HTTP API 设计指南

前言

这篇指南介绍描述了 HTTP+JSON API 的一种设计模式，最初摘录整理自 Heroku 平台的 API 设计指引 Heroku 平台 API 指引。

这篇指南除了详细介绍现有的 API 外，Heroku 将来新加入的内部 API 也会符合这种设计模式，我们希望非 Heroku 员工的API设计者也能感兴趣。

我们的目标是保持一致性，专注业务逻辑同时避免过度设计。我们一直试图找出一种良好的、一致的、显而易见的 API 设计方法，而并不是所谓的"最终/理想模式"。

我们假设你熟悉基本的 HTTP+JSON API 设计方法，所以本篇指南并不包含所有的 API 设计基础。

目录

• 基础
  • 强制使用安全连接（Secure Connections）
  • 强制头信息 Accept 中提供版本号
  • 支持Etag缓存
  • 为内省而提供 Request-Id
  • 通过请求中的范围（Range）拆分大的响应
• 请求（Requests）
  • 在请求的body体使用JSON格式数据
  • 使用统一的资源路径格式
  • 路径和属性要小写
  • 支持方便的无id间接引用
  • 最小化路径嵌套
• 响应（Responses）
  • 返回合适的状态码
  • 提供全部可用的资源
  • 提供资源的(UU)ID
  • 提供标准的时间戳
  • 使用UTC（世界标准时间）时间，用ISO8601进行格式化
  • 嵌套外键关系
  • 生成结构化的错误
  • 显示频率限制状态
  • 保证响应JSON最小化
• 工件（Artifacts）
  • 提供机器可读的JSON模式
  • 提供人类可读的文档
  • 提供可执行的例子
  • 描述稳定性
• 译者注

基础

隔离关注点

设计时通过将请求和响应之间的不同部分隔离来让事情变得简单。保持简单的规则让我们能更关注在一些更大的更困难的问题上。

请求和响应将解决一个特定的资源或集合。使用路径（path）来表明身份，body来传输内容（content）还有头信息（header）来传递元数据（metadata）。查询参数同样可以用来传递头信息的内容，但头信息是首选，因为他们更灵活、更能传达不同的信息。

强制使用安全连接（Secure Connections）

所有的访问API行为，都需要用 TLS 通过安全连接来访问。没有必要搞清或解释什么情况需要 TLS 什么情况不需要 TLS，直接强制任何访问都要通过 TLS。

理想状态下，通过拒绝所有非 TLS 请求，不响应 http 或80端口的请求以避免任何不安全的数据交换。如果现实情况中无法这样做，可以返回403 Forbidden响应。

把非 TLS 的请求重定向(Redirect)至 TLS 连接是不明智的，这种含混/不好的客户端行为不会带来明显好处。依赖于重定向的客户端访问不仅会导致双倍的服务器负载，还会使 TLS 加密失去意义，因为在首次非 TLS 调用时，敏感信息就已经暴露出去了。

强制头信息 Accept 中提供版本号

制定版本并在版本之间平缓过渡对于设计和维护一套API是个巨大的挑战。所以，最好在设计之初就使用一些方法来预防可能会遇到的问题。

为了避免API的变动导致用户使用中产生意外结果或调用失败，最好强制要求所有访问都需要指定版本号。请避免提供默认版本号，一旦提供，日后想要修改它会相当困难。

最适合放置版本号的位置是头信息(HTTP Headers)，在 Accept 段中使用自定义类型(content type)与其他元数据(metadata)一起提交。例如:

Accept: application/vnd.heroku+json; version=3

支持Etag缓存

在所有返回的响应中包含ETag头信息，用来标识资源的版本。这让用户对资源进行缓存处理成为可能，在后续的访问请求中把If-None-Match头信息设置为之前得到的ETag值，就可以侦测到已缓存的资源是否需要更新。

为内省而提供 Request-Id

为每一个请求响应包含一个Request-Id头，并使用UUID作为该值。通过在客户端、服务器或任何支持服务上记录该值，它能为我们提供一种机制来跟踪、诊断和调试请求。

通过请求中的范围（Range）拆分大的响应

一个大的响应应该通过多个请求使用Range头信息来拆分，并指定如何取得。详细的请求和响应的头信息（header），状态码(status code)，范围(limit)，排序(ordering)和迭代(iteration)等，参考Heroku Platform API discussion of Ranges.

