探索 API 请求头

在 Web 开发和 API 设计的世界中，请求头在客户端和服务器之间的通信中起着至关重要的作用。这些看似微小的信息片段包含有价值的元数据，能够影响数据交换、解释和保护的方式。本指南将深入探讨 API 请求头，揭示其重要性，并探索其各个使用方面。

什么是API请求头，它们的作用是什么？

API 请求头是 HTTP 请求和响应中的重要组成部分，用于提供关于传输数据的附加信息。这些头部由键值对组成，通常位于 HTTP 消息的头部区域。API 请求头包含了与传输数据的内容、格式、安全性和身份验证相关的关键细节。

API 请求头的目的：

数据格式和内容类型: 类似 Content-Type 的请求头指定发送或接收数据的格式，如 JSON、XML 或表单数据，确保服务器和客户端能够正确理解和处理数据负载。
请求和响应控制: Accept 和 Accept-Encoding 等请求头帮助客户端指定期望的响应格式和编码方式，实现客户端和服务器之间的协商，确保数据传输的兼容性和效率。
身份验证和授权: Authorization 等请求头用于客户端进行身份验证，携带身份验证令牌或凭证，以验证请求者身份并确定其访问权限。
缓存和性能优化: Cache-Control 和 ETag 等请求头为客户端和中介（如缓存）提供处理响应缓存的指令，通过减少不必要的数据传输和改进响应时间来优化性能。
安全和传输层保护: Strict-Transport-Security (HSTS) 和 Content-Security-Policy (CSP) 等请求头增强 API 通信的安全性，强制使用安全连接，防止攻击，保护数据的完整性和机密性。
速率限制和节流: X-RateLimit-Limit 和 X-RateLimit-Remaining 等请求头实现速率限制机制，控制客户端在特定时间段内的请求数量，防止滥用并确保资源公平使用。

API 请求头和响应头是客户端与服务器之间传递关键数据和指令的机制。它们支持数据格式化、控制请求和响应的行为、处理身份验证和安全性、优化性能，并促进 API 通信的其他方面。有效地理解和利用 API 请求头和响应头对于设计健壮、高效的 API 至关重要。

为什么 API 请求头很重要？

API 请求头和响应头是 API 通信的核心组件，具有多重重要用途。它们提供有关交换数据的元数据，确保数据的正确解释和处理。标头还支持对受保护资源的身份验证、授权和安全访问。此外，它们允许缓存指令，通过减少重复请求来优化性能。标头还提供自定义选项和上下文指令，例如指定语言首选项或条件请求。总之，API 请求头和响应头对实现安全、高效和可定制的 API 交互至关重要。

常见的 API 请求头

内容类型的 API 请求头

Content-Type 标头用于 API 请求和响应中，以指示数据的类型。它指定有效负载的格式或媒体类型，使接收方能够正确解释和处理数据。Content-Type 标头确保客户端和服务器了解如何处理内容，无论是文本、JSON、XML、图像还是其他格式。

内容类型示例

Content-Type 报头的值可以根据传输的数据类型而变化。以下是一些常见的内容类型示例：

application/json: 表示有效负载是 JSON 格式，这种格式广泛用于结构化数据交换。
application/xml: 用于 XML 格式的有效负载，XML 常用于数据表示和交换。
text/plain: 用于纯文本数据，例如简单消息或文本信息。
image/jpeg: 表示 JPEG 图像文件，通常用于图像。
application/pdf: 用于 PDF（可移植文档格式）文件，广泛用于文档交换和保存。
multipart/form-data: 在提交带有文件上传的表单时使用，允许将二进制数据与其他表单字段一起传输。

Accept 请求头

Accept 报头在 API 请求中用于指定客户端期望接收的响应格式或媒体类型。它允许客户端向服务器表明其支持的响应格式，从而实现内容协商。这有助于确保服务器返回的响应是客户端能够处理和理解的格式。通过 Accept 报头，客户端和服务器能够就响应格式达成一致，优化数据交换过程。

Accept 请求头的响应格式示例

Accept 报头的值可以根据客户端支持的响应格式而变化。以下是一些常见的 Accept 报头值示例：

application/json：客户端希望接收 JSON 格式的响应，这是用于结构化数据的常见格式。
application/xml：客户端偏好 XML 格式的响应，适用于数据表示和交换。
text/html：客户端期望响应为 HTML 格式，适合在网页浏览器中显示。
text/plain：客户端希望接收纯文本格式的响应，无格式或标记。
image/jpeg：客户端接受 JPEG 图像格式的响应。
application/pdf：客户端希望接收 PDF 文件格式的响应。
*/*：客户端愿意接受任何格式的响应，表示更广泛的兼容性。

