介绍

应用程序编程接口 (API) 在当今的软件开发中至关重要，它使不同的系统能够相互通信和交互。Java 是最流行的编程语言之一，为 API 开发提供了强大的平台。这篇文章深入探讨了 Java 中有效 API 设计的原则，重点关注 RESTful 原则、版本控制策略和文档实践。

Java 中的 RESTful API 原则

在用Java设计API时，采用RESTful架构风格可以大大增强Web服务的可扩展性、可维护性和性能。REST 是表述性状态传输 (Representational State Transfer) 的缩写，是一种常用于 Web 服务开发的通信方法。它利用了现有的网络技术和协议，包括 HTTP。理解并正确实施 RESTful 原则对于使用 Java 开发有效的 API 至关重要。让我们更详细地探讨这些原则：

通过 URI 进行资源识别

在 RESTful API 中，每个资源都通过 URI（统一资源标识符）进行唯一标识。资源可以是 API 可以提供相关信息的任何实体。例如，在社交媒体应用程序中，资源可能包括用户、帖子和评论。

Java示例

@RestController 
@RequestMapping("/api/posts")
public  class PostController {

    private PostService postService; // 假设一个处理业务逻辑的服务类

    @GetMapping("/{id}") 
    public ResponseEntity<Post> getPostById ( @PathVariable Long id) { 
        Post  post  = postService.getPostById(id); 
        return ResponseEntity.ok(post); 
    } 
}

此示例演示了 Java 中的 RESTful 服务如何使用其 ID 检索特定帖子。@GetMapping("/{id}")指定此方法应响应 URI 中具有特定帖子 ID 的 GET 请求。

使用 HTTP 方法进行 CRUD 操作

RESTful API 使用标准 HTTP 方法来执行 CRUD 操作：

• GET 用于检索资源。
• POST 用于创建新资源。
• PUT 或 PATCH 用于更新现有资源。
• DELETE 用于删除资源。

这些操作中的每一个都对应于数据库管理中的传统CRUD（创建、读取、更新、删除）操作。

Java示例

@RestController 
@RequestMapping("/api/users")
public  class UserController {

    private UserService userService; // 用户操作的服务类

    @GetMapping("/{id}") 
    public ResponseEntity<User> getUserById ( @PathVariable Long id) { 
        User  user  = userService.getUserById(id); 
        return ResponseEntity.ok(user); 
    } 

    @PostMapping 
    public ResponseEntity<User> createUser ( @RequestBody User user) { 
        User  createdUser  = userService.createUser(user); 
        return new  ResponseEntity <>(createdUser, HttpStatus.CREATED); 
    } 

    @PutMapping("/{id}") 
    public ResponseEntity<User> updateUser ( @PathVariable Long id, @RequestBody User UpdatedUser) { 
        User  user  = userService.updateUser(id, UpdatedUser); 
        return ResponseEntity.ok(user); 
    } 

    @DeleteMapping("/{id}") 
    public ResponseEntity<Void> deleteUser ( @PathVariable Long id) { 
        userService.deleteUser(id); } 
        return ResponseEntity.noContent().build(); 
    } 
}

此代码说明了在 RESTful API 中使用不同的 HTTP 方法进行 CRUD 操作。每个方法（GET、POST、PUT、DELETE）对应于特定的 CRUD 操作，从而能够操纵用户资源。

无状态交互

在 REST 中，客户端和服务器之间的通信是无状态的。这意味着来自客户端的每个请求都必须包含服务器满足该请求的所有必要信息。服务器不会在服务器端存储有关客户端会话的任何状态。这种无状态性确保每个 HTTP 请求都可以被单独理解，从而提高应用程序的可靠性和可扩展性。

资源的表示

RESTful API 中的资源与其表示形式分离。这意味着相同的资源可以根据客户端的请求以不同的格式表示，例如JSON、XML、HTML等。服务器以特定格式（如 JSON）提供信息，每个响应都包含 Content-Type 标头。

可缓存的响应

为了提高 API 的效率和性能，响应应定义为可缓存或不可缓存。如果响应是可缓存的，则客户端缓存有权为以后的等效请求重用该响应数据。

分层系统

RESTful API 可以被构造为分层系统。这意味着客户端通常无法判断它是直接连接到终端服务器，还是沿途连接到中介。中间服务器可以通过启用负载平衡和提供共享缓存来提高系统可扩展性。