请求（Requests）

在请求的body体使用JSON格式数据

在 PUT/PATCH/POST 请求的正文（request bodies）中使用JSON格式数据，而不是使用 form 表单形式的数据。这与我们使用JSON格式返回请求相对应，例如:

$ curl -X POST https://service.com/apps \
    -H "Content-Type: application/json" \
    -d '{"name": "demoapp"}'

{
  "id": "01234567-89ab-cdef-0123-456789abcdef",
  "name": "demoapp",
  "owner": {
    "email": "username@example.com",
    "id": "01234567-89ab-cdef-0123-456789abcdef"
  },
  ...
}

使用统一的资源路径格式

资源名（Resource names）

使用复数形式为资源命名，除非这个资源在系统中是单例的 (例如，在大多数系统中，给定的用户帐户只有一个)。 这种方式保持了特定资源的统一性。

行为（Actions）

好的末尾不需要为资源指定特殊的行为，但在特殊情况下，为某些资源指定行为却是必要的。为了描述清楚，在行为前加上一个标准的actions：

/resources/:resource/actions/:action

例如：

/runs/{run_id}/actions/stop

路径和属性要小写

为了和域名命名规则保持一致，使用小写字母并用-分割路径名字，例如：

service-api.com/users
service-api.com/app-setups

属性也使用小写字母，但是属性名要用下划线_分割，以便在Javascript中省略引号。 例如：

service_class: "first"

支持方便的无id间接引用

在某些情况下，让用户提供ID去定位资源是不方便的。例如，一个用户想取得他在Heroku平台app信息，但是这个app的唯一标识是UUID。这种情况下，你应该支持接口通过名字和ID都能访问，例如:

$ curl https://service.com/apps/{app_id_or_name}
$ curl https://service.com/apps/97addcf0-c182
$ curl https://service.com/apps/www-prod

不要只接受使用名字而放弃了使用id。

最小化路径嵌套

在一些有父路径/子路径嵌套关系的资源数据模块中，路径可能有非常深的嵌套关系，例如:

/orgs/{org_id}/apps/{app_id}/dynos/{dyno_id}

推荐在根(root)路径下指定资源来限制路径的嵌套深度。使用嵌套指定范围的资源。在上述例子中，dyno属于app，app属于org可以表示为：

/orgs/{org_id}
/orgs/{org_id}/apps
/apps/{app_id}
/apps/{app_id}/dynos
/dynos/{dyno_id}

响应（Responses）

返回合适的状态码

为每一次的响应返回合适的HTTP状态码。 好的响应应该使用如下的状态码:

• 200: GET请求成功，及DELETE或PATCH同步请求完成，或者PUT同步更新一个已存在的资源
• 201: POST 同步请求完成，或者PUT同步创建一个新的资源
• 202: POST，PUT，DELETE，或PATCH请求接收，将被异步处理
• 206: GET 请求成功，但是只返回一部分，参考：上文中范围分页

使用身份认证（authentication）和授权（authorization）错误码时需要注意：

• 401 Unauthorized: 用户未认证，请求失败
• 403 Forbidden: 用户无权限访问该资源，请求失败

当用户请求错误时，提供合适的状态码可以提供额外的信息：

• 422 Unprocessable Entity: 请求被服务器正确解析，但是包含无效字段
• 429 Too Many Requests: 因为访问频繁，你已经被限制访问，稍后重试
• 500 Internal Server Error: 服务器错误，确认状态并报告问题

对于用户错误和服务器错误情况状态码，参考： HTTP response code spec

提供全部可用的资源

提供全部可显现的资源表述 (例如： 这个对象的所有属性) ，当响应码为200或是201时返回所有可用资源，包含 PUT/PATCH 和 DELETE
请求，例如:

$ curl -X DELETE \  
  https://service.com/apps/1f9b/domains/0fd4

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json;charset=utf-8
...
{
  "created_at": "2012-01-01T12:00:00Z",
  "hostname": "subdomain.example.com",
  "id": "01234567-89ab-cdef-0123-456789abcdef",
  "updated_at": "2012-01-01T12:00:00Z"
}

当请求状态码为202时，不返回所有可用资源，例如：

$ curl -X DELETE \  
  https://service.com/apps/1f9b/dynos/05bd

HTTP/1.1 202 Accepted
Content-Type: application/json;charset=utf-8
...
{}

提供资源的(UU)ID

在默认情况给每一个资源一个id属性。除非有更好的理由，否则请使用UUID。不要使用那种在服务器上或是资源中不是全局唯一的标识，尤其是自动增长的id。

生成小写的UUID格式 8-4-4-4-12，例如：

"id": "01234567-89ab-cdef-0123-456789abcdef"

