API设计的首要原则

当您首次开发产品时，API 设计无非就是将几个可以完成工作的接口拼凑在一起。您关注的是功能，而不是优雅。您的 API 可能是直接映射到数据库操作或业务逻辑的一系列方法，很少考虑一致性、可扩展性或开发人员体验。

这种方法虽然快捷又简单，但往往会导致技术债务和日后麻烦。随着产品的发展和演变，您可能会发现自己正努力应对不一致的命名约定、结构不良的数据响应以及不太符合不断扩大的用户群需求的 API 接口。

这就是深思熟虑的 API 设计的意义所在。这是一个创建实用、直观、高效且面向未来的界面的过程。良好的 API 设计会考虑架构决策的长期影响，并优先考虑开发人员的体验。

在以下章节中，我们将探讨将 API 设计从事后考虑提升为产品成功关键组成部分的关键原则。

什么是 API 设计？

API 设计是规划、创建和记录应用程序编程接口的结构、功能和交互模式的过程。它涉及设计不同软件组件相互通信的方式，目的是创建一个直观、高效且强大的界面。

从本质上讲，API 设计就是在服务提供商和其消费者之间建立契约。此契约定义了应如何发出请求、接受和返回哪些数据格式以及可用的操作。设计良好的 API 可充当桥梁，实现不同系统之间的无缝集成，并允许开发人员有效利用服务的功能。

可扩展应用程序的 7 大 API 设计原则指南

资源建模： 识别 API 将公开的关键实体或资源并确定它们之间的关系。
接口定义： 决定代表 API 内操作的特定 URL 或地址。
请求/响应格式： 选择适当的数据格式（如 JSON 或 XML）并构造将发送和接收的信息。
身份验证和授权 ：实施安全方法来验证 API 使用者的身份并控制对 API 不同部分的访问。
错误处理： 定义清晰一致的方式向 API 用户传达问题或故障。
版本控制： 规划 API 的未来更改和更新，而不会破坏现有的集成。
文档： 创建清晰、全面的指南，解释如何有效地使用您的 API。

良好的 API 设计不仅仅考虑功能。它考虑开发人员的体验，旨在使 API 直观且易于使用。它还考虑可扩展性、性能和可维护性，确保 API 可以随您的产品一起成长和发展。

本质上，API 设计就是创建一个周到、结构良好的界面，以满足您产品的当前需求，并为未来的增长和集成提供坚实的基础。

API 设计阶段

让我们面对现实：设计一个设计良好的 API 更像是一场马拉松，而不是短跑。这是一个从模糊的想法到完善的、可用于生产的界面的旅程。下面深入探讨 API 设计的各个阶段，并结合了良好的实践和来之不易的智慧。

1. 定义 API 的目的：先明确“为什么”，再明确“如何”

在编写一行代码或勾勒出接口之前，您需要明确 API 的“目的”。此阶段主要是为了了解您要解决的业务问题以及您要服务的用户。

识别您的 API 消费者：他们是内部开发人员、第三方集成商还是 Web 应用程序的最终用户？
定义用例：API 消费者需要执行哪些具体操作？
建立设计原则：你会遵循 RESTful API 设计吗？GraphQL？还是其他自定义的？

记住，问题定义明确就意味着问题解决了一半。不要忽视这个阶段——这是其他一切的基础。

2. 制定 API 契约：接口满足预期

这是关键时刻。您正在定义 API 如何运作的具体细节。您的合同是对 API 使用者的承诺，承诺您的界面将如何运作。

资源建模： 确定您的关键资源。对于社交媒体 API，这些资源可能是用户、帖子和评论。
接口定义： 映射您的 API 接口。例如：

GET /users/{id} 检索用户
POST /posts 创建新帖子
PUT /comments/{id} 更新评论

HTTP 方法： 始终使用标准 HTTP 方法（GET、POST、PUT、DELETE）。不要对所有事情都使用 POST！
请求/响应格式： 选择您的数据格式（现在通常是 JSON）并坚持使用它。
状态代码： 使用适当的 HTTP 状态代码。200 表示成功，404 表示未找到，400 表示错误请求等。
错误处理： 定义一致的错误响应格式。包括错误代码、消息和任何相关详细信息。
分页： 对于返回列表的接口，实现分页来处理大型数据集。
版本控制： 确定版本控制策略。您将使用 URL 版本控制 (v1/用户) 还是基于标头的版本控制？

