JSON Schema：自定义API响应以提升用户体验

虽然 API 传统上与固定结构和一组预定的响应相关联，但有可能采用更加动态和个性化的方法。最近，越来越多的开发人员开始转向 JSON Schema —— 一种以验证数据结构的能力而闻名的工具，在这方面具有大量未开发的潜力。

这篇文章将回顾 JSON Schema 的一些不太为人所知的功能，揭示如何利用这些功能让客户端能够自由请求特定字段，并在 API 响应中塑造数据的结构。

因此，开发人员无需浏览不必要的数据，而是可以挑选他们所需的内容，并重新调整响应以满足他们的独特需求。

什么是 Schema？

如果您曾经使用过 XML Schema、RelaxNG 或 ASN.1，您可能已经知道什么是模式，并且可以愉快地跳到下一部分。如果这一切对您来说听起来像天书，那么您来对地方了。要了解 JSON Schema，我们可能应该首先要了解 JSON 是什么。

JSON 代表“JavaScript Object Notation”，一种简单的数据交换格式。它最初是作为万维网的符号。由于 JavaScript 存在于大多数 Web 浏览器中，并且 JSON 基于 JavaScript，因此很容易支持。然而，它已被证明足够有用且足够简单，以至于它现在被用于许多其他不涉及网上冲浪的环境中。

从本质上讲，JSON 建立在以下数据结构上：

• 对象（object）{ "key1": "value1", "key2": "value2" }
• 数组（array）[ "first", "second", "third" ]
• 数字（integer/number）423.1415926
• 字符串（string）"This is a string"
• 布尔值（boolean）truefalse
• nullnull

在大多数编程语言中都有类似类型，尽管它们可能有不同的名称。

下表从 JSON 类型的名称映射到它们在 Python 中的类似类型：

[^4]: 由于 JSON 字符串始终支持 unicode，因此它们类似于Python 2.x 中unicode和Python 3.x中的str

[^5]: JSON 没有单独的整数和浮点类型

下表将 JSON 类型的名称映射到它们在 Ruby 中的类似类型：

[^6]: JSON 没有单独的整数和浮点类型

通过这些简单的数据类型，各种结构化数据都可以被表示。然而，这种巨大的灵活性伴随着巨大的责任，因为同一个概念可以以多种方式表示。例如，您可以想象以不同的方式在 JSON 中表示一个人的信息：

{

“name”: “George Washington”,

“birthday”: “February 22, 1732”,

“address”: “Mount Vernon, Virginia, United States”

}

{

“first_name”: “George”,

“last_name”: “Washington”,

“birthday”: “1732-02-22”,

“address”: {

“street_address”: “3200 Mount Vernon Memorial Highway”,

“city”: “Mount Vernon”,

“state”: “Virginia”,

“country”: “United States”

}

}

尽管第二种显然比第一种更正式,但是两种表述同样有效。记录的设计在很大程度上取决于它在应用程序中的预期用途，因此这里没有正确或错误的答案。然而，当应用程序说“给我一个人的 JSON 记录”时，准确地知道该记录应该如何组织是很重要的。例如，我们需要知道哪些字段是预期的，以及这些值是如何表示的。这就是 JSON Schema 的用武之地。以下 JSON Schema 片段描述了上面第二个示例的结构。现在不要太担心细节。它们将在后续章节中进行解释。

{

“type”: “object”,

“properties”: {

“first_name”: { “type”: “string” },

“last_name”: { “type”: “string” },

“birthday”: { “type”: “string”, “format”: “date” },

“address”: {

“type”: “object”,

“properties”: {

“street_address”: { “type”: “string” },

“city”: { “type”: “string” },

“state”: { “type”: “string” },

“country”: { “type” : “string” }

}

}

}

}

通过针对此模式“验证”的一个失败案例如下：

{

“name”: “George Washington”,

“birthday”: “February 22, 1732”,

“address”: “Mount Vernon, Virginia, United States”