提供标准的时间戳

为资源提供默认的创建时间 created_at 和更新时间 updated_at，例如:

{
  ...
  "created_at": "2012-01-01T12:00:00Z",
  "updated_at": "2012-01-01T13:00:00Z",
  ...
}

有些资源不需要使用时间戳那么就忽略这两个字段。

使用UTC（世界标准时间）时间，用ISO8601进行格式化

仅接受和返回UTC格式的时间。ISO8601格式的数据，例如:

"finished_at": "2012-01-01T12:00:00Z"

嵌套外键关系

使用嵌套对象序列化外键关联，例如:

{
  "name": "service-production",
  "owner": {
    "id": "5d8201b0..."
  },
  // ...
}

而不是像这样:

{
  "name": "service-production",
  "owner_id": "5d8201b0...",
  ...
}

这种方式尽可能的把相关联的资源信息内联在一起，而不用改变资源的结构，或者引入更多的顶层字段，例如:

{
  "name": "service-production",
  "owner": {
    "id": "5d8201b0...",
    "name": "Alice",
    "email": "alice@heroku.com"
  },
  ...
}

生成结构化的错误

响应错误的时，生成统一的、结构化的错误信息。包含一个机器可读的错误 id，一个人类可读的错误信息（message），根据情况可以添加一个url来告诉客户端关于这个错误的更多信息以及如何去解决它，例如:

HTTP/1.1 429 Too Many Requests

{
  "id":      "rate_limit",
  "message": "Account reached its API rate limit.",
  "url":     "https://docs.service.com/rate-limits"
}

文档化错误信息格式，以及客户端可能遇到的错误信息id。

显示频率限制状态

客户端的访问速度限制可以维护服务器的良好状态，保证为其他客户端请求提供高性的服务。你可以使用token bucket algorithm技术量化请求限制。

为每一个带有RateLimit-Remaining响应头的请求，返回预留的请求tokens。

保证响应JSON最小化

请求中多余的空格会增加响应大小，而且现在很多的HTTP客户端都会自己输出可读格式（"prettify"）的JSON。所以最好保证响应JSON最小化，例如：

{"beta":false,"email":"alice@heroku.com","id":"01234567-89ab-cdef-0123-456789abcdef","last_login":"2012-01-01T12:00:00Z","created_at":"2012-01-01T12:00:00Z","updated_at":"2012-01-01T12:00:00Z"}

而不是这样：

{
  "beta": false,
  "email": "alice@heroku.com",
  "id": "01234567-89ab-cdef-0123-456789abcdef",
  "last_login": "2012-01-01T12:00:00Z",
  "created_at": "2012-01-01T12:00:00Z",
  "updated_at": "2012-01-01T12:00:00Z"
}

你可以提供可选的方式为客户端提供更详细可读的响应，使用查询参数（例如：?pretty=true）或者通过Accept头信息参数（例如：Accept: application/vnd.heroku+json; version=3; indent=4;）。

工件（Artifacts）

提供机器可读的JSON模式

提供一个机器可读的模式来恰当的表现你的API。使用
prmd管理你的模式，并且确保用prmd verify验证是有效的。

提供人类可读的文档

提供人类可读的文档让客户端开发人员可以理解你的API。

如果你用prmd创建了一个概要并且按上述要求描述，你可以为所有节点很容易的使用prmd doc生成Markdown文档。

除了节点信息，提供一个API概述信息:

• 验证授权，包含如何取得和如何使用token。
• API稳定及版本管理，包含如何选择所需要的版本。
• 一般情况下的请求和响应的头信息。
• 错误的序列化格式。
• 不同编程语言客户端使用API的例子。

提供可执行的例子

提供可执行的示例让用户可以直接在终端里面看到API的调用情况，最大程度的让这些示例可以简单的使用，以减少用户尝试使用API的工作量。例如:

$ export TOKEN=... # acquire from dashboard
$ curl -is https://$TOKEN@service.com/users

如果你使用prmd生成Markdown文档，每个节点都会自动获取一些示例。

描述稳定性

描述您的API的稳定性或是它在各种各样节点环境中的完备性和稳定性，例如：加上 原型版（prototype）/开发版（development）/产品版（production）等标记。

更多关于可能的稳定性和改变管理的方式，查看 Heroku API compatibility policy

一旦你的API宣布产品正式版本及稳定版本时，不要在当前API版本中做一些不兼容的改变。如果你需要，请创建一个新的版本的API。