Authorization 请求头

Authorization 头在 API 请求中用于提供身份验证信息。它允许客户端在请求中包含凭据或令牌，确保对受保护资源的安全访问。通过 Authorization 头，可以实施访问控制机制，确保只有经过授权的客户端才能执行特定操作或访问特定数据。这对于保护敏感数据和资源至关重要。

Authorization 请求头的用途：身份验证和访问控制

Authorization 头在 API 通信中的主要用途包括：

API 密钥身份验证: 客户端在 Authorization 头中包含 API 密钥以进行身份验证，服务器检查密钥以确认客户端是否有权限访问所请求的资源。
基于令牌的身份验证: 客户端在 Authorization 头中包含访问令牌（如 JSON Web 令牌），服务器验证令牌的真实性并根据令牌的声明授予访问权限。
OAuth 认证: 在需要第三方认证的情况下，使用 Authorization 头发送 OAuth 令牌或承载令牌，服务器使用 OAuth 提供程序对客户端进行身份验证，并授予访问权限。
基于角色的访问控制: Authorization 头还可以传递客户端的角色或访问级别，帮助服务器实施访问控制策略，根据客户端的角色或特权限制访问某些操作或资源。

User-Agent 请求头

在 API 请求中，User-Agent 头用于标识发出请求的客户端软件。它提供有关用户代理或客户端应用程序的信息，包括软件名称、版本，以及有时操作系统和设备的详细信息。User-Agent 头帮助服务器理解客户端的功能和限制，从而可以调整响应或处理请求。

识别客户端软件及其版本

User-Agent 头通常包括有关客户端软件及其版本号的详细信息。这些信息有助于服务器识别客户端所使用的特定应用程序或库，从而优化响应或提供与不同客户端版本的兼容性。例如，通过 User-Agent 头可以识别的客户端软件包括 Web 浏览器（如 Chrome、Firefox）、移动应用程序或自定义 API 客户端库。

Accept-Encoding 请求头

Accept-Encoding 头在 API 请求中用于指定响应的首选编码方式。它告知服务器客户端能够理解和接受的编码算法。通过包含 Accept-Encoding 头，客户端可以表明其处理压缩响应的能力，从而允许服务器优化数据传输，减少网络带宽的使用。

指定首选响应编码

Accept-Encoding 头的值包含客户端支持的一个或多个编码方法。常用的编码方法包括：

gzip: 一种广泛使用的压缩格式，能够有效减少数据大小。
deflate: 另一种常见的压缩格式，适用于数据压缩。
br (Brotli): 一种新型的压缩算法，提供比 gzip 更高的压缩率。
identity: 表示不对响应进行编码。

服务器会检查 Accept-Encoding 头，并根据客户端的首选项和服务器的功能选择最合适的编码方法。如果客户端和服务器都支持压缩，服务器会在发送响应前使用所选的编码方法压缩数据，从而减小响应体的大小，提高网络传输效率。

缓存控制请求头

在 API 响应中使用 Cache-Control 头来控制响应在客户端和中间缓存（如代理服务器）中的缓存行为。该头部提供了指令，指定响应应该如何缓存，包括存储的时间和条件，以及何时需要重新验证或从服务器重新获取响应。

控制响应的缓存行为

Cache-Control 报头值由决定缓存行为的各种指令组成。常用的指令包括：

public: 表示任何缓存（包括客户端和中间缓存）都可以缓存响应。
private: 指定响应是针对特定用户的，不应被共享缓存缓存。
no-cache: 指示缓存应在使用缓存副本之前与服务器重新验证响应，确保获取最新版本。
max-age: 指定在不重新验证的情况下将响应视为新鲜并从缓存中提供的最长时间（以秒为单位）。
no-store: 指示缓存不存储响应的任何部分，确保每个请求都从服务器获取新响应。

If-Modified-Since 请求头

If-Modified-Since 标头用于 API 请求中，以基于资源的修改时间戳启用条件响应。它允许客户端指定一个日期和时间，表明服务器应仅在资源自指定时间后被修改时返回资源。如果资源没有被修改，服务器可以返回 “304 Not Modified” 状态码，表明客户端的缓存版本仍然有效。

使用数据比较条件控制响应

当发出带有 If-Modified-Since 报头的请求时，服务器会将指定的日期与所请求资源的最后一次修改时间戳进行比较。如果资源在指定日期之后没有被修改，服务器可以发送带有 “304 Not Modified” 状态的轻量级响应，表明客户端的缓存版本仍然有效。这种方式节省带宽，并通过避免在资源未更改时传输整个资源来提高性能。

响应头

响应头是 HTTP 协议的一个重要组成部分，服务器通过这些头部信息向客户端提供有关响应的附加信息。虽然 API 头部主要关注请求中的头部信息，但响应头在传递服务器响应的重要细节方面同样关键。

