Python中API的类型系统是怎样开发的

Python中API的类型系统是怎样开发的？讨论这个问题之前要先明白什么是 API 的类型系统，编程语言的类型系统通常是一门编程语言在表达式的类型意义上所具有的表达能力。而对于 API 来说，对于其输入（参数）和输出（响应）都能够有完善的类型表达，那么就可以认为它具有了基本的类型系统。

一个包含了方法（Method/HTTP verb）和路径（Path）的 API，常常称之为一个访问点（endpoint）或 API，每一个 API 具有一个描述性质的声明，称之为 Schema，Schema 可以有多种定义方式，但至少会包含参数（请求字段及其类型定义）和响应（状态码，响应字段及类型定义）。比较典型的是 OpenAPI 规范的定义，该规范将在下文详细介绍。

那么在线服务上实现类型系统有何意义？

笔者认为在线服务上的类型系统至少有以下几种直接的作用：

验证参数的可靠性，由于在服务开发时，不能信任用户的输入，应做好最坏的假设，就如同墨菲在静静地看着你。

自动生成文档和超文本链接，一个完善的 Schema 系统，可以为 HATEOAS（Hypertext As The Engine Of Application State） 提供支持。自动生成 Definition 文件（比如 thrift，protobuf 等 RPC 定义），用于在服务端提供兼容多种协议的网关，在客户端为终端用户提供本地验证机制。和异常系统结合，可以为异常诊断和 Traceback 提供支持，使用更有针对性的诊断方式。可以和接口测试相结合，推断返回值的类型（但 Python 2 的库实现比较庞杂，很难实现这一点）。

对于安全性和可解释性，API类型系统的作用，最终可以总结为在 「 安全性 」和「 可解释性」 上的提升。尚学堂·百战程序员陈老师指出如果没有一个一致的类型系统，往往要使用大量冗余代码（自定义函数）来进行参数校验，而非通过自定义类型来验证。并且耗费大量的精力人工编写接口文档，在接口变更后还要人工修改和校对。

Python中API的类型系统是怎样开发的？在类型系统中，安全性和可解释性是互相依存的关系，仅从安全性考虑，如果代码结构合理，使用自定义函数进行参数校验也是可以接受的，但函数在可解释性上是弱于类型系统的，对于接口附加的元信息（比如参数类型，参数是否可选，参数描述）难以自然地表述。类型系统在提升了安全性的同时，还兼顾了系统的可解释性，这是在服务治理上非常需要的一点。
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