基本 API 设计模式：打造卓越 Web 服务的指南
在构建 API 时，开发人员面临一个关键挑战：如何确保 API 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、可靠且适应性强的 Web 服务的路线图。本指南将解开这些模式，为您提供将 API 转变为良好设计的典范所需的方法。
关键要点
- RESTful API 设计模式是创建可扩展、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、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改善响应时间至关重要，有助于提高 API 的可用性和效率。
- 安全性、详尽的文档和战略版本控制对于 API 的可靠性和寿命至关重要，其中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 设计模式提供了创建高度可扩展且无状态的 API 的架构蓝图。RESTful 服务中使用标准 HTTP 方法使其成为 API 设计人员的首选，尤其是在考虑实施良好的 API 设计模式的好处时。
HTTP 动词在 RESTful 服务中的作用
由于使用了 GET、POST、PUT 和 DELETE 等标准 HTTP 方法（它们是 http 请求的重要组成部分），与 RESTful 服务中的资源的交互是标准化和直观的。
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。
精准制作资源 URI
RESTful API 中资源 URI 的精心设计基于代表资源的名词，提高了清晰度和有效性。但请记住，虽然嵌套端点可以明确资源之间的关系，但嵌套深度不要超过三层，以保持优雅和可读性。
利用 HTTP 状态代码提高清晰度
在客户端-服务器通信中，HTTP 状态代码提供了有关请求结果的明确信息，起着关键作用。如果使用得当，它们可以使您的 API 响应能够独立传达服务器结果。
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。API 端点中名词的使用表示要处理的现有资源，集合应使用复数名词命名，以表示存在多种资源的可能性。
为了增强 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，因为它们会限制响应中返回的数据，从而减少服务器的资源负载。从基于游标的分页到键集分页和搜索分页，有多种技术可以高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。这减少了传输的数据量，提高了 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。
简化客户端与服务器之间的交互
它需要深入了解内容协商和查询参数的战略性使用，以平衡和简化客户端与服务器之间的交互。在 RESTful API 领域，HTTP GET 请求中的 Accept 标头允许客户端指定其可以处理的请求数据的格式。
有效使用查询参数
无需创建其他端点，查询参数即可支持过滤、排序和分页等操作，从而提供数据检索的灵活性。它们允许用户自定义 API 请求，从而让他们能够控制所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提高 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，例如带有 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，安全性是最重要的考虑因素。从身份验证机制到错误管理技术，每个方面都在确保 API 的安全性和可靠性方面发挥着关键作用。让我们深入探讨这些关键方面。
自信地实施身份验证
为了保护 Web 服务并确保只有授权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。
定义并记录错误代码
在 API 设计中，错误代码是无名英雄。它们提供有关 API 操作期间可能发生的任何错误的清晰而简洁的信息。整个 API 的统一异常处理允许可预测的错误管理并简化 API 和客户端交互。
REST API 的版本控制和演变
随着时间的推移，API 作为生命实体不断发展。REST API 中的版本控制允许引入新功能、错误修复和更新，同时确保现有客户端应用程序保持功能。
让我们来研究一下如何对这一演变进行有效的管理。
API 版本控制方法
可以采用各种策略（从 URI 版本控制到内容协商）来实现 REST API 中的版本控制。每种方法都有自己的优点和挑战，选择取决于 API 的架构和消费者偏好。
管理已弃用的端点
随着演进，弃用也随之而来。管理弃用的 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以及提供足够长的弃用期。
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 设计可带来诸多好处。从支持设计优先的方法到确保文档的全面性和准确性，OpenAPI 消除了 API 设计和实施过程中的不确定性。
RESTful API 中的性能优化
让您的 RESTful API 从优秀走向卓越的秘诀是性能优化。从投资可靠、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
速率限制充当守门人，保护您的 API 资源。它限制用户在给定时间范围内可以发出的请求数量，防止 API 滥用并降低拒绝服务攻击的可能性。
高效的请求主体和响应消息处理
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。实施 PATCH 进行部分更新、压缩响应负载和利用 GraphQL 等技术使客户端能够指定所需的数据，从而减少不必要的负载和请求/响应大小。
概括
在掌握 API 设计的过程中，我们涵盖了一系列主题，包括理解 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、API 设计中的安全性和错误管理等等。现在是时候将这些原则付诸实践，并创建经得起时间考验的高质量 API 了。
文章来源：Essential API Design Patterns: A Guide to Crafting Superior Web Services
