如何构建API：全面指南 MindK.com

掌握API开发技能对Web开发者至关重要。应用程序编程接口（API）可以帮助我们安全地集成第三方支付功能、连接企业系统以及交换医疗数据。根据2024年API现状报告，74%的开发者采用API优先策略。作为一名拥有15年经验的CTO兼软件工程师，我深知精心设计的API能够显著提升开发速度、增强可扩展性与安全性，并更容易满足各类法规要求。

本文将详细阐述如何打造具备这些优势的API。从开发前的关键问题入手，逐步探讨常见API设计方法、REST API开发、安全防护及性能优化。

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## 第一步：规划与策略

在构建API之前，明确目标和目标用户是至关重要的。API需要为目标用户和组织创造实际价值。

### 明确目标用户
根据API的类型，目标用户可能有所不同：
- **私有API**：仅供公司内部工程师使用，目标用户明确。
- **公共API**：任何持有API密钥的用户都可以调用。

为了更好地满足用户需求，建议收集以下信息：
- 哪些开发者会使用您的API？（领域专长、需求目标等）
- 如何将他们的需求融入API设计？
- 如何优化开发者体验？
- 需配套提供哪些工具？（如开发者计划、SDK、文档、教育资源等）

### 功能与非功能需求
在定义API需求时，需要同时考虑：
- **功能需求**：API的核心能力，即提供的业务功能。
- **非功能需求**：性能、可靠性、安全性等指标。

### 提前规划安全性
我们建议采用“安全左移”策略，即从设计初期就让安全团队参与，而非事后审查。每个Scrum团队应配备至少一名接受过威胁建模培训的“安全卫士”，以便及早发现潜在问题。

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## 第二步：API设计

在编写代码之前，需设计出符合需求的架构，并确保其能够反映API使用者的需求。

### 架构设计
对于大型项目，采用通用API架构并明确定义边界是更为合理的选择。例如，我们团队在开发一款AI药物检测应用时，客户希望未来扩展至400项医疗服务，因此我们选择了通用架构。

另一种选择是使用API网关，作为所有客户端的统一接入点。API网关的优势包括：
- 提供一致性和可复用性。
- 提升跨企业开发者体验。
- 支持前瞻性设计。

### 满足五大非功能需求
无论采用何种架构，API都应满足以下五大非功能需求：
1. **易用性**：开发者能快速上手使用。
2. **可靠性**：保持最小化宕机时间。
3. **可扩展性**：应对流量峰值。
4. **可测试性**：便于发现缺陷。
5. **安全性**：防范恶意用户。

### 分层设计
建议将API分为三层，每层专注单一职责：
- **验证层**：控制应用内所有交互的访问权限。
- **缓存层**：向客户端发送缓存指令。
- **编排层**：聚合多源数据。

保持API精简，便于维护、保证向后兼容及可控迭代。功能可以追加但不可删除，因为用户会迅速依赖现有端点，变更可能导致集成中断。

### 选择架构风格
主流API架构包括SOAP、REST和GraphQL。我们推荐REST架构，因其具有以下优势：
- 易用性：基于HTTP协议，开发者更易上手。
- 高性能：支持JSON格式，比XML更轻量、易解析且跨语言兼容。
- 可扩展性：适用于微服务、Web和移动应用的内部及公共API。

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## 第三步：API开发

设计完成后，进入迭代开发阶段。建议逐个实现功能端点，逐步添加字段/参数，并同步编写详细文档。

### 定义响应格式
标准化API的响应格式，包括：
- 成功响应：含状态码、时间戳和JSON数据。
- 错误响应：提供错误信息，避免泄露服务器、框架等敏感数据。

```typescript
export class ApiResponse {
  statusCode: number;
  timestamp: string;
  data?: T;
  error?: string;

  constructor(statusCode: number, data?: T, error?: string) {
    this.statusCode = statusCode;
    this.timestamp = new Date().toISOString();
    this.data = data;
    this.error = error;
  }
}

异常处理

通过全局异常过滤器捕获并处理错误，确保返回统一的错误响应格式。

import { ExceptionFilter, Catch, ArgumentsHost, HttpException, HttpStatus } from '@nestjs/common';

@Catch()
export class AllExceptionsFilter implements ExceptionFilter {
  catch(exception: unknown, host: ArgumentsHost) {
    const ctx = host.switchToHttp();
    const response = ctx.getResponse();
    const status = exception instanceof HttpException ? exception.getStatus() : HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR;

    response.status(status).json({
      statusCode: status,
      timestamp: new Date().toISOString(),
      message: exception instanceof HttpException ? exception.getResponse() : 'Internal server error',
    });
  }
}

构建API端点

遵循RESTful设计原则，使用HTTP方法（GET、POST、PUT、PATCH、DELETE）操作资源，保持请求的幂等性。

import { Controller, Get, Post, Body, Param, Delete } from '@nestjs/common';

@Controller('users')
export class UsersController {
  private users = [{ id: 1, name: 'John Doe' }];

  @Get()
  getUsers() {
    return this.users;
  }

  @Post()
  createUser(@Body() user: { name: string }) {
    const newUser = { id: Date.now(), ...user };
    this.users.push(newUser);
    return newUser;
  }

  @Delete(':id')
  deleteUser(@Param('id') id: number) {
    this.users = this.users.filter(user => user.id !== Number(id));
    return { message: 'User deleted' };
  }
}

分页与条件搜索

对于大数据量响应，建议采用分页机制（如固定分页、弹性分页或偏移量分页）。

import { Controller, Get, Query } from '@nestjs/common';

@Controller('users')
export class UsersController {
  private users = Array.from({ length: 50 }, (_, i) => ({ id: i + 1, name: User ${i + 1} }));

  @Get()
  getUsers(@Query('page') page = 1, @Query('limit') limit = 10, @Query('search') search?: string) {
    let filteredUsers = this.users;
    if (search) {
      filteredUsers = this.users.filter(user => user.name.includes(search));
    }
    const start = (page - 1) * limit;
    return {
      page,
      limit,
      total: filteredUsers.length,
      users: filteredUsers.slice(start, start + limit),
    };
  }
}

第四步：API测试

API开发完成后，需要进行全面的测试，包括：

• 单元测试：验证每个功能模块是否正常工作。
• 集成测试：确保模块之间的协同工作正常。
• 性能测试：评估API在高负载下的表现。
• 安全测试：发现潜在的安全漏洞。

第五步：监控与优化

API上线后，需持续监控其运行状态和性能指标，如响应时间、月活用户数等。同时，预留10-20%的迭代容量处理技术债务。

API淘汰策略

对于需要淘汰的API，建议提供6-12个月的过渡期，并对重要用户延长支持时间。

通过以上五个步骤，您可以逐步构建一个高效、安全且可扩展的API。如果需要专业支持，MindK团队在医疗、教育、金融科技等领域拥有丰富经验，随时为您提供帮助。

原文链接: https://www.mindk.com/blog/how-to-build-an-api/