议进行服务访问，对于提供了安全层的服务访问，这里需要启用 HTTPS 协议的配置，首先确认安装部署了 Axis2/c 服务的机器上是否安装 openssl 以便我们进行 HTTPS 的数据访问，确认方法如下图所示，确保 openssl 包已安装即可：

图 10. 为 Axis2/c 添加 SSL 支持

在 axis2.xml 当中启用如下几个参数：

图 11. 启用 HTTPS 参数

另外，在访问具有 HTTPS 的服务时，服务端需要验证客户端的证书，所以我们还需要提供访问证书的路径信息，比如：

图 12. 证书路径

查看服务端的证书的代码的命令是 openssl s_client – connect <servername>:<port>. 请看如下图示例所示：

图 13. 查看服务端证书

可以通过下面这三条命令在默认目录下生成本地证书 ( 可参考下图所示 )：

echo |\ 
 openssl s_client -connect <servername>:<port> 2>&1 |\ 
 sed -ne '/-BEGIN CERTIFICATE-/,/-END CERTIFICATE-/p' > cert.pem

其中 <servername> 和 <port> 是所要访问的提供 REST API 系统的 IP 地址和端口。

图 14. 制作本地证书

在 HTTP 通信过程中，部分 Web 服务需要验证访问该服务的用户身份，可以通过修改 axis2.xml 中的参数实现，也可以通过在代码中增加相应语句实现（后续章节会具体讲解），需要修改参数如下：

图 15. 添加 Authentication 信息

做完以上这些参数配置之后，如果一开始编译源码时，就添加了参数 enable-openssl 并且值为 yes，我们这里就不需要重新编译源码了，只需要重新启动 Axis2 Server 就可以了，否则需要重新编译并且添加参数 enable-openssl 为 yes 值。

标准 REST API 方法的访问

REST API 访问过程解析

对于提供了 REST API 服务的系统进行数据请求调用是基于 HTTP 协议进行通信的，并且使用了标准的 HTTP 方法 GET，POST，PUT，DELETE 等。本节通过实例代码，详细介绍如何通过 Axis2/c 提供的库函数，使用 C 语言代码，完成 REST 请求消息的创建，访问 REST API 服务的标准方法实现以及对于响应消息的接收等内容。

在接下来的实例清单和 Sample Code 当中，我们都以 IBM Systems Director 产品提供的 REST API 服务为例，所涉及到的 URI 信息也会以该服务提供的内容为例。该产品提供的 RES API 详情可见参考资料。

创建一个完整的请求消息，包括三个部分：请求行、消息头以及请求体。请求行可以通过两种方法实现。第一种是通过符合要求的请求行字符串，调用 axis2_http_request_line.h 中 axis2_http_request_line_parse_line 方法，生成请求行，如清单 1 所示：

清单 1. 请求行创建方式一

axis2_http_request_line_t *request_line = NULL; 
 const char *request_line_str = "GET /ibm/director/rest/resources HTTP/1.1\r\n"; 
 request_line = axis2_http_request_line_parse_line(env, request_line_str);

第二种是调用 axis2_http_request_line.h 中 axis2_http_request_line_create 方法，通过传递必要参数，创建请求行，如清单 2 所示：

清单 2. 请求行创建方式二

axis2_http_request_line_t *request_line = NULL; 
 request_line = 
 axis2_http_request_line_create(env, "GET", "/ibm/director/rest/resources", "HTTP/1.1");

消息头的创建可以通过调用 axis2_http_header.h 中的 axis2_http_header_create 方法进行创建，具体实例如清单 3 所示：

清单 3. 消息头的创建

 axis2_http_simple_request_t *request = NULL; 
 axutil_url_t *url = NULL; 
 axis2_http_header_t *header = NULL; 
 request = axis2_http_simple_request_create(env,request_line,NULL,0 ,request_body); 
 url = 
 axutil_url_create(env, "https", "10.11.12.13",8422,"/ibm/director/rest/resources");
 header = axis2_http_header_create(env, "Host", axutil_url_get_host(url, env)); 
 axis2_http_simple_request_add_header(request, env, header);