响应头可能包含多种信息，如响应内容的类型、缓存指令、服务器信息等。它们与 API 头部密切相关，因为它们提供了关键的细节，帮助客户端有效理解和处理接收到的响应。例如，“Content-Type” 响应头指示返回数据的格式（如 JSON 或 XML），使客户端能够适当地解析和处理响应。

虽然 API 头部主要指的是客户端在请求中包含的头部，但响应头也极为重要，因为它们提供了有关服务器响应的关键信息，帮助正确处理 API 的输出。

REST API 中的自定义请求头

REST API中的自定义头允许在标准头之外扩展API的功能和行为。它们使开发人员能够在API请求和响应中添加额外的信息或指令，实现特定功能、实施安全措施或提供与API操作相关的元数据。

通过使用自定义头，API设计人员和开发人员可以根据具体需求定制API，启用更高级的功能和集成。自定义头通常由API提供商定义，并记录在API文档中，以指导开发人员正确使用这些头部。

特定用例的自定义请求头示例

X-API-Key:
- 用途: 认证和授权。提供API密钥或令牌，用于对发出API请求的客户端进行身份验证。
X-Request-ID:
- 用途: 跟踪和记录。为每个API请求提供唯一标识符，允许开发人员跟踪和分析请求流。
X-Forwarded-For:
- 用途: 代理或负载均衡环境。表示请求经过中间代理或负载均衡器时的原始客户端IP地址。
X-RateLimit-Limit, X-RateLimit-Remaining, X-RateLimit-Reset:
- 用途: 速率限制和节流。提供有关施加在客户机上的速率限制、允许的剩余请求数以及限制将被重置的时间的信息。
X-Custom-Header:
- 用途: 自定义需求。根据API的特定需求创建自定义头，用于传递与API操作相关的附加元数据、指令或配置参数。

自定义标头的使用和命名约定可能因不同的API而异，因此应参考API文档，获取有关支持的自定义标头及其用途的详细信息。

处理请求头的最佳实践

开发人员通过确保API实现中的头部完整性、安全性和一致性，可以提升整体的API使用和集成体验。

确保报头完整性和有效性

验证报头: 实现服务器端验证，以确保报头包含预期的值，并且不被操纵或篡改。
使用强数据类型: 确保头的使用与预期的数据类型一致，防止在处理头文件时出现问题和错误。

保护标头中的敏感数据

敏感数据加密: 对报头中需要携带的敏感信息进行加密，防止未经授权的访问或拦截。
避免包含敏感数据: 尽量避免在标头中包含敏感信息，使用请求体加密或身份验证令牌等其他安全机制。

报头使用和命名约定的一致性

遵循标准: 遵守标头使用和命名的既定标准和惯例，以促进互操作性，使开发人员更容易理解和使用API。
跨端点保持一致: 在不同API端点之间保持报头使用的一致性，避免为类似的功能使用不同的头或命名约定。

标头用法的文档化和沟通

文档头: 在API文档中清楚地记录每个头的目的、期望值和使用指南，帮助开发人员正确使用头文件。
沟通更改: 引入新头或对现有头进行更改时，有效地将这些更新传达给API消费者，可通过发布说明、变更日志或直接通知实现。
提供示例: 在文档中包含头的使用示例，演示头的正确格式和使用方法。

高级请求头技术

这些高级请求头技术使开发人员能够处理复杂的操作，精细控制API交互，并引入量身定制的功能。然而，确保这些技术被详细记录并有效传达给API消费者，以便正确使用和理解，是至关重要的。

复杂操作中的请求头链

头链指的是将多个请求头组合在一起，以执行复杂操作或传递附加指令的做法。例如，在请求特定的内容类型并指示所需的响应格式时，可以将 Content-Type 头与 Accept 头配合使用。这种方式使得客户端能够更加精确地控制数据交换的细节。

增强控件的组合：请求头与查询参数

通过结合使用头和查询参数，开发人员可以在API请求中实现更高的控制和灵活性。查询参数用于筛选、排序和分页，而头则提供额外的指令或自定义设置。这种组合方式使得对API行为的控制更加细致和精确。

API 特定功能的自定义请求头

自定义头允许引入特定于API的功能或扩展API的能力。它们提供了一种在客户端和服务器之间传递定制信息或指令的方式，可以用于发出特殊处理请求、启用特定功能或传递特定于API的元数据。

增强通信和控制与 API 头

API头在现代web开发中至关重要，促进了客户端与服务器的有效通信。它们提供关键的信息，控制缓存行为，实现身份验证和访问控制，指定内容类型和响应格式，并允许通过自定义标头进行扩展。遵循最佳实践可以确保头的完整性、安全性和一致性。高级技术如头链、组合头与查询参数以及自定义头的使用可以增强API的功能和控制力。通过深入理解和有效利用这些头，开发人员能够构建强大且高效的REST API，以满足应用程序和用户的各种需求。

原文链接：Exploring API Headers – DZone