按需编码（可选）

这个原则更多的是REST的一个可选约束。它允许在需要时将可执行代码从服务器发送到客户端，从而扩展客户端功能。

统一接口

为了获得统一的接口，RESTful API 依赖于：

• 基于资源的 URI： URI 应基于资源（名词）而不是操作或动词。
• HTTP 方法：显式使用 HTTP 方法（GET、POST、PUT、DELETE）。
• HATEOAS（超文本作为应用程序状态引擎）：应用超媒体（超文本内的链接）作为导航应用程序状态的手段的约束。

Java示例

@RestController 
@RequestMapping("/api/books")
public class BookController {

    private BookService bookService; // 书籍操作的服务类

    @GetMapping 
    public ResponseEntity<List<Book>> getAllBooks () { 
        List<Book> books = bookService.getAllBooks(); 
        // 将 HATEOAS 链接添加到每本书的逻辑
        return ResponseEntity.ok(books); 
    } 
}

此代码片段展示了如何在 RESTful API 中实现统一的接口。它使用基于资源的 URI 和 HTTP 方法，并且可能包含 HATEOAS 链接以允许客户端导航 API 的状态。

Java API 的版本控制策略

在 API 开发领域，版本控制是帮助管理变更和维护向后兼容性的一个关键方面。Java API 版本控制有多种策略，每种策略都有自己的优点和用例。

URI 版本控制

URI（统一资源标识符）版本控制涉及将 API 的版本号直接嵌入到 URI 本身中。这种方法是透明的，并且易于消费者理解，因为版本已在他们访问的 URL 中明确说明。当对 API 进行重大更改可能会破坏现有客户端时，它特别有用。然而，一个缺点是，如果必须同时维护 API 的多个版本，可能会导致 URL 冗余。这种策略通常因其简单和清晰而受到青睐，因为它不会给正在访问的 API 版本留下任何歧义。

Java示例

@RestController 
@RequestMapping( "/api/v1/users" )
public class UserV1Controller {
    private UserService userService; // 用户操作服务

    @GetMapping( "/{id}" ) 
    public ResponseEntity<User> getUserById( @PathVariable  Long id) { 
        User user = userService.getUserByIdV1(id); 
        return ResponseEntity.ok(user); 
    } 

    // 版本 1 的附加方法
} 

@RestController 
@RequestMapping( "/api/v2/users" ) 
public  class  UserV2Controller { 
    private UserService userService; // 用户操作服务

    @GetMapping( "/{id}" ) 
    public ResponseEntity<User> getUserById( @PathVariable  Long id) { 
        User user = userService.getUserByIdV2(id); 
        return ResponseEntity.ok(user); 
    } 

    // 版本 2 的附加方法
}

此示例显示了两个控制器类，每个类提供不同版本的 API。API 的版本 1 通过 访问/api/v1/users，版本 2 通过 访问/api/v2/users。UserService每个控制器都使用适合其版本的特定方法。

参数版本控制

与 URI 版本控制不同，参数版本控制不会更改基本 URI。相反，它使用请求参数来指定 API 版本。此方法可保持 URI 干净，并且当 API 版本之间的差异较小并且不需要更改基本 URI 时特别有用。它允许客户端只需更改请求中的参数即可在不同的 API 版本之间切换。但是，与 URI 版本控制相比，它可能不太直观，因为版本信息在端点 URL 中不会立即可见。这种方法对于版本变化频繁但变化较小的 API 是有利的，可以最大限度地减少对整体 URL 结构的影响。

Java示例

@RestController 
@RequestMapping("/api/users")
public class UserParameterVersioningController {
    private UserService userService; // 为用户操作服务

    @GetMapping 
    public ResponseEntity<User> getUserById ( @RequestParam("version") String version, @RequestParam("id") Long id) { 
        if ( "v1" .equals(version)) { 
            User  user  = userService.getUserByIdV1(id); 
            return ResponseEntity.ok(user); 
        } else  if ( "v2" .equals(version)) {
            User user  = userService.getUserByIdV2(id); 
            return ResponseEntity.ok(user); 
        } else { 
            return ResponseEntity.badRequest().build(); 
        } 
    } 

    // 通过请求参数处理版本控制的其他方法
}

此代码使用单个控制器，其方法可根据请求参数区分 API 版本。客户端将版本（例如，v1或v2）指定为请求的一部分，并且该方法相应地处理该请求。

标头版本控制

标头版本控制涉及在 HTTP 标头中指定 API 版本，保持 URI 不变。这种方法更加灵活，更适合版本控制需要更加谨慎的 API。它还允许更轻松地在版本之间进行转换，因为更改是在标头而不是 URI 或参数中进行的。然而，它可能不太透明并且更难测试，因为 URL 中不存在版本控制信息。此方法通常用于 API 使用者需要稳定、不变的端点，并且版本更改在标头内部进行内部管理的情况。