在调用 REST API 过程中，部分通信需要验证请求客户端的身份。客户端可以通过在请求消息的消息头中，添加属性 Authentication，向服务端传送身份认证信息。本例实现的认证为 HTTP 的基本认证，Authentication 属性值的形式为 Basic xxxxxx 形式，xxxxxx 代表 username:password 通过 base64 编码后的字符串，形如：Authorization:Basic dXNlcm5hbWU6cGFzc3dvcmQ=，可以通过调用 axutil_base64.h 中的 axutil_base64_encode 完成对字符串的编码，请参阅清单 4 所示：

清单 4. Base64 编码实现及 Authentication 属性添加

				
 /***** 对 username:password 字符串进行编码 *********/ 
 int str_size = 0; 
 int encoded_len = 0; 
 axis2_char_t *str_src = "username:password";//“用户名 : 密码”字符串
 axis2_char_t *encoded_str = NULL;// 对“用户名 : 密码”字符串进行 base64 编码后字符串
 axis2_char_t *firstStr = "Basic";//Authentication 值的头部分
 str_size = strlen(str_src); 
 encoded_len = axutil_base64_encode_len(str_size); 
 encoded_str = AXIS2_MALLOC(env->allocator, encoded_len + 2); 
 encoded_len = axutil_base64_encode(encoded_str,str_src,str_size); 
 /*****Authentication 值的合成 *********/ 
 int size = 0; 
 int firstStrSize = strlen(firstStr); 
 int encoded_strSize = strlen(encoded_str); 
 size = firstStrSize + encoded_strSize; 
 if(firstStrSize > encoded_strSize){ 
 size = ((int)strlen(firstStr)) * 2; 
 }else{ 
 size = ((int)strlen(encoded_str)) * 2; 
 } 
 char *str_return = (char *) malloc((size + 2) * sizeof(char)); 
 strcpy(str_return, firstStr); 
 strcat(str_return," "); 
 strcat(str_return, encoded_str); 
 /***** 在消息头中添加属性 Authentication*********/ 
 header = axis2_http_header_create(env, "Authorization", str_return); 
 axis2_http_simple_request_add_header(request, env, header);

在调用 REST API 过程中，如果使用 POST 或 PUT 方法，需要向服务端传递相应信息，这些信息可以添加至请求消息中的消息体中。本例中，创建的消息体是基于 JSON 格式的，创建消息体的方式有两种：

第一种方式是按照标准的 JSON 格式，直接书写字符串，具体实例参照清单 5 所示，示例 JSON 格式消息体为：{"IPAddress":["192.168.1.1"]}。

清单 5. 消息体创建方式一

char *body_request = NULL; 
 int body_request_len = 0; 
 body_request = "{\"IPAddress\":[\"192.168.1.1\"]}"; 
 body_request_len = strlen(body_request);

第二种方式是通过调用 cJSON.h 中的方法，生成消息体，具体实例参照清单 6 所示，示例 JSON 格式消息体为：{"entry",{"name":"Andrew","phone":"555 123 456"}}。

清单 6. 消息体创建方式二

char *body_request = NULL; 
 int body_request_len = 0; 
 cJSON *root; 
 cJSON *value; 
 cJSON *entry; 
 root=cJSON_CreateObject();// 定义根节点
 entry = cJSON_CreateObject(); 
 cJSON_AddItemToObject(root,"entry",entry);// 创建 JSON 数据：name 为 entry ，value 储存在 entry 中
 value = cJSON_CreateString("Andew");// 将字符串创建为 cJSON 数据
 cJSON_AddItemToObject(entry,"name",value); 
 value = cJSON_CreateString("555 123 456"); 
 cJSON_AddItemToObject(entry,"phone",value); 
 body_request = cJSON_Print(root);// 将 JSON 数据转化为字符串；
 body_request_len = strlen(body_request);

最后通过调用 axutil_stream.h 中的 axutil_stream_write 方法将需要添加的消息体字符串写入消息体中，如清单 7 所示。

清单 7. 将字符串写入消息体

axutil_stream_t *request_body = NULL; 
 axutil_stream_write(request_body,env,body_request,body_request_len);// 写入消息体