}

然而，第二个例子通过了，如下：

{

“first_name”: “George”,

“last_name”: “Washington”,

“birthday”: “1732-02-22”,

“address”: {

“street_address”: “3200 Mount Vernon Memorial Highway”,

“city”: “Mount Vernon”,

“state”: “Virginia”,

“country”: “United States”

}

}

您可能已经注意到 JSON Schema 本身是用 JSON 编写的。它是数据本身，而不是计算机程序。它只是一种用于“描述其他数据结构”的声明性格式。这既是它的优点也是它的缺点（它与其他类似的模式语言共享）。简明地描述数据的表面结构并根据它自动验证数据很容易。但是，由于 JSON Schema 不能包含任意代码，因此在表达数据元素之间的关系上有所限制。因此，用于足够复杂的数据格式的任何“验证工具”都可能有两个验证阶段：一个在模式（或结构）级别，一个在语义级别。后一种检查可能需要使用更通用的编程语言来实现。

什么是自定义API响应？

自定义API响应是指开发人员根据特定需求，设计并实现的API（应用程序编程接口）返回的数据格式和内容。在Web开发和软件开发中，API通常用于不同软件组件或服务之间的通信。自定义API响应允许开发者控制API返回给客户端（如Web浏览器、移动应用等）的数据结构和信息。

以下是自定义API响应的一些关键特点：

1. 灵活性：开发者可以根据客户端的具体需求来设计API返回的数据，而不是使用通用或预定义的数据结构。
2. 数据过滤：可以只返回客户端需要的数据字段，减少数据传输量，提高效率。
3. 数据格式化：可以对返回的数据进行格式化，例如日期时间的格式化、数值的格式化等，以适应客户端的显示需求。
4. 错误处理：可以自定义错误消息和错误代码，使得错误信息更加清晰和易于理解。
5. 安全性：可以控制哪些数据可以被访问，哪些数据需要进行加密或隐藏，以保护敏感信息。
6. 性能优化：可以通过优化数据结构和减少不必要的数据处理来提高API的响应速度。
7. 版本控制：在API升级或更改时，可以通过版本控制来确保旧版本的客户端仍然可以正常工作。

自定义API响应通常涉及到后端服务的开发，开发者需要编写代码来处理客户端的请求，根据请求的内容和上下文来构造响应数据，并将其发送回客户端。这个过程可能涉及到数据库操作、业务逻辑处理、数据验证等多个步骤。

如何使用 JSON 模式获取灵活的响应？

传统的 API 设计倾向于提供固定的响应，有时会导致开发人员筛选不必要的数据，从而大大降低效率。然而，使用 JSON Schema，开发人员可以重新定义这种交互。在设置 API 以识别特定的JSON Schema 参数后，开发人员可以让客户端请求特定的数据子集甚至特定的数据形状，从而优化所有信息传输实例。

例如，如果客户只需要用户管理 API 中有关用户“姓名”和“出生日期”的详细信息，他们可以根据这些参数指定请求。使用 JSON Schema 的 API 可以处理此请求并仅返回请求的字段，从而减少数据传输并加快服务器和客户端的处理时间。

JSON Schema 的高级功能有哪些？

JSON Schema 变革潜力的核心在于其高级功能，这些功能可以实现更细致入微、更动态的数据交互。以 if-then-else 结构为例。这些结构允许 API 提供针对特定客户查询的条件响应。想象一下这样一种场景：检索到的用户角色（如“管理员”）的数据会引出其他管理字段 —— 这有力地证明了这种方法的自适应性。

$ref 工具进一步增强了模式的多功能性。它提供了一种引用模式其他部分定义的机制，不仅确保了一致性，还确保了模块化模式的创建。借助此功能，客户端可以无缝集成来自多个来源的数据或重复使用现有的模式定义来制作复杂的数据结构——而且深度还不止于此。

JSON Schema 允许 API 生成响应，这些响应可以根据特定上下文或特定客户端规定采用各种形式。当数据的确切轮廓可能由于基础条件或参数而发生变化时，这种灵活性非常有用。

