# Rust REST API 学习指南

## 学习前准备

### 必备知识
- Rust 基础语法（所有权、借用、生命周期）
- 基本的 HTTP 协议知识
- REST API 设计原则
- JSON 数据格式

### 开发环境
- Rust 1.70+ 
- VS Code 或其他 IDE
- Postman 或 curl（API 测试）
- Git（版本控制）

## 详细学习路径

### 第一周：基础搭建（阶段 1-2）

#### 学习目标
- 掌握 Cargo 项目管理
- 理解 Axum 框架基础
- 学会创建基本的 HTTP 服务

#### 关键概念
1. **Cargo.toml 配置**
   - 依赖管理和版本控制
   - 特性（features）选择
   - 开发依赖 vs 运行时依赖

2. **异步编程基础**
   - `async/await` 语法
   - Tokio 运行时
   - Future 和 Task 概念

3. **Axum 框架核心**
   - Router 和路由定义
   - 处理器函数（Handler）
   - 响应类型和状态码

#### 实践练习
```rust
// 练习1: 创建健康检查端点
async fn health() -> Json<Value> {
    Json(json!({
        "status": "ok",
        "timestamp": Utc::now(),
        "uptime": "1h 30m"
    }))
}

// 练习2: 添加版本信息端点
async fn version() -> Json<Value> {
    Json(json!({
        "version": env!("CARGO_PKG_VERSION"),
        "name": env!("CARGO_PKG_NAME")
    }))
}
```

#### 常见问题和解决方案
- **编译错误**: 检查依赖版本兼容性
- **异步函数理解**: 从同步思维转向异步思维
- **模块导入**: 理解 Rust 的模块系统

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### 第二周：数据模型和存储（阶段 3-4）

#### 学习目标
- 掌握 Serde 序列化
- 理解内存存储设计
- 实现完整的 CRUD 操作

#### 关键概念
1. **数据建模**
   - 结构体设计原则
   - 序列化和反序列化
   - 类型转换和 From trait

2. **并发安全**
   - `Arc<RwLock<T>>` 模式
   - 读写锁的使用场景
   - 线程安全的数据共享

3. **HTTP 方法映射**
   - GET, POST, PUT, DELETE
   - RESTful 设计原则
   - 路径参数提取

#### 实践练习
```rust
// 练习1: 扩展用户模型
#[derive(Debug, Serialize, Deserialize)]
pub struct User {
    pub id: Uuid,
    pub username: String,
    pub email: String,
    pub profile: UserProfile,
    pub status: UserStatus,
}

#[derive(Debug, Serialize, Deserialize)]
pub struct UserProfile {
    pub first_name: String,
    pub last_name: String,
    pub bio: Option<String>,
}

// 练习2: 实现用户搜索
pub async fn search_users(
    State(store): State<MemoryUserStore>,
    Query(params): Query<SearchParams>,
) -> Json<Vec<UserResponse>> {
    // 实现按用户名或邮箱搜索
}
```

#### 调试技巧
- 使用 `println!` 和 `dbg!` 宏调试
- 理解借用检查器错误信息
- 使用 Postman 测试 API 端点

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### 第三周：错误处理和验证（阶段 5）

#### 学习目标
- 掌握 Rust 错误处理模式
- 实现请求数据验证
- 创建统一的错误响应

#### 关键概念
1. **错误处理哲学**
   - `Result<T, E>` 类型
   - `?` 操作符的使用
   - 错误传播和转换

2. **自定义错误类型**
   - 枚举定义错误类型
   - `IntoResponse` trait 实现
   - 错误信息的用户友好化

3. **数据验证**
   - 输入验证策略
   - 自定义验证规则
   - 验证错误的处理

#### 实践练习
```rust
// 练习1: 扩展错误类型
#[derive(Debug)]
pub enum ApiError {
    ValidationError(ValidationErrors),
    DatabaseError(String),
    NotFound(String),
    Conflict(String),
    Unauthorized,
    Forbidden,
}

// 练习2: 实现自定义验证器
fn validate_username(username: &str) -> Result<(), ValidationError> {
    if username.len() < 3 {
        return Err(ValidationError::new("Username too short"));
    }
    if username.contains(' ') {
        return Err(ValidationError::new("Username cannot contain spaces"));
    }
    Ok(())
}
```