清单 8 详细写出了一个完整的请求发送，响应接收过程中方法的调用，涉及到的方法均包含在文件 axis2_http_client.h 中。

清单 8. REST API 服务的请求与响应过程

axis2_http_simple_request_t *request = NULL; 
 request = axis2_http_simple_request_create(env, request_line,NULL,0 , request_body); 
 int status = 0; 
 axis2_http_client_set_server_cert(client, env, "/home/cert.pem");
 // 对于 https，需要添加服务器端的证书，即之前制作的证书 cert.pem 
 axis2_http_client_send(client, env, request, NULL); 
 axis2_http_simple_response_t *response = NULL; 
 char *body_bytes = NULL; 
 int body_bytes_len = 0; 
 response = axis2_http_client_get_response(client, env); 
 body_bytes_len = 
 axis2_http_simple_response_get_body_bytes(response, env, &body_bytes);
 // 其中 body_bytes 即为返回响应的结果字符串

四种方法对 REST API 的访问实例

对于 REST API 服务，客户端主要通过标准方法对资源进行访问及处理，标准方法主要包括四种：GET、PUT、POST 以及 DELETE。下面将分别介绍这四种方法的使用。

GET 操作会列出该服务所提供的相关数据信息，实现 GET 操作的完整示例可以下载我们的 Sample Code，参考文件 rest_sample.c 当中的 test_rest_get 方法。运行该方法后可以得到类似于如下图所示的运行结果：

图 16. GET 操作运行结果

POST 操作可以通过消息体中含有的信息，执行资源的创建。实现 POST 操作完整示例可以下载我们的 Sample Code，参考文件 rest_sample.c 当中的 test_rest_post 方法。运行该方法后可以得到类似于如下图所示的运行结果：

图 17. POST 操作运行结果

PUT 操作主要用于对资源进行修改，需要修改的内容包含在 requestBody 中。实现 PUT 操作完整示例可以下载我们的 Sample Code，参考文件 rest_sample.c 当中的 test_rest_put 方法。运行该方法后可以得到类似于如下图所示的运行结果：

图 18. PUT 操作运行结果

DELETE 操作主要用于对资源进行删除。实现 DELETE 操作完整示例可以下载我们的 Sample Code，参考文件 rest_sample.c 当中的 test_rest_delete 方法。运行该方法后可以得到类似于如下图所示的运行结果：

图表 19 DELETE 操作运行结果

Figure xxx. Requires a heading

另外，附上清单 9，常用状态码列表清楚的列出了各个返回码的含义，方便读者查阅：

清单 9. 常用状态码列表

200 ：表示服务器成功执行了客户端的 HTTP/HTTPS 请求
 201 ：表示服务器按客户端的请求成功创建了一个新资源
 202 ：表示服务器成功接收客户端请求并进行处理
 204 ：表示服务器已经成功处理了客户端请求，但是没有可返回的内容
 303：表示服务器将客户端的请求重定向到另一个 URI，要完成请求必须进行进一步操作
 304 ：表示请求资源不能被更改
 400 ：表示客户端的请求参数不合法或没有表达足够的信息
 401 ：表示因为安全的原因，导致对资源的操作没有完成
 404 ：表示客户端请求的资源不存在，即 URI 无效
 405 ：表示请求的资源不支持该操作
 409 ：表示 URI 指定的资源发生冲突
 500 ：表示服务器端发生非预期情况，导致请求没有完成
 503 ：表示处理请求的服务目前不可用

C 语言对于 JSON 格式数据的处理

JSON(JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式，采用完全独立于语言的文本格式，易于人的阅读和编写，也易于机器的解析和生成，这些特性使 JSON 成为理想的数据交换语言。

在我们的 Sample Code 当中，使用基于 Axis2/c 的 C 语言库来访问 REST API 时，通过 GET 方法获取到的数据就是 JSON 格式的数据。由于 Axis2/c 的库函数中，目前还没有对 JSON 格式数据处理的方法，所以下面我们将简要介绍如何使用开源工具 cJSON 来完成对 JSON 格式数据的处理。

下面一个例子介绍了使用方法 cJSON_Parse 来解析 JSON 数据字符串并转成数据对象 cJSON，通过 cJSON_GetObjectItem 方法得到你想要的数据项。请看清单 10 所示：