虽然我们主要关注 JSON Schema 能为开发人员提供的多功能性，但也有其他方面的用户体验需要考虑。例如，您可以在嵌入 PDF 文档时实现它，让用户更轻松地访问详细的技术规格或用户指南。

利用 JSON Schema 的好处有哪些？

在 API 设计中采用 JSON Schema 的功能为开发人员带来了诸多好处，而数据传输方面的优化是其中最重要的。当客户端能够仅检索他们需要的数据时，带宽的总体消耗会显著下降，从而由于计算负担的减少而导致应用程序响应更快。

但其好处不仅仅是技术层面的。通过引入支持适应性的框架，开发人员可以设计出能够随着数据需求的变化而发展的应用程序。这种适应性确保客户可以调整其数据请求，而无需进行重大的应用程序更改——这一壮举极大地提高了客户满意度。

通过简化的技术操作和自适应设计功能的双重视角，可以清楚地看到在个性化 API 响应中使用 JSON Schema 如何提高效率和客户满意度。

挑战和注意事项

虽然使用 JSON Schema 实现个性化 API 响应的强大功能是不可否认的，但必须意识到这种方法可能带来的潜在挑战。引入如此高度的定制可能会无意中给API 设计及其后续维护带来一层复杂性。因此，无论开发人员对 JSON Schema 的掌握有多扎实，他们都必须谨慎行事。

另一个关键问题是安全性，以及允许客户调整其数据请求的灵活性。这两个方面都为潜在威胁打开了更广阔的空间。确保只有授权实体才能访问数据至关重要，开发人员必须保持警惕，防止可能操纵请求以泄露非预期信息的恶意企图。除此之外，还必须考虑性能影响。

虽然许多情况下由于数据传输和处理时间减少而导致效率提高，但也有不利的一面。解析复杂或高度专业化的请求所产生的开销有时会给服务器性能带来压力。因此，认识到这些挑战是使用 JSON Schema 构建强大且有弹性的 API 解决方案的第一步。

真实案例和示例

随着行业和技术的发展，对定制数字体验的需求不断增长。以下是个性化 API 可以彻底改变运营方式的几个现实场景。

以电子商务为例，其平台迎合了各种各样的客户。从最终消费者和供应商到内部员工，每种类型的客户都可以利用个性化 API 的强大功能来调整其数据请求，以反映其独特需求。例如，供应商可以放大库存指标，而消费者则关注产品的复杂性和评论。

您还可以考虑它对医疗保健行业的影响，从患者、医生到管理人员，对定制数据的需求都非常强烈。因此，患者可能倾向于访问健康记录和即将到来的预约，而医生则强调全面的病史和实验室结果。JSON Schema 可以满足这些复杂的需求，塑造数据以适应个人角色和要求。

这对新闻媒体网站也有好处，因为它们可能迎合全球读者群，这些读者的品味各异，从政治到艺术。通过个性化 API，欧洲读者可以定制他们的新闻推送以融入当地文化，而来自亚洲的技术爱好者则可以关注当地的技术进步。

拥抱 API 交互的未来

在开发中，定制为王，以用户为中心的设计决定了开发实践的转变，通过JSON Schema 开发个性化 API 是非常有价值的。

这种强大的工具通常只用于数据验证，但它也重塑了 API 与消费者的互动方式。通过定制的数据响应，我们可以实现无与伦比的效率、灵活性和更高的用户满意度。然而，这些新领域也带来了固有的挑战，开发人员必须巧妙地驾驭这些挑战，在灵活性和安全性、复杂性和效率之间取得平衡。

从电子商务到医疗保健和媒体等各个行业的实际应用都表明了这种方法的切实好处和整体变革影响。掌握 JSON Schema 的细微差别和潜力可以为更灵敏、适应性更强、以用户为中心的 API 开发奠定基础。

原文链接：Using JSON Schema for Custom API Responses