[中]API开发中的类型、工具及实践指南

• 引言
  • 1.1. 何为API?
  • 1.2. API在现代软件开发中的重要性
• API 开发类型
  • 2.1. RESTful APIs
  • 2.2. GraphQL APIs
  • 2.3. gRPC APIs
  • 2.4. SOAP APIs
  • 2.5. WebSockets 和 Real-time APIs
  • 2.6. API 类型中的比较
• API 开发工具
  • 3.1. API 设计工具
    • 3.1.1. OpenAPI 规范 (Swagger)
    • 3.1.2. RAML
    • 3.1.3. API Blueprint
  • 3.2. API 开发测试工具
    • 3.2.1. Postman
    • 3.2.2. Insomnia
    • 3.2.3. SoapUI
  • 3.3. API 文档管理平台
    • 3.3.1. Apigee
    • 3.3.2. AWS API Gateway
    • 3.3.3. Kong
• API 开发实践指南
  • 4.1. 规划与设计
    • 4.1.1. 设定直观并连续的API服务端点
    • 4.1.2. 灵活运用 HTTP 状态码和方法
    • 4.1.3. 将你的API版本化
  • 4.2. 安全性
    • 4.2.1. 鉴权与授权
    • 4.2.2. 速率限制和节流
    • 4.2.3. 数据验证和输入处理
  • 4.3. 性能和可扩展性
    • 4.3.1. 缓存策略
    • 4.3.2. 分页和数据处理
    • 4.3.3. 监控和日志记录
  • 4.4. 开发者体验及文档化
    • 4.4.1. 全面且清晰的归档
    • 4.4.2. 代码样例和SDK
    • 4.4.3. API 沙盒和测试环境
• 结论
  • 5.1. 重述关键概念
  • 5.2. API 开发的未来展望

1. 引言

        Hey 大伙! 今天，让我们讨论一下软件开发世界当中超级重要的东西：API。如果你对这个术语不太了解也无需担心。我们将把它拆解为更通俗易懂的用语，并探索一下为何API 已经成为现代软件开发中十分重要的一环。

 1.1. 何为API?

        API全称为应用程序编程接口（Application Programming Interface）。试想一下，假如你在一家餐厅，想点一些吃的。你可不会自己跑到餐厅厨房去做，对吧？相反，你只需要把你想点的菜传达给服务员，然后他们便会将你的订单交给厨房里的大厨，最后将你点的美食摆放在你的餐桌上。在这个场景中，服务员相当于API。

        事实上，API是一组协议规则，它允许不用的软件应用间进行相互通信，扮演着中间人的角色。他承担着将一个应用程序的请求传递到另一个程序之中。借助于此，开发人员便不用再去纠结其他应用程序的工作细节；他们可以简单地使用API来访问他们所需要的特性以及功能。

 1.2. API在现代软件开发中的重要性

        现在我们知道API是什么了，那么让我们来谈谈为何他们在当今的软件开发世界中如此重要。

• 便于集成: API使集成不同的软件应用程序变得更加简单。比如，如果你正在构建一个天气APP，你不必自己弄清楚如何收集这些天气数据。你只需要使用由天气数据提供方的API接口来访问你所需要的信息。
• 快速开发: API提供了对预编译功能的访问权限，得益于此，开发人员能够节省大量时间，而不必再去“造轮子”。这使得开发者能够更加专注于构建应用程序的独特功能，进而缩短开发周期。
• 更好协作: API促进了开发人员、团队甚至公司之间的团队协作。当企业通过API接口来提供其服务时，其他开发人员便可更加简单地去构建全新的应用程序又或对现有应用程序进行集成，从而促进创新和成长。
• 可拓展性: 设计API的初衷是为了处理大规模（应用）请求，并保证在程序日新月异地更迭中，使其拓展能够更加轻松。这意味着，你无需去担心当许多人开始使用你的APP时会出现崩溃。

2. API 开发类型

        很好，现在我们知道API是什么了，以及为何它们如此重要。接下来让我们深入到你可能会遇到的不同类型的API。我们将探究RESTful、GraphQL、gRPC、SOAP和WebSocket API，并对它们进行比较，以帮助你在项目中选择正确的API。

 2.1. RESTful APIs

        最近RESTful API非常火。REST代表具象状态传输(Representational State Transfer)，它是一组指导如何设计API的准则。RESTful API使用的是标准HTTP方法(如GET、POST、PUT和DELETE)对资源执行操作，这些操作由URL来进行标识。

        下面是一个简单的RESTful API请求获取用户信息的示例：

GET https://api.example.com/users/123

        RESTful API的伟大之处在于它们易于理解和使用，因为它们遵循着与常规网站相同的结构。

 2.2. GraphQL APIs

        GraphQL是一个相对较新的产品，由Facebook开发。它是API的一种查询语言，允许客户端只请求他们所需要的数据。GraphQL不像RESTful API那样有固定的端点簇，它只有一个端点。你可以在其中通过发送查询请求，指定你所需要的内容。