3. 严格测试你的 API：确保你的 API 能够兑现承诺

您已定义好合同，现在是时候确保遵守合同了。此阶段主要涉及验证和核实。

单元测试： 单独测试 API 的各个组件。
集成测试： 验证 API 的不同部分是否正确协同工作。
API 模拟测试：确保您的 API 遵守其定义的契约。
性能测试： 检查您的 API 是否可以处理预期负载及超出范围的负载。
安全测试： 验证身份验证、授权和数据保护措施是否按预期运行。

请记住，API 测试不仅仅是检查接口是否返回 200 OK。它们应该验证整个契约 – 正确的数据结构、适当的错误处理、是否遵守定义的限制等。

4. 创建杀手级 API 文档：将您的 API 变成开发人员的最佳朋友

如果开发人员不知道如何使用，即使是设计最精美的 API 也是无用的。API文档是 API 的用户手册，值得像代码本身一样受到重视。

API 描述： 为每个接口提供清晰、简洁的描述。它做什么？预期的输入和输出是什么？
请求/响应示例： 展示 API 调用及其响应的真实示例。
身份验证指南： 清楚地解释如何使用您的 API 进行身份验证。
错误列表： 记录所有可能的错误代码及其含义。
SDK 和客户端库： 如果您提供这些，请确保它们也有详细的文档记录。
教程和指南： 为常见用例创建易于理解的指南。
变更日志： 保留 API 变更的详细记录。

专业提示：考虑使用 Swagger UI 或 Redocly 创建交互式文档。这些允许开发人员直接从文档中进行实际的 API 调用，从而更容易理解和试验您的 API。

请记住，API 设计是迭代的。在完善 API 时，您可能会多次循环这些阶段。关键是在每个阶段都要牢记 API 使用者。设计良好的 API 不仅仅是一项技术成就，它本身就是一个产品，可以成就或破坏您平台的开发者体验。

API 设计的最佳实践

现在我们已经了解了 API 设计的各个阶段，让我们来看看一些可以提升 API 的最佳实践。这些不仅仅是理论概念，它们是经过实践检验的策略，可以决定 API 的成功与否。

1. 坚持一致性

API 设计的一致性不仅关乎美观，还关乎为开发人员创造可预测的直观体验。这意味着在整个 API 中保持一致的命名约定、URL 结构和数据格式。

例如，如果您在一个接口中使用驼峰式命名法来表示 JSON 属性，那么请始终坚持使用驼峰式命名法。如果您对资源集合使用复数名词（例如，/users 而不是 /user），请始终保持一致。您的 API 应该让人感觉像是一个人设计的，具有清晰的愿景，而不是一个有冲突想法的委员会。

请记住，每个不一致之处都会给 API 使用者带来微小的认知负担。随着时间的推移，这些不一致之处会累积起来，并会严重降低开发人员的体验。

2. 设计面向未来，建设面向现在

在设计 API 时，人们很容易尝试预测所有可能的未来用例。要克制这种冲动。相反，要专注于解决眼前的问题，同时为未来的扩展留出空间。

这意味着要将资源和接口设计为可扩展的。不要将特定字段硬编码到响应中，而要考虑使用更灵活的结构来轻松添加新属性。

// Instead of this:

{

  "userName": "johndoe",

  "userEmail": "john@example.com"

}





// Consider this:

{

  "user": {

    "name": "johndoe",

    "email": "john@example.com"

  }

}

这种结构允许您在将来轻松添加新的用户属性，而不会破坏现有的集成。

3. 将错误处理视为头号敌人

没有什么比晦涩难懂的错误消息更让开发人员感到沮丧的了。您的 API 的错误响应应该清晰、信息丰富且可操作。不要只返回带有通用“内部服务器错误”消息的 500 状态代码。相反，请提供详细的错误代码、人性化的消息，甚至可能提供相关文档的链接。

以下是结构良好的错误响应的示例：

{

  "error": {

    "code": "INVALID_PARAMETER",

    "message": "The 'email' parameter must be a valid email address.",

    "details": {

      "parameter": "email",

      "value": "notanemail",

      "constraint": "email_format"

    },

    "helpUrl": "https://api.example.com/docs/errors#INVALID_PARAMETER"

