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摘要
深入解读 Rust + Axum 提取器模式，涵盖内置提取器及自定义实现。
一、引言
在 Rust 的 Web 开发领域，Axum 作为一款轻量级且高效的 Web 框架，为开发者提供了强大的功能。其中，提取器（Extractor）模式是 Axum 中一个非常重要的特性，它允许开发者从 HTTP 请求中提取所需的数据，并将其转换为合适的 Rust 类型。通过提取器，开发者可以方便地处理查询参数、JSON 数据、表单数据等，同时还能进行数据验证和错误处理。本文将深入剖析 Axum 提取器模式，包括内置提取器的使用场景、自定义提取器的实现以及错误处理与 FromRequest trait 的设计。
二、内置提取器的使用场景
2.1 Query 提取器
Query 提取器用于从 URL 的查询字符串中提取数据。在处理 GET 请求时，查询字符串通常用于传递一些可选的参数。例如，我们有一个处理用户搜索请求的 API，用户可以通过查询字符串指定搜索关键词和分页信息。以下是一个示例：
use axum::{routing::get,Router,extract::Query,
};
use serde::Deserialize;#[derive(Deserialize)]
struct SearchParams {keyword: String,page: u32,
}async fn search(Query(params): Query<SearchParams>) -> String {format!("Searching for '{}' on page {}", params.keyword, params.page)
}#[tokio::main]
async fn main() {let app = Router::new().route("/search", get(search));axum::Server::bind(&"127.0.0.1:3000".parse().unwrap()).serve(app.into_make_service()).await.unwrap();
}
在这个示例中，SearchParams 结构体使用 serde::Deserialize 进行反序列化，Query 提取器会自动将查询字符串中的参数转换为 SearchParams 结构体的实例。当客户端访问 /search?keyword=rust&page=1 时，服务器会返回相应的搜索信息。
2.2 Json 提取器
Json 提取器用于从请求体中提取 JSON 数据。在处理 POST、PUT 等请求时，客户端通常会将数据以 JSON 格式发送到服务器。以下是一个处理用户注册请求的示例：
use axum::{routing::post,Router,extract::Json,
};
use serde::Deserialize;#[derive(Deserialize)]
struct UserRegistration {username: String,password: String,
}async fn register(Json(user): Json<UserRegistration>) -> String {format!("User '{}' registered successfully", user.username)
}#[tokio::main]
async fn main() {let app = Router::new().route("/register", post(register));axum::Server::bind(&"127.0.0.1:3000".parse().unwrap()).serve(app.into_make_service()).await.unwrap();
}
在这个示例中，UserRegistration 结构体使用 serde::Deserialize 进行反序列化，Json 提取器会自动将请求体中的 JSON 数据转换为 UserRegistration 结构体的实例。当客户端发送包含 JSON 数据的 POST 请求到 /register 时，服务器会处理注册逻辑。
2.3 Form 提取器
Form 提取器用于从表单数据中提取信息。在处理 HTML 表单提交时，表单数据通常以 application/x-www-form-urlencoded 或 multipart/form-data 格式发送到服务器。以下是一个处理用户登录表单的示例：
use axum::{routing::post,Router,extract::Form,
};
use serde::Deserialize;#[derive(Deserialize)]
struct LoginForm {username: String,password: String,
}async fn login(Form(form): Form<LoginForm>) -> String {format!("User '{}' is trying to log in", form.username)
}#[tokio::main]
async fn main() {let app = Router::new().route("/login", post(login));axum::Server::bind(&"127.0.0.1:3000".parse().unwrap()).serve(app.into_make_service()).await.unwrap();
}
在这个示例中，LoginForm 结构体使用 serde::Deserialize 进行反序列化，Form 提取器会自动将表单数据转换为 LoginForm 结构体的实例。当客户端提交登录表单时，服务器会处理登录逻辑。
三、自定义提取器实现请求数据验证
有时候，内置提取器可能无法满足我们的需求，我们需要自定义提取器来实现更复杂的请求数据验证。例如，我们希望对用户输入的邮箱地址进行格式验证。以下是一个自定义提取器的示例：
use axum::{extract::{FromRequest, RequestParts},http::Request,body::Body,response::{IntoResponse, Response},
};
use serde::Deserialize;
use validator::Validate;
use validator::email::Email;#[derive(Deserialize, Validate)]
struct UserRegistration {#[validate(email)]email: String,password: String,
}struct ValidatedUserRegistration(UserRegistration);#[axum::async_trait]
impl FromRequest<Body> for ValidatedUserRegistration {type Rejection = Response;async fn from_request(req: &mut RequestParts<Body>) -> Result<Self, Self::Rejection> {let Json(user) = axum::extract::Json::<UserRegistration>::from_request(req).await.map_err(|e| {(axum::http::StatusCode::BAD_REQUEST, e.to_string()).into_response()})?;if let Err(errors) = user.validate() {return Err((axum::http::StatusCode::BAD_REQUEST, errors.to_string()).into_response());}Ok(ValidatedUserRegistration(user))}
}async fn register(ValidatedUserRegistration(user): ValidatedUserRegistration) -> String {format!("User with email '{}' registered successfully", user.email)
}
在这个示例中，我们定义了一个 UserRegistration 结构体，并使用 validator 库对邮箱地址进行格式验证。然后，我们自定义了一个 ValidatedUserRegistration 提取器，在 from_request 方法中，首先使用 Json 提取器提取请求体中的 JSON 数据，然后对数据进行验证。如果验证失败，返回一个包含错误信息的响应；如果验证成功，返回一个包含验证后数据的 ValidatedUserRegistration 实例。
四、错误处理与 FromRequest trait 设计
4.1 FromRequest trait
FromRequest 是 Axum 中用于定义提取器的核心 trait。当我们自定义提取器时，需要实现 FromRequest trait。该 trait 有两个关联类型：Rejection 表示提取失败时返回的类型，from_request 方法用于从请求中提取数据。以下是 FromRequest trait 的基本定义：
#[async_trait::async_trait]
pub trait FromRequest<B>
whereB: Send + 'static,
{type Rejection: IntoResponse;async fn from_request(req: &mut RequestParts<B>) -> Result<Self, Self::Rejection>;
}
4.2 错误处理
在自定义提取器的 from_request 方法中，我们需要处理各种可能的错误。当提取数据失败或数据验证不通过时，我们需要返回一个合适的错误响应。在前面的自定义提取器示例中，我们使用 axum::http::StatusCode::BAD_REQUEST 表示请求数据无效，并将错误信息作为响应体返回。这样，客户端可以根据返回的状态码和错误信息进行相应的处理。
五、总结
Axum 的提取器模式为 Rust Web 开发提供了强大而灵活的功能。通过内置提取器，我们可以方便地处理查询参数、JSON 数据和表单数据；通过自定义提取器，我们可以实现更复杂的请求数据验证。同时，FromRequest trait 和错误处理机制确保了提取器的可靠性和可维护性。在实际开发中，合理运用提取器模式可以提高代码的可读性和可维护性，为构建高效、安全的 Web 应用提供有力支持。