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基本 API 设计模式：打造卓越 Web 服务的指南
2024-07-26
在构建 API 时，开发人员面临着一个关键挑战：如何确保它们的结构既易于使用又具有长期可扩展性。API 设计模式为这一挑战提供了解决方案，可作为创建高效、可靠和适应性强的 Web 服务的路线图。本指南解读了这些模式，为您提供了将 API 转变为优秀设计典范模型所需的方法。
关键要点
- RESTful API 设计模式是创建可扩展和无状态 Web 服务的基本蓝图，强调使用标准 HTTP 方法和状态代码来实现清晰和直观的资源交互。
- API 中的性能优化（包括分页、过滤、部分响应和数据缓存技术）对于减少服务器负载和缩短响应时间至关重要，有助于提高 API 的可用性和效率。
- 安全性、详尽的文档和战略性的版本控制对于 API 的可靠性和寿命至关重要，其做法包括强大的身份验证机制、精确的错误代码文档以及对 API 版本控制和弃用的清晰处理。
了解 RESTful API 设计模式
RESTful API 设计模式为创建高度可扩展和无状态的 API 提供了架构蓝图。在 RESTful 服务中使用标准 HTTP 方法使其成为 API 设计人员的首选，尤其是在考虑实现良好的 API 设计模式的好处时。
HTTP 动词在 RESTful 服务中的作用
由于采用了标准的 HTTP 方法（如 GET、POST、PUT 和 DELETE），因此与 RESTful 服务中的资源的交互是标准化和直观的，这些方法是 HTTP 请求的基本组成部分。
这些方法与 HTTP 状态代码的艺术编织增强了 API 设计的清晰度和准确性。
精确制作资源 URI
在 RESTful API 中，基于代表资源的名词，精心制作资源 URI，提高了清晰度和有效性。但请记住，虽然嵌套端点阐明了资源之间的关系，但嵌套深度不要超过三个级别，以保持优雅和可读性。
利用 HTTP 状态代码实现清晰度
在客户端-服务器通信中，HTTP 状态代码提供有关请求结果的明确信息，起着关键作用。如果明智地使用，它们可以使您的 API 响应在传达服务器结果方面自给自足。
REST API 端点的基本模式
创建强大的 API 需要牢牢掌握 REST API 端点的基本模式。在 API 端点中使用名词表示要寻址的现有资源，集合应使用复数名词命名，以表示存在多个资源的可能性。
为了提高 API 结构的清晰度和效率，API 包含反映分层对象的嵌套资源。
分页和过滤技术
分页和过滤技术对于 API 性能至关重要，因为它们限制了响应中返回的数据，从而减少了服务器的资源负载。从基于光标的分页到键集分页和搜索分页，有多种技术可以有效地提取大型数据集中的项目。
处理部分响应和范围
部分响应技术使客户端能够仅请求他们希望在响应中接收的字段。这样可以减少传输的数据量，从而提高 API 性能。实现对部分响应和范围请求的支持可以减少带宽并缩短响应时间。
简化客户端-服务器交互
它需要对内容协商有深入的理解，并战略性地使用查询参数来平衡和简化客户端-服务器交互。在 RESTful API 的世界中，HTTP GET 请求中的 Accept 标头允许客户端指定它可以处理的请求数据的格式。
有效使用查询参数
无需创建额外的端点，查询参数支持筛选、排序和分页等操作，从而提供数据检索的灵活性。它们赋予用户自定义 API 请求的能力，从而使他们能够控制检索数据的粒度和特异性。
数据缓存策略
缓存就像一根魔杖，可以减少服务器负载并增强 API 性能。REST API 可以利用 HTTP 缓存机制来减少服务器负载并缩短响应时间。
可以部署不同的缓存技术，例如具有 Cache-Control 标头的客户端缓存和服务器端缓存，以最大限度地提高性能。
API 设计中的安全和错误管理
正如预期的那样，在设计 REST API 时，安全性是最重要的问题。从身份验证机制到错误管理技术，每个方面在确保 API 的安全性和可靠性方面都起着关键作用。让我们更深入地了解这些关键方面。
自信地实施身份验证
