/api-design

name: api-design
description: 生产级 API 的 REST API 设计模式，包括资源命名、状态码、分页、过滤、错误响应、版本控制和速率限制。
origin: ECC

API 设计模式 (API Design Patterns)

设计一致且开发者友好的 REST API 的规范与最佳实践。

何时启用

• 设计新的 API 端点 (Endpoints)
• 审查现有的 API 合约 (Contracts)
• 添加分页、过滤或排序功能
• 为 API 实现错误处理
• 规划 API 版本控制策略
• 构建公开或面向合作伙伴的 API

资源设计 (Resource Design)

URL 结构

# 资源是名词、复数、小写、短横线命名 (kebab-case)
GET    /api/v1/users
GET    /api/v1/users/:id
POST   /api/v1/users
PUT    /api/v1/users/:id
PATCH  /api/v1/users/:id
DELETE /api/v1/users/:id

# 关系子资源
GET    /api/v1/users/:id/orders
POST   /api/v1/users/:id/orders

# 不属于 CRUD 的操作（谨慎使用动词）
POST   /api/v1/orders/:id/cancel
POST   /api/v1/auth/login
POST   /api/v1/auth/refresh

命名规则

# 正确示例 (GOOD)
/api/v1/team-members          # 多单词资源使用 kebab-case
/api/v1/orders?status=active  # 使用查询参数进行过滤
/api/v1/users/123/orders      # 嵌套资源表示所属关系

# 错误示例 (BAD)
/api/v1/getUsers              # URL 中包含动词
/api/v1/user                  # 使用单数（应使用复数）
/api/v1/team_members          # URL 中使用 snake_case
/api/v1/users/123/getOrders   # 嵌套资源中包含动词

HTTP 方法与状态码

方法语义 (Method Semantics)

| 方法 (Method) | 幂等 (Idempotent) | 安全 (Safe) | 用途 | |--------|-----------|------|---------| | GET | 是 | 是 | 获取资源 | | POST | 否 | 否 | 创建资源，触发操作 | | PUT | 是 | 否 | 完整替换资源 | | PATCH | 否* | 否 | 部分更新资源 | | DELETE | 是 | 否 | 删除资源 |

*如果实现得当，PATCH 也可以实现为幂等的。

状态码参考

# 成功 (Success)
200 OK                    — GET, PUT, PATCH（包含响应正文）
201 Created               — POST（需包含 Location 标头）
204 No Content            — DELETE, PUT（无响应正文）

# 客户端错误 (Client Errors)
400 Bad Request           — 验证失败、JSON 格式错误
401 Unauthorized          — 缺失或无效的身份验证
403 Forbidden             — 已身份验证但无权访问
404 Not Found             — 资源不存在
409 Conflict              — 重复条目、状态冲突
422 Unprocessable Entity  — 语义无效（JSON 合法，但数据有误）
429 Too Many Requests     — 超出速率限制

# 服务器错误 (Server Errors)
500 Internal Server Error — 意外故障（绝不要暴露详细信息）
502 Bad Gateway           — 上游服务故障
503 Service Unavailable   — 临时过载，包含 Retry-After 标头

常见错误

# 错误：所有响应都返回 200
{ "status": 200, "success": false, "error": "Not found" }

# 正确：语义化使用 HTTP 状态码
HTTP/1.1 404 Not Found
{ "error": { "code": "not_found", "message": "User not found" } }

# 错误：验证错误返回 500
# 正确：返回 400 或 422，并附带字段级详细信息

# 错误：创建资源返回 200
# 正确：返回 201 并在 Location 标头中包含路径
HTTP/1.1 201 Created
Location: /api/v1/users/abc-123

响应格式 (Response Format)

成功响应

{
  "data": {
    "id": "abc-123",
    "email": "alice@example.com",
    "name": "Alice",
    "created_at": "2025-01-15T10:30:00Z"
  }
}

集合响应（带分页）

{
  "data": [
    { "id": "abc-123", "name": "Alice" },
    { "id": "def-456", "name": "Bob" }
  ],
  "meta": {
    "total": 142,
    "page": 1,
    "per_page": 20,
    "total_pages": 8
  },
  "links": {
    "self": "/api/v1/users?page=1&per_page=20",
    "next": "/api/v1/users?page=2&per_page=20",
    "last": "/api/v1/users?page=8&per_page=20"
  }
}