Java示例

@RestController 
@RequestMapping("/api/users")
public class UserHeaderVersioningController {
    private UserService userService; // 为用户操作服务

    @GetMapping 
    public ResponseEntity<User> getUserById ( @RequestHeader("API-Version") String apiVersion, @RequestParam("id") Long id) { 
        if ( "v1" .equals(apiVersion)) {
            User user  = userService.getUserByIdV1(id); 
            返回ResponseEntity.ok(user); 
        } else  if ( "v2" .equals(apiVersion)) {
            User user  = userService.getUserByIdV2(id); 
            返回ResponseEntity.ok(user); 
        } else { 
            return ResponseEntity.badRequest().build(); 
        } 
    } 

    // 通过自定义标头处理版本控制的其他方法
}

在此示例中，API 版本由自定义标头 (API-Version ) 确定。该方法检查标头中指定的版本，并为版本 1 或版本 2 调用适当的服务方法。

Java API 的文档实践

有效的文档对于使 API 可用且可访问至关重要。详细记录的 API 不仅有利于开发人员更轻松地集成和使用，而且还提高了软件的整体质量和可维护性。在 Java 中，可以使用多种最佳实践和工具来创建高质量的 API 文档。

全面文档的重要性

API 文档充当开发人员理解 API 并与之交互的路线图。它应该清楚地概述如何有效地使用 API，解释其功能，并详细说明预期的请求和响应。好的文档可以显着缩短新用户的学习曲线，并可以作为有经验的用户的参考。理想情况下，它应该易于导航、最新且全面，涵盖 API 的所有方面。

API 文档的关键组成部分

1. 概述和简介：首先概述 API，包括其用途、范围和高级功能。本节设置文档其余部分的上下文。
2. 身份验证和授权：详细说明现有的任何身份验证或授权机制。例如，如果您的 API 使用 OAuth 2.0，请提供有关用户如何进行身份验证的分步说明。
3. 端点描述：每个端点都应该被彻底记录。这包括 URI、HTTP 方法（GET、POST 等）、必需和可选参数、请求和响应格式以及状态代码。
4. 示例：提供请求和响应的实际示例。示例在说明 API 的工作原理方面发挥着至关重要的作用，并且通常是开发人员了解使用模式时首先查看的内容
5. 错误处理：记录常见错误、其含义以及解决方法。这有助于调试并确保客户端应用程序中正确的错误处理。
6. 版本控制信息：如果您的 API 有多个版本，请记录差异以及用户如何访问特定版本。
7. 速率限制和配额：如果适用，请包含有关速率限制和配额的信息，以防止滥用并确保公平使用。

API 文档工具

创建和维护 API 文档的最有效方法之一是使用可以从代码自动生成文档的工具。在 Java 中，像 Swagger（现在是 OpenAPI 规范的一部分）这样的工具被广泛使用。

Swagger 示例： Swagger 或 OpenAPI 提供了一组用于根据 OpenAPI 规范设计 API 的工具。它提供了从 API 设计到文档生成的一系列功能。例如，Swagger UI 创建交互式文档，允许用户直接从浏览器尝试 API 调用。

@Configuration 
@EnableSwagger2 
public  class  SwaggerConfig { 
    public Docket api () { 
        return  new  Docket (DocumentationType.SWAGGER_2)   
                .select()                                   
                .apis(RequestHandlerSelectors.any())               
                .paths(PathSelectors.any())                           
                .build();                                           
    } 
}

上面的代码片段在 Java 应用程序中配置 Swagger 2。它设置一个Docketbean，这是 Swagger spring 集成的主要接口，并将其配置为选择任何控制器和路径。此设置会自动生成 API 文档，可以在用户友好的界面中查看该文档。

总结

我们探索了在 Java 中设计有效且用户友好的 API 的关键策略。从采用 RESTful 原则、采用适当的版本控制策略到完整文档的重要性，这些实践构成了稳健 API 开发的基石。这些原则强调清晰度、适应性和以用户为中心的设计，指导开发人员创建不仅技术可靠而且易于使用和集成的 API。本指南旨在为 Java 开发人员提供构建经得起时间考验的高质量 API 所需的知识和工具。