  }

}

这种详细程度可帮助开发人员快速识别和解决问题，减少挫败感和支持单。考虑实施 “问题详细信息” ，为开发人员提供尽可能多的背景信息。

4. 分页：不要让开发人员从消防水管中喝水

处理大型数据集时，分页至关重要。如果没有分页，您将面临大量数据传输导致客户端和服务器不堪重负的风险。但分页不仅仅是将“page”参数贴到接口上。

考虑为大型、频繁更新的数据集实现基于游标的分页。与基于偏移量的分页相比，这种方法对插入和删除的弹性更强。以下是一个例子：

GET /api/posts?cursor=eyJpZCI6MTAwfQ==&limit=20

游标是一个 base64 编码的 JSON 对象，其中包含上一页最后一项的 ID。这样，即使频繁添加或删除项，也能实现高效分页。

5. 对 API 进行版本控制，但要明智行事

API 版本控制是必要之恶。它允许您在不破坏现有集成的情况下进行重大更改。但是，过于急切的版本控制可能会导致维护噩梦。

考虑使用混合方法：

对重大、重大更改使用 URL 版本控制（例如 /v2/users）
使用基于标头的版本控制来进行微小更改（例如，Accept-Version：2.1）

这种方法为您提供了灵活性，同时保持了 API 结构的整洁。请记住，良好的 API 设计通常可以消除频繁进行重大更改的需要。

6. 让身份验证简单而安全

安全性是不可妥协的，但不应以牺牲可用性为代价。根据您的使用情况，实施行业标准的身份验证方法，如 OAuth 2.0 或 API 密钥。

如果您使用 OAuth，请提供有关流程的清晰文档，包括分步指南和常用语言和框架的代码示例。对于 API 密钥，请考虑实施自动密钥轮换和明确的撤销程序。

无论选择哪种方法，请确保您的身份验证错误清晰且可操作。神秘的“授权失败”消息会让开发人员跑去 Stack Overflow。相反，请为诸如令牌过期、权限不足或凭据无效等问题提供特定的错误代码。

7. 使用超媒体让你的 API 可自我发现

虽然并非总是必要的，但实施 HATEOAS （超媒体作为应用程序状态引擎）可以使您的 API 更加自文档化且更易于导航。在 API 响应中包含相关链接可让客户端动态发现相关资源和操作。

以下是带有 HATEOAS 链接的响应示例：

{

  "id": 123,

  "name": "John Doe",

  "email": "john@example.com",

  "_links": {

    "self": { "href": "/api/users/123" },

    "posts": { "href": "/api/users/123/posts" },

    "update": { "href": "/api/users/123", "method": "PUT" }

  }

}

这种方法可以减少客户端应用程序中对硬编码 URL 的需求，并使您的 API 更加灵活且易于发现。

最佳实践并不是一刀切的规则。它们是指南，应该适应您的特定用例和要求。关键是始终让您的 API 消费者（将与您的服务集成的开发人员）成为您的设计决策的中心。设计良好的 API 不仅仅是一个技术界面；它是一种可以让您的用户满意并推动采用您的平台的产品。

Mocking 在 API 设计中的作用

构建 API 就像是先有鸡还是先有蛋的问题。您需要一个可用的 API 来测试您的客户端应用程序，但您需要在投资全面实施之前验证您的 API 设计。

输入 API 模拟。API 模拟会创建 API 的模拟版本，该版本可以使用预定义数据响应请求，而无需任何实际的后端实现。

为什么你应该关心 API 模拟？

快速原型设计 ：模拟让您能够以思维速度迭代 API 设计。无需等待后端实现 – 您可以即时调整接口、数据结构和响应格式。
并行开发 ：使用 API Mocking ，您的前端团队可以立即根据 API 契约开始构建，而后端团队则可以进行实际实施。无需再无所事事地等待接口准备就绪。
测试边缘案例 ：您的客户端如何处理 429 Too Many Requests 响应？或格式错误的 JSON 负载？Mocking 可以轻松模拟这些场景，而不会破坏您的生产 API。

模拟不仅仅适用于设计阶段。它们对于测试来说非常有用。您可以使用模拟来模拟各种 API 响应并测试您的客户端应用程序如何处理它们。模拟可以帮助您测试客户端在不同网络条件或响应时间下的性能。模拟还可用于混沌测试，您可以在模拟中随机引入错误或缓慢响应，以查看客户端的弹性。

虽然模拟是一种强大的工具，但它也存在危险：