今天,我们该根据之前所学,来谈谈具体怎样设计 Web API 接口了。我们围绕的核心,是**“权衡”(trade-off)**这两个字,事实上,它不只是 Web API 接口设计的核心,还是软件绝大多数设计问题的核心。
我们说“没有银弹”,是因为没有一种技术可以百搭,没有一种解决方案是完美的,但一个优秀的全栈工程师,是可以从琳琅满目的同类技术中,因地制宜地选择出最适合的那一个。
普通的 API 要包括 功能、性能、入参、返回值…… 的特性,在 Web API 中也全都存在。而且,因为 Web 的特性,它还具备我们谈论普通 API 时不太涉及的内容:
正是有了 Web API,网络中的不同应用才能互相协作,分布式系统才能正常工作,互联网才能如此蓬勃发展。而我们,不能只停留在“知道”的层面,还要去深入了解它们。
关于Web API 的设计步骤,不同人有不同的理解,争论不少,涉及到的内容也非常广泛。这里我综合了自己的经验和观点进行介绍,希望你能有所启发
和普通的 API 设计、程序的库设计一样,Web API 并不是东打一枪,西打一炮的。想想写代码的时候,我们还要让同类型的方法,以某种方式组织在类和对象中,实现功能上的内聚呢,一个类还要遵循单一职责的原则呢
因此,一组 Web API,就是要专注于一类问题,核心问题必须是最重要的一个。
这里有两件事情需要你考虑,一个是需求,一个是限制。我们虽然经常这样分开说,但严格来说,限制也是需求的一种。比方说,如果对网络传输的效率要求很高,时延要求很短,这就是需求,而且是非功能性的需求
大多数功能性的需求大家都能意识到,但是一些非功能性的需求,或者一些“限制”就容易被忽略了。比如说,向前的兼容性,不同版本同时运行,鉴权和访问控制,库依赖限制,易测试性和可维护性,平滑发布(如新老接口并行),等等。
再来说说承载技术。承载技术指的是实现接口,以及它的请求响应传输所需要使用到的技术集合,比如 HTTP + JSON。我们前面提到的要求网络传输效率高、时延短,Protobuf 就是一个值得考察的技术;但有时候,我们更需要消息直观、易读,那么显然 Protobuf 就不是一个适合的技术。这里我们通过分析技术优劣来做选择,这就是权衡。
虽说 Web API 主要的工作在服务端,但在技术分析时还需要考虑客户端。特别是一些技术要求自动生成客户端,而有些技术则允许通过一定方式“定制”客户端(例如使用 DSL,Domain Specific Language,领域特定语言)。
“风格”包含的内容很多,大到怎样划分功能,小到接口的命名,都包括在内。在实际设计中,我们很少正面地去谈论具体的风格,但我们都有意无意地将其考虑在内。这里我举几个比较重要的例子,通过它,你会了解到权衡其实无处不在。
角度一:易用性和通用性的平衡,或者说是设计“人本接口”还是“最简接口”。
比如一个图书管理的接口,一种设计是让其返回“流行书籍”,实际的规则是根据出版日期、借阅人数、引进数量等等做了复杂的查询而得出;而另一种设计则是让用户来自行决定和传入这几个参数,服务端不理解业务含义,接口本身保持通用。
前者偏向“易用”,更接近人的思维;后者偏向“通用”,提供了最简化的接口。 虽说多数情况下我们还是会见到后者多一些,但二者却不能说谁对谁错,它们实际代表了不同的风格,各有优劣。
角度二:接口粒度的划分。
比如用户还书的过程包括:还书排队登记、检查书本状况、图书入库,这一系列过程是设计成一个大的接口一并完成,还是设计成三个单独的接口分别调用完成?
其实,这二者各有优劣。设计成大接口往往可以增加易用性,便于内部优化提高性能(而且只需调用一次);设计成小接口可以增加可重用性,便于功能的组合。
两种方式都保留,让用户去选择不行吗?