为了保护 Web 服务并确保只有经过授权的客户端才能访问敏感数据，API 身份验证是不可协商的。从 API 密钥到 OAuth 2.0 和 JSON Web 令牌 （JWT），有许多身份验证机制可提供强大的身份验证和信息完整性。
定义和记录错误代码
在API设计中，错误代码是无名英雄。它们提供了有关 API 操作期间可能发生的任何错误的清晰简洁的信息。跨 API 的统一异常处理可实现可预测的错误管理，并简化 API 和客户端交互。
REST API 的版本控制和演进
随着时间的流逝，作为生命实体的API会不断发展。REST API 中的版本控制允许引入新功能、bug 修复和更新，同时确保现有客户端应用程序保持正常运行。
让我们来看看如何有效地管理这种演变。
API 版本控制的方法
从 URI 版本控制到内容协商，可以使用各种策略在 REST API 中实现版本控制。每种方法都有其自身的优点和挑战，选择取决于 API 的架构和消费者的偏好。
管理已弃用的端点
随着进化而来的是弃用。管理已弃用的 API 端点是一门艺术，需要清晰的沟通，提供明确的弃用时间框架，并提供足够长的日落期。
增强可发现性和文档记录
在 API 设计中，可发现性和文档是无名英雄。它们在简化 API 端点的使用和确保开发人员获得快速实施所需的指导方面发挥着至关重要的作用。
创建自我描述性消息
REST API 中的自描述消息增强了客户端的清晰度和理解力。作为 REST 统一接口约束的一部分，这些消息有助于提高客户端和服务器之间交互的一致性和可理解性。
OpenAPI 和其他规范的好处
采用 OpenAPI 等规范进行 API 设计会带来许多好处。从支持设计优先的方法到确保全面准确的文档，OpenAPI 消除了 API 设计和实施过程中的猜测。
RESTful API 中的性能优化
将 RESTful API 从优秀提升到卓越的秘诀是性能优化。从投资可靠和快速的网络基础设施到跟踪 API 的各个方面，每个细节都会影响 API 的性能。
资源管理的速率限制
作为看门人，速率限制可以保护您的 API 资源。它对用户在给定时间范围内可以发出的请求数量设置了限制，从而防止了 API 滥用并减少了拒绝服务攻击的机会。
高效的请求正文和响应消息处理
通过高效处理请求正文和响应消息，可以显著提高 RESTful API 的性能。实现 PATCH 以进行部分更新、压缩响应有效负载和利用 GraphQL 等技术使客户端能够指定他们需要的数据，从而减少不必要的负载和请求/响应大小。
总结
在掌握 API 设计的过程中，我们涵盖了一系列主题，从理解 RESTful API 设计模式、REST API 端点的基本模式、简化客户端-服务器交互，到 API 设计中的安全和错误管理等等。现在是时候将这些原则付诸行动，并创建经得起时间考验的高质量 API。
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常见问题解答
REST API 的 6 种设计模式是什么？
REST API 设计模式包括作为集合或项的资源，使用的 HTTP 方法包括 GET、POST、PUT 和 DELETE。其他模式（如筛选器、分页、搜索和排序）也可以应用于资源。
Web API 的最佳设计模式是什么？
Web API 的最佳设计模式是 RESTful（具象状态传输）API，该 API 被广泛采用，并基于促进简单性、可伸缩性和互操作性的架构原则。
什么是 API 设计？
API 设计是有意识地决定 API 如何向其用户公开数据和功能的过程。它包括以标准化的规范格式定义端点、方法和资源。
什么是 RESTful API 设计模式？
RESTful API 设计模式为创建高度可扩展和无状态的 API 提供了架构蓝图。
速率限制如何提高 API 性能？
速率限制通过对用户在特定时间范围内可以发出的请求数量设置限制来防止滥用和拒绝服务攻击，从而提高 API 性能。这有助于确保 API 操作的稳定性和效率。
原文链接：Essential API Design Patterns: A Guide to Crafting Superior Web Services