#### 最佳实践
- 永远不要 `unwrap()` 在生产代码中
- 提供有意义的错误信息
- 区分内部错误和用户错误

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### 第四周：身份认证（阶段 6）

#### 学习目标
- 理解 JWT 工作原理
- 实现中间件模式
- 掌握安全编程基础

#### 关键概念
1. **JWT 认证流程**
   - Token 生成和验证
   - Claims 和 Payload
   - 安全密钥管理

2. **中间件设计**
   - 请求拦截和处理
   - 状态传递机制
   - 条件性中间件应用

3. **安全考虑**
   - 密码哈希（bcrypt）
   - Token 过期处理
   - HTTPS 和安全头

#### 实践练习
```rust
// 练习1: 实现角色基础访问控制
#[derive(Debug, Serialize, Deserialize)]
pub enum UserRole {
    Admin,
    User,
    Guest,
}

pub async fn admin_only_middleware(
    claims: Claims,
    req: Request,
    next: Next,
) -> Result<Response, StatusCode> {
    if claims.role != UserRole::Admin {
        return Err(StatusCode::FORBIDDEN);
    }
    Ok(next.run(req).await)
}

// 练习2: 实现刷新 Token 机制
pub async fn refresh_token(
    State(store): State<MemoryUserStore>,
    RequestJson(payload): RequestJson<RefreshTokenRequest>,
) -> Result<Json<TokenResponse>, ApiError> {
    // 验证刷新 token 并生成新的访问 token
}
```

#### 安全检查清单
- [ ] 使用强密码哈希算法
- [ ] 实现 Token 过期机制
- [ ] 验证所有输入数据
- [ ] 记录安全相关事件

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### 第五周：测试和文档（阶段 7）

#### 学习目标
- 编写全面的测试套件
- 创建清晰的 API 文档
- 掌握测试驱动开发

#### 关键概念
1. **测试策略**
   - 单元测试 vs 集成测试
   - 测试数据管理
   - Mock 和 Stub 技术

2. **API 测试**
   - HTTP 客户端测试
   - 异步测试编写
   - 测试环境隔离

3. **文档编写**
   - OpenAPI/Swagger 规范
   - 代码注释最佳实践
   - 示例和用例

#### 实践练习
```rust
// 练习1: 编写完整的用户 CRUD 测试
#[tokio::test]
async fn test_user_lifecycle() {
    let app = create_test_app().await;
    
    // 创建用户
    let user = create_test_user(&app, "testuser").await;
    assert_eq!(user.username, "testuser");
    
    // 获取用户
    let fetched_user = get_user(&app, user.id).await;
    assert_eq!(fetched_user.id, user.id);
    
    // 更新用户
    let updated_user = update_user(&app, user.id, "newname").await;
    assert_eq!(updated_user.username, "newname");
    
    // 删除用户
    delete_user(&app, user.id).await;
    assert!(get_user(&app, user.id).await.is_err());
}

// 练习2: 性能测试
#[tokio::test]
async fn test_concurrent_user_creation() {
    let app = create_test_app().await;
    let mut handles = vec![];
    
    for i in 0..100 {
        let app_clone = app.clone();
        let handle = tokio::spawn(async move {
            create_test_user(&app_clone, &format!("user{}", i)).await
        });
        handles.push(handle);
    }
    
    let results = futures::future::join_all(handles).await;
    assert_eq!(results.len(), 100);
}
```

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### 第六周及以后：高级功能（阶段 8-12）

#### 数据库集成（阶段 8-9）
- SQLite 和 PostgreSQL 集成
- ORM 选择（Diesel vs SQLx）
- 数据库迁移管理
- 连接池配置

#### 高级功能（阶段 10）
- 分页实现
- 搜索和过滤
- 排序和聚合
- 缓存策略

#### 生产准备（阶段 11-12）
- 配置管理（环境变量）
- 结构化日志记录
- 监控和指标收集
- Docker 容器化
- 部署策略

## 学习资源推荐

### 官方文档
- [Rust Book](https://doc.rust-lang.org/book/)
- [Axum Documentation](https://docs.rs/axum/)
- [Tokio Tutorial](https://tokio.rs/tokio/tutorial)

### 实用工具
- [Postman](https://www.postman.com/) - API 测试
- [SQLite Browser](https://sqlitebrowser.org/) - 数据库管理
- [Docker](https://www.docker.com/) - 容器化

### 社区资源
- [Rust Users Forum](https://users.rust-lang.org/)
- [r/rust](https://www.reddit.com/r/rust/)
- [Rust Discord](https://discord.gg/rust-lang)

## 常见问题解答

### Q: 为什么选择 Axum 而不是其他框架？
A: Axum 是由 Tokio 团队开发的现代 web 框架，具有以下优势：
- 类型安全的提取器系统
- 优秀的性能表现
- 与 Tokio 生态系统深度集成
- 活跃的社区支持

### Q: 内存存储什么时候应该迁移到数据库？
A: 当您需要以下功能时：
- 数据持久化
- 复杂查询
- 事务支持
- 多实例部署

### Q: 如何处理大量并发请求？
A: 考虑以下策略：
- 使用连接池
- 实现请求限流
- 添加缓存层
- 优化数据库查询
- 使用负载均衡

### Q: 生产环境部署需要注意什么？
A: 关键考虑因素：
- 环境配置管理
- 日志记录和监控
- 安全性（HTTPS、防火墙）
- 备份和恢复策略
- 性能监控

通过这个详细的学习指南，您将能够系统性地掌握 Rust web 开发的各个方面，从基础概念到生产级应用开发。