Rust + Actix + MongoDB：高性能 API 服务器完整构建指南

本文将详细介绍如何使用 Rust 和 Actix 框架RESTful API，并掌握 Rust 在构建高性能网络服务中的优势。

为什么选择 Rust？

在构建现代 API 服务器时，TypeScript、Go 和 Rust 是当前社区中最受欢迎的三种语言。它们各有优缺点：

TypeScript：生产效率高，但性能相对较差。
Go：在生产效率和性能之间取得平衡。
Rust：性能最佳，但开发效率较低。

尽管 Rust 的学习曲线较陡，但它的类型安全性和高性能使其成为构建高效、可靠 API 服务器的绝佳选择。

类型安全

在 TypeScript 中，开发者可能会忽略对请求体或第三方数据源的详细类型定义。而 Rust 的类型系统则强制开发者为所有数据类型提供完整的定义，或者明确选择使用通用类型（如 serde_json 中的 Value 类型）。这种严格的类型检查极大地降低了运行时错误的可能性。

执行速度

Rust 的执行速度接近 C 和 C++，并且由于没有垃圾回收机制，其内存管理更加高效。这种高性能特性使得 Rust 应用在垂直扩展时比 Node.js 更具优势，从而降低了基础设施的成本和复杂性。

开发效率

虽然 Rust 的开发效率可能不如 TypeScript，但在某些场景下，Rust 的优势反而更明显。例如，在 Rust 中使用 MongoDB 不需要额外的库（如 Mongoose），这简化了开发流程。此外，Rust 的高类型安全性可以减少代码维护成本，从长远来看提高了整体生产力。

为什么选择 MongoDB？

在本教程中，我们选择 MongoDB 作为数据库，原因如下：

快速设置：相比 PostgreSQL 等 SQL 数据库，MongoDB 的设置更为简单。
类型安全性：Rust 的类型系统为 MongoDB 的无模式设计提供了额外的安全性和可预测性。

如果您需要手动安装 MongoDB，可以参考其官方安装指南。

项目目标

我们将构建一个用于管理遛狗预约的 API。以下是项目的主要数据结构和功能：

数据结构

狗：记录宠物的名字、年龄和品种。
主人：记录主人的姓名、地址和联系方式。
预约：记录预约的开始时间、持续时间以及相关的主人信息。

API 功能

POST /owner：添加主人信息。
POST /dog：为指定主人添加宠物信息。
POST /booking：为指定主人创建预约。
GET /booking：获取所有未来的预约，按时间排序。
PUT /booking/{id}/cancel：取消指定预约。

通过这些功能，您将能够轻松管理遛狗预约，并为后续功能扩展打下基础。

环境准备

在开始之前，请确保您的系统已安装 Rust 和 Cargo。运行以下命令检查安装情况：

rustc --version
cargo --version

创建新项目

使用 Cargo 创建一个新的 Rust 项目：

cargo new rust-web-server-tutorial

接着，打开项目目录下的 Cargo.toml 文件，并添加以下依赖项：

Actix：用于构建高性能 HTTP 服务器。
MongoDB：连接和操作 MongoDB 数据库。
Serde：用于序列化和反序列化数据。
Chrono：处理日期和时间。
Futures-util：处理异步流。

在项目的入口文件 main.rs 中，添加一个简单的 HTTP 服务器示例，并绑定到 http://localhost:5001。

快速开发和调试

在开发过程中，您可以使用以下命令实时监控代码更改并自动运行项目：

cargo watch -c -w src -x run

其中：

-c：清除屏幕。
-w src：仅监控 src 目录中的文件。
-x run：在检测到更改时运行项目。

访问 http://localhost:5001，您应该会看到返回的文本“Hello Medium！”。

文件结构设置

为了更好地组织代码，我们将项目划分为以下三个主要模块：

models：定义数据库和 HTTP 请求中使用的数据结构。
routes：定义 API 路由及其处理逻辑。
services：处理数据库连接和操作。

项目的文件结构如下：

rust-web-server-tutorial/

└── src/

    ├── main.rs

    ├── models/

    │   ├── booking_model.rs

    │   ├── dog_model.rs

    │   ├── mod.rs

    │   └── owner_model.rs

    ├── routes/

    │   ├── booking_route.rs

    │   ├── dog_route.rs

    │   ├── mod.rs

    │   └── owner_route.rs

    └── services/

        ├── db.rs

        └── mod.rs

可以通过以下命令快速生成这些文件和目录：

cd src && 
mkdir models routes services && 
touch models/booking_model.rs models/dog_model.rs models/mod.rs models/owner_model.rs && 
touch routes/booking_route.rs routes/dog_route.rs routes/mod.rs routes/owner_route.rs && 
touch services/db.rs services/mod.rs && 
cd ..

定义数据模型

预订模型

定义 Booking 数据结构，用于表示数据库中的预约记录。同时，为了简化用户请求，我们创建了 BookingRequest 结构体，并实现了 TryFrom 特性以支持数据转换。

主人模型

定义 Owner 数据结构，包含主人的姓名、地址和联系方式。某些字段（如电子邮件）可能是可选的，因此使用了 Option 类型。

狗模型

定义 Dog 数据结构，记录宠物的基本信息。

在 mod.rs 文件中公开这些模型，以便在其他模块中使用。

数据库服务

在 services/db.rs 文件中，定义一个 Database 结构体，用于管理 MongoDB 的连接和操作。通过 init 方法初始化数据库连接，并实现以下功能：

创建记录：支持添加主人、宠物和预约。
取消预约：更新预约状态为已取消。
获取预约：通过 MongoDB 的聚合操作获取完整的预约数据。

添加 HTTP 路由

在 routes 目录下，为每个功能模块创建对应的路由文件，并实现以下端点：

狗路由：处理宠物相关的 API 请求。
主人路由：处理主人相关的 API 请求。
预约路由：处理预约的创建、查询和取消。

在 mod.rs 文件中公开这些路由，并在 main.rs 中将其连接到 HTTP 服务器。

测试和验证

使用 Postman 或 cURL 测试 API。例如：

curl -X POST http://localhost:5001/owner -H "Content-Type: application/json" -d '{"name": "John Doe", "address": "123 Main St"}'

通过这些测试，确保 API 的功能正常运行。

总结

通过本教程，您学习了如何使用 Rust 和 Actix 构建一个高性能的 API 服务器，并结合 MongoDB 实现数据存储。虽然 Rust 的学习曲线较陡，但其高性能和类型安全性使其成为构建可靠网络服务的理想选择。

原文链接: https://www.bretcameron.com/blog/how-to-build-an-api-server-with-rust