错误响应

{
  "error": {
    "code": "validation_error",
    "message": "Request validation failed",
    "details": [
      {
        "field": "email",
        "message": "Must be a valid email address",
        "code": "invalid_format"
      },
      {
        "field": "age",
        "message": "Must be between 0 and 150",
        "code": "out_of_range"
      }
    ]
  }
}

响应封装变体

// 选项 A：带数据包装器的封装（推荐用于公开 API）
interface ApiResponse<T> {
  data: T;
  meta?: PaginationMeta;
  links?: PaginationLinks;
}

interface ApiError {
  error: {
    code: string;
    message: string;
    details?: FieldError[];
  };
}

// 选项 B：扁平化响应（较简单，常用于内部 API）
// 成功：直接返回资源
// 错误：返回错误对象
// 通过 HTTP 状态码进行区分

分页 (Pagination)

基于偏移量 (Offset-Based) - 简单

GET /api/v1/users?page=2&per_page=20

# 实现
SELECT * FROM users
ORDER BY created_at DESC
LIMIT 20 OFFSET 20;

**优点：** 易于实现，支持“跳转到第 N 页”。 **缺点：** 偏移量较大时性能较差 (OFFSET 100000)，且在并发插入时可能出现不一致。

基于游标 (Cursor-Based) - 可扩展

GET /api/v1/users?cursor=eyJpZCI6MTIzfQ&limit=20

# 实现
SELECT * FROM users
WHERE id > :cursor_id
ORDER BY id ASC
LIMIT 21;  -- 多获取一个以确定是否有下一页 (has_next)

{
  "data": [...],
  "meta": {
    "has_next": true,
    "next_cursor": "eyJpZCI6MTQzfQ"
  }
}

**优点：** 无论位置如何，性能保持一致；并发插入时稳定。 **缺点：** 无法跳转到任意页码，游标是不透明的。

何时使用哪种方式

| 使用场景 | 分页类型 | |----------|----------------| | 管理后台、小型数据集 (<10K) | 偏移量 (Offset) | | 无限滚动、Feed 流、大型数据集 | 游标 (Cursor) | | 公开 API | 默认使用游标 (Cursor)，可选偏移量 (Offset) | | 搜索结果 | 偏移量 (Offset)（用户通常期望看到页码） |

过滤、排序与搜索 (Filtering, Sorting, and Search)

过滤 (Filtering)

# 简单等值匹配
GET /api/v1/orders?status=active&customer_id=abc-123

# 比较运算符（使用方括号标记）
GET /api/v1/products?price[gte]=10&price[lte]=100
GET /api/v1/orders?created_at[after]=2025-01-01

# 多个值（逗号分隔）
GET /api/v1/products?category=electronics,clothing

# 嵌套字段（点标记法）
GET /api/v1/orders?customer.country=US

排序 (Sorting)

# 单个字段（前缀 - 表示降序）
GET /api/v1/products?sort=-created_at

# 多个字段（逗号分隔）
GET /api/v1/products?sort=-featured,price,-created_at

全文搜索 (Full-Text Search)

# 搜索查询参数
GET /api/v1/products?q=wireless+headphones

# 特定字段搜索
GET /api/v1/users?email=alice

稀疏字段集 (Sparse Fieldsets)

# 仅返回指定的字段（减少数据传输量）
GET /api/v1/users?fields=id,name,email
GET /api/v1/orders?fields=id,total,status&include=customer.name

身份验证与授权 (Authentication and Authorization)

基于令牌的身份验证 (Token-Based Auth)

# Authorization 标头中的 Bearer 令牌
GET /api/v1/users
Authorization: Bearer eyJhbGciOiJIUzI1NiIs...

# API 密钥（用于服务器对服务器通信）
GET /api/v1/data
X-API-Key: sk_live_abc123

授权模式 (Authorization Patterns)

// 资源级别：检查所有权
app.get("/api/v1/orders/:id", async (req, res) => {
  const order = await Order.findById(req.params.id);
  if (!order) return res.status(404).json({ error: { code: "not_found" } });
  if (order.userId !== req.user.id) return res.status(403).json({ error: { code: "forbidden" } });
  return res.json({ data: order });
});

// 基于角色：检查权限
app.delete("/api/v1/users/:id", requireRole("admin"), async (req,