        下面是一个GraphQL查询获取用户姓名和电子邮件的示例：

{
  user(id: "123") {
    name
    email
  }
}

        GraphQL API可能比RESTful API更加灵活高效，尤其是在处理复杂的数据结构时。

 2.3. gRPC APIs

        gRPC是另一种现代API类型，由Google公司开发。它的含义是gRPC远程过程调用（gRPC Remote Procedure Calls），是一个用于服务之间相互通信的高性能开源框架。gRPC使用协议缓冲区（一种二进制格式）进行数据序列化，使其比JSON等基于文本的格式（在传输上）更加高效快速。

        gRPC API非常适合低延迟、高吞吐量的应用程序，例如实时游戏或流媒体服务。

 2.4. SOAP APIs

        SOAP，即简单对象访问协议（Simple Object Access Protocol），是一种较老的API类型，在2000年的时候就出现了。它是一种基于XML的协议，用于在web服务中交换结构化信息。SOAP API相比于RESTful API更复杂和繁琐，这使得它们在现在不常被使用。

然而，SOAP API在某些情况下仍然是有用的，比如当你需要高级别的安全性和可靠性时。

 2.5. WebSockets 和 Real-time APIs

        WebSockets是一种截然不同的API，它支持客户端与服务器之间的实时、双向通信。十分适合应用在需要发送实时更新的应用上，比如聊天应用或在线游戏。

        借助WebSockets，你可以在客户端和服务器之间建立连续的连接，允许它们实时交换消息而无需发出新的请求。

 2.6. API 类型中的比较

        那么该如何在你的项目中选择正确的API类型呢？这里有一个能够帮助你做决定的比较方案：

• RESTful APIs: 易于理解且容易使用的API。适用于大多数Web应用程序。
• GraphQL APIs: 灵活且对于抓取数据十分高效，特别适用于复杂的数据结构。
• gRPC APIs: 适用于需要将二进制数据序列化的高性能、低延迟应用程序。
• SOAP APIs: 适合应用在需要高级别安全性和可靠性的场景下，比较复杂繁琐。
• WebSockets and Real-time APIs: 非常适用于需要进行实时、双向通信的程序上，比如聊天应用和游戏等。

3. API 开发工具

        现在，我们探究了不同种类的API，接下来让我们来看看能够帮助你设计、开发、测试和管理API的一些工具。我们将介绍一下不同种类的API设计工具、开发测试工具以及API管理平台。

 3.1. API 设计工具

        设计API是开发过程中的第一步。这里有一些比较流行的工具来帮助你设计和编写API：

        3.1.1. OpenAPI 规范 (Swagger)

        Swagger是一个广泛用于设计和编辑RESTful API的工具。它遵循OpenAPI规范(一种描述API接口的标准格式)来创建人类、机器都可以理解的文档。借助Swagger，你可以使用YAML或JSON文件来设计API，它将会帮你生成美观且交互性强的文档。

        3.1.2. RAML

        RAML指的是RESTful API建模语言，是另一种设计和编辑API的工具。它使用简洁、易于理解的YAML格式来描述API，还可以生成人类可以理解的文档。RAML十分适合从零开始的设计API，因为它关注复用性和模块化。

        3.1.3. API Blueprint

        API Blueprint是一个强有力的API文档工具，使用的是简洁的Markdown语法。它能够帮助你用你所理解的格式来设计、编辑API，并制作它的原型。使用API Blueprint，你可以轻松地创建详细的API文档，包括代码示例和响应示例。

 3.2. API 开发测试工具

        设计好API后就应该进行开发和测试了。这里有一些流行的工具可以帮助你做到这一点：

        3.2.1. Postman

        Postman是API开发和测试的必备工具。它允许您发送HTTP请求、检查响应，甚至为您的API编写测试。Postman还允许您将API请求保存和组织到集合中，以便与您的团队轻松共享。

        3.2.2. Insomnia

        Postman是API开发和测试的必备工具。它允许你发送HTTP请求、检查响应，甚至为你的API编写测试。Postman还允许你将API请求组织保存到集合中，使得与你的团队进行分享时变得更加简单。

        3.2.3. SoapUI

        SoapUI是一个全能型的API测试工具，它同时支持RESTful和SOAP API。允许为你的API创建、加载并运行功能函数，编写安全测试等。它还集成了流行的CI/CD工具，如Jenkins和TeamCity。SoapUI极其适合那些寻找高级、功能强大的API测试解决方案的团队。

 3.3. API 文档管理平台

        最后，让我们看看能够帮助你管理和编辑API的平台：

        3.3.1. Apigee

        Apigee现在是Google Cloud的一部分，是一个能够提供广泛的功能的API管理平台，其功能包含有API分析、安全保障和市场化(译者不清楚这里的Monetization是否翻译准确，原指货币化)。使用Apigee，你可以创建自定义API文档，搭建开发者门户，甚至可以通过设置价格计费计划来实现你的API市场化盈利。