清单 10. 将 JSON 字符串转换为数据对象 cJSON

char *document = 
 "{\"entry\":{\"name\":\"Andew\",\"phone\":\"555 123 456\"}}"; 
 char *result = NULL; 
 cJSON *root; 
 cJSON *label; 
 root = cJSON_Parse(document);// 将字符型数据转换为 cJSON 型
 label = cJSON_GetObjectItem(root,"entry");// 通过已知的名称，得到对应值
 result = cJSON_Print(label);// 将 cJSON 数据转换成 char 型
 printf("the result is %s\n",result); // 打印输出结果

使用 cJSON_Print 方法把 cJSON 数据对象 label 转换为字符串，结果如下图所示：

图 20. JSON 字符串转化

当然，你也可以使用 cJSON.h 当中的方法来创建 JSON 格式的数据字符串。首先使用方法 cJSON_CreateObject 来创建根节点，然后使用 cJSON_AddItemToObject 添加你想创建的数据项。下面一个例子就是如何生成 JSON 字符串 {"entry ":{"name":"Andrew","phone":"555 123 456"} }。请看清单 11 所示：

清单 11. 使用 cJSON 当中的方法创建 JSON 数据

cJSON *root = cJSON_CreateObject();// 定义根节点
 cJSON *entry = cJSON_CreateObject();// 定义 entry 节点
 cJSON *value = cJSON_CreateString("Andew");// 将字符串创建为 cJSON 数据
 cJSON_AddItemToObject(root, "entry",entry);// 创建 JSON 数据：name 为 entry ，value 储存在 entry 中，
 cJSON_AddItemToObject(entry,"name", value); 
 value = cJSON_CreateString("555 123 456"); 
 cJSON_AddItemToObject(entry, "phone", value); 
 char *result = cJSON_Print(root);// 将 JSON 数据转化为字符串；
 printf("the result is :%s\n",result); // 打印输出结果

使用 cJSON_Print 方法把 cJSON 数据对象 root 转换为字符串并打印出来，结果如下图所示：

图 21. JSON 数据创建

在 Sample Code 当中，我们列出来一段完整的代码包括使用cJSON和实例代码的编译：

Sample Code 当中使用了开源工具 cJSON，为了能够运行 Sample Code，必须对 Sample Code 和 cJSON 的源码进行编译。编译过程中会出现错误，主要由于以下两个原因：1）cJSON 代码中使用了 math.h 当中的函数所导致的，可以通过修改 Makefile 当中的” CC = gcc”为” CC = gcc -lm”即可；2）cJSON 代码中的注释格式使用不当所导致，可以通过修改 cJSON.c 文件，将” // “格式的注释改为”/* */”即可。

Axis2/c 的 C 语言库函数来访问具有 REST API 系统获取数据，并使用 cJSON.h 当中的方法来处理返回的结果等 ( 可参考方法 test_rest_get 当中处理返回结果的代码 )。详细内容请参考我们的 Sample Code，这里就不再一一叙述了。

结束语

REST API 提供非常简洁的数据访问接口，通过本文上述的示例，我们能够使用 Axis2/c 的 C 语言库，方便的访问提供了 REST API 的系统。这也是方便了我们对一些 C 语言系统需要访问 REST API 接口的支持。

参考资料

通过 Axis2 开发 Web 服务，第 1 部分: 通过 Axis2 运行时部署和使用简单 Web 服务：对 Axis2 体系架构的概述和简单应用。
Apache Axis2/c：开源软件 Apache Axis2/C 官网首页。
Axis2/c 环境搭建（Windows 环境）：搭建 Windows 系统下 Axis2/c 开发环境。
Axis2/c 软件包：Axis2/c 软件包下载地址，本例使用的软件包为 axsi2c-src-1.6.0.tar.gz。
Axis2/c 附加功能配置：在 Axis2/c 基本功能基础上，提供了很多额外的功能，根据不同的需要，请参阅安装手册。
OpenSSL 安装详解：详细介绍 OpenSSL 的安装与配置过程。
REST，Web 服务，REST-ful 服务：详细介绍 REST 架构原理以及 RESTful 风格的 Web Service。
HTTP 状态码：详细介绍了 HTTP 通信过程中产生各种状态码的含义。
cJSON 源码包：下载 cJSON 源码包。
IBM? Systems Director REST API reference：REST API 详细介绍。
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