行,但那样给双方带来好处的同时,也带来了更多的问题,除了风格的不一致,接口也不再是正交的,而是有一定重叠性的,并且更多的接口意味着更多的开发和维护工作。这些接口要像是一个人设计出来的,而不是简单的组合添加,风格统一也是一致性的一种表现。因此,多数情况下我们不那么做。你看,这又是权衡。
但是,我说的是“多数情况下”我们不那么做。在一些极端情况下,我们是会牺牲掉一致性,保留冗余的。
在上面这三步通用和共性的步骤完成之后,我们就可以正式跳进具体的接口定义中,去确定 URL、参数、返回和异常等通用而具体的形式了。还记得前文中对 REST 请求发送要点的分解吗?在它的基础上,我们将继续以 REST 风格为例,进行更深刻的讨论。
我们在前文的例子中使用 HTTP GET 请求从图书馆获取书本信息,从而完成增删改查中的“查”操作:
/books/123
/books/123/price分别查询了 ID 为 123 的图书的全部属性,和该图书的价格信息。
但是,实际的查所包含的内容可远比这个例子多,比如不是通过 ID 查询,而是通过条件查询:
/books?author=Smith&page=2&pageSize=10&sortBy=name&order=desc除了使用 Query String(问号后的参数)来传递查询条件,多级路径也是一种常见的设计,这种设计让条件的层级关系更清晰。比如:
/category/456/books?author=Smith它表示查询图书分类为“艺术”(编号为 456)的图书,并且作者是 Smith。看到这里,你可能会产生这样两个疑问。
疑问一:使用 ID 多不直观啊,我们能使用具体名称吗?
当然可以!可以使用具备业务意义的字段来代替没有可读性的 ID,但是这个字段不可重复,也不宜过长,比如例子中的 category 就可以使用名称,而图书,则可以使用国际标准书号 ISBN。于是 URI 就变成了:
/category/Arts/books?author=Smith疑问二:category 可以通过 Query String 传入吗?比如下面这样:
/books?author=Smith&category=Arts当然可以!“category”可以放置在路径中,也可以放置在查询参数串中。这是 REST 设计中的一个关于设计上合理冗余的典型例子,可以通过不同的方式来完成相同的查询。如果你学过 Perl,你可能听过“There’s more than one way to do it”这样的俗语,这是一样的道理,也是 REST 风格的一部分。
当然,从这也可以看出前文我们提到过的,REST 在统一性、一致性方面的约束力较弱。
有时候我们还需要传递消息正文,比如当我们使用 POST 请求创建对象,和使用 PUT 请求修改对象的时候,我们可以选择使用一种技术来封装它,例如 JSON 和 XML。通常来说,既然我们选择了 REST 风格,我们在相关技术的选择上也可以继续保持简约的一致性,因此 JSON 是更为常见的那一个。
{
"name": "...",
"category": "Arts",
"authorId": 999,
"price": {
"currency": "CNY",
"value": 12.99
},
"ISBN": "...",
"quantity": 100,
...
}上面的消息体内容就反映了一本书的属性,但是,在设置属性的时候,往往牵涉到对象关联,上面这个小小的例子就包含了其中三种典型的方式:
HTTP 协议中规定了返回的状态码,我想你可能知道一些常见的返回码,大致上,它们分为这样五类:
错误处理是 Web API 设计中很重要的一部分,我们需要告知用户是哪个请求出错了,什么时间出错了,以及为什么出错。比如:
{
"errorCode": 543,
"timeStamp": 12345678,
"message": "The requested book is not found.",
"detailedInformation": "...",
"reference": "https://...",
"requestId": "..."
}在这个例子中,你可以看到上面提到的要素都具备了,注意这里的 errorCode 不是响应中的 HTTP 状态码,而是一个具备业务意义的内部定义的错误码。在有些设计里面,也会把 HTTP 状态码放到这个正文中,以方便客户端处理,这种冗余的设计当然也是可以的
除了 URL、参数与状态码,还有两个设计决策需要在接口定义阶段明确:
Idempotency-Key 请求头 + 服务端去重)来兜底。/v1/books,最直观、最常见)、Query 参数(/books?version=1)或请求头协商(Accept: application/vnd.example.v1+json)。同一服务内只保留一种版本化策略,避免风格分裂。