        3.3.2. AWS API Gateway

        AWS API Gateway是一个完全托管的服务，用于创建、发布和管理API。它提供了缓存、日志记录、安全保障和自定义域名等特性。API Gateway还与其他AWS服务进行了无缝集成，使其成为已经在使用AWS生态系统的开发人员的绝佳选择。

        3.3.3. Kong

        Kong一个API管理平台，它提供了一个强大并且灵活的解决方案用以管理API。在Kong平台，你可以通过使用插件，来向API添加身份验证、速率限制和日志记录等特性。

4. API 开发实践指南

        为了确保你的API易使用、安全且性能好，那么在开发过程中遵循良好的实践规范至关重要。在本节中，我们将介绍一些需要关注的重要领域，包括规划、设计、安全、性能与可拓展性，以及开发人员经验与文档化。

 4.1. 规划与设计

        在你开始Coding前，恰当地规划和设计好你的API至关重要。这儿有一些建议要记住：

        4.1.1. 设定直观并连续的API服务端点

        请确保你设置的API端点清晰，并遵循统一的命名方案。这样能使开发人员更容易理解和记住如何与你的API进行交互。

        4.1.2. 灵活运用 HTTP 状态码和方法

        使用正确的HTTP方法(如GET、POST、PUT和DELETE)，通过返回的状态码去判断API的请求结果。这能够帮助开发人员了解将会发生什么以及如何更有效地处理报错。

        4.1.3. 将你的API版本化

        当你更改API时，可能会破坏现有的客户端。为了避免这种情况，请使用版本控制，它允许你在不影响旧的客户端的情况下引入新的特性和优化。

 4.2. 安全性

        API安全性对于保护用户和数据来说至关重要。以下是一些需要考虑的关键方面：

        4.2.1. 鉴权与授权

        使用安全鉴权方法(如OAuth 2.0)来确保只有授权用户才能访问你的API。通过合适的访问控制来限制不同用户对你的API的操作。

        4.2.2. 速率限制和节流

        为防止滥用和保证公平使用，应当实施速率限制和节流。这项举措能够限制用户在特定时间范围内发出的请求数量。

        4.2.3. 数据验证和输入处理

        始终保持验证和清理输入数据，以防止SQL注入或跨站点脚本(XSS)攻击等安全漏洞。

 4.3. 性能和可拓展性

        为了确保你的API能够处理越来越多的用户请求，请关注性能和可拓展性：

        4.3.1. 缓存策略

        使用缓存来存储提供需要频繁访问的数据，从而减少服务器的负载并缩短响应时间。

        4.3.2. 分页和数据处理

        当返回大规模数据集时，通过分页将数据分成更小的块。这有助于减少API的负载并使其响应更快。

        4.3.3. 监控和日志记录

        监控你的API的性能并记录重要的日志事件，以便快速识别和修复问题。

 4.4. 开发者体验及文档化

        最后，不要忘记归档和开发者体验。文档完备的API更容易使用，同时也能够吸引更多的开发人员：

        4.4.1. 全面且清晰的归档

        提供清晰、全面的文档，解释API的端点、数据格式和错误处理。使用像Swagger或API Blueprint这样的工具来生成交互式的、用户友好的文档。

        4.4.2. 代码样例和SDK

        提供流行编程语言的代码示例和SDK(软件开发工具包)，帮助开发人员快速入门。

        4.4.3. API 沙盒和测试环境

        提供API沙盒或测试环境，开发人员可以在不影响生产数据的情况下试用你的API。

5. 结论

        在本指南中，我们讲述了挺多的内容，让我们花点时间来回顾一下其中的关键概念，并讨论一下API开发的未来。

 5.1. 重述关键概念

        在本指南中，我们探讨了：

• 不同类型的API，如RESTful、GraphQL、gRPC、SOAP和WebSockets
• 用于API设计、开发、测试和管理的工具，如Swagger、Postman和Apigee
• API开发的最佳实践指南，包括规划、设计、安全、性能和文档化

        请记住，选择正确的API类型、使用正确的工具和遵循最佳实践指南对于创建安全、高效和易于使用的API至关重要。

 5.2. API 开发的未来展望

        随着越来越多的应用程序和服务使用微服务架构，API在当今的软件领域变得举足轻重。API在实现不同服务间的通信和协作方面发挥着核心作用，而这种趋势可能会继续下去。

        在未来，我们期待看到更多的API技术进步，例如更好的设计和测试工具、经过改进的安全特性和增强的性能优化技术。在现代软件开发不断发展的需求推动下，我们可能还会看到新的API种类和标准兴起。

        作为一名开发人员，了解API开发中的最新趋势和最佳的实践方法对于构建和维护成功的软件项目至关重要。

                                                                                                                                摘自 Dev 论坛

                                                                                                                   译者、排版：Max Tsang