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2019
01-21

API接口设计，通信协议的整体架构实现思路

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前天发了一篇API的文章，有同学在后台留言想多看这类深入的文章，今天特此再发一篇！在项目中，需要为APP撰写API。刚开始接触的时候，并没有考虑太多，就想提供URL，APP端通过该URL进行查询、创建、更新等操作即可。但再对相关规范进行了解后，才发现，API的设计并没有那么简单，远远不是URL的问题，而是一个通信协议的整体架构

1. 使用GET、POST、PUT、DELETE这几种请求模式

请求模式也可以说是动作、数据传输方式，通常我们在web中的form有GET、POST两种，而在HTTP中，存在下发这几种。

GET (选择)：从服务器上获取一个具体的资源或者一个资源列表。 
POST （创建）： 在服务器上创建一个新的资源。
PUT（更新）：以整体的方式更新服务器上的一个资源。 
PATCH （更新）：只更新服务器上一个资源的一个属性。
DELETE（删除）：删除服务器上的一个资源。 
HEAD ： 获取一个资源的元数据，如数据的哈希值或最后的更新时间。
OPTIONS：获取客户端能对资源做什么操作的信息。

常见的请求参数

比如在数据过多, 需要对数据进行分页请求的时候, 我们应该统一 API 请求参数. 常见的有这些.

  • limit=10 指定返回记录的数量

  • offset=10 指定返回记录的开始位置。

  • page=2&per_page=100 指定第几页，以及每页的记录数。

  • sortby=name&order=asc 指定返回结果按照哪个属性排序，以及排序顺序。

  • animal_type_id=1 指定筛选条件

2. 版本

API的开发直接关系了APP是否可以正常使用，如果原本运行正常的API，突然改动，那么之前使用这个API的APP可能无法正常运行。APP是不可能强迫用户主动升级的，因此，通过API版本来解决这个问题。也就是说，API的多个版本是同时运行的，而且都要保证可以正常使用。

按照RESTful的规范，不同的版本也应该用相同的API URL，通过header信息来判断版本，再调用不同版本的程序进行处理。但是这明显会给开发带来巨大的成本。

解决办法有以下几种：

1.新版本兼容旧版本，所有旧版本的动作、字段、操作，都在新版本中可以被实现，但明显这样的维护成本很大；
2.不同的版本，用不同的URL来提供服务，在URL中通过v1、v2来区分版本号，比如v2.api.xxx.com/user的方式，或者http://api.domain.com/v2。
3.每个接口有各自的版本，一般为接口添加个version的参数。

3.json数据类型

接口的数据一般都采用JSON格式进行传输，不过，需要注意的是，JSON的值只有六种数据类型：

  • Number：整数或浮点数

  • String：字符串

  • Boolean：true 或 false

  • Array：数组包含在方括号[]中

  • Object：对象包含在大括号{}中

  • Null：空类型

所以，传输的数据类型不能超过这六种数据类型。以前，我们曾经试过传输Date类型，它会转为类似于"2016年1月7日 09时17分42秒 GMT+08:00"这样的字符串，这在转换时会产生问题，不同的解析库解析方式可能不同，有的可能会转乱，有的可能直接异常了。要避免出错，必须做特殊处理，自己手动去做解析。为了根除这种问题，最好的解决方案是用毫秒数或者字符串表示日期。

4.返回的数据结构

服务器返回的数据结构，一般为： 

{
    code：0,
    message: "success",
    data: { key1: value1, key2: value2, ... }
}

  • code: 返回码，0表示成功，非0表示各种不同的错误

  • message: 描述信息，成功时为"success"，错误时则是错误信息

  • data: 成功时返回的数据，类型为对象或数组

不同错误需要定义不同的返回码，属于客户端的错误和服务端的错误也要区分，比如1XX表示客户端的错误，2XX表示服务端的错误。这里举几个例子：

  • 0：成功

  • 100：请求错误

  • 101：缺少appKey

  • 102：缺少签名

  • 103：缺少参数

  • 200：服务器出错

  • 201：服务不可用

  • 202：服务器正在重启

错误信息一般有两种用途：一是客户端开发人员调试时看具体是什么错误；二是作为App错误提示直接展示给用户看。主要还是作为App错误提示，直接展示给用户看的。所以，大部分都是简短的提示信息。

data字段只在请求成功时才会有数据返回的。数据类型限定为对象或数组，当请求需要的数据为单个对象时则传回对象，当请求需要的数据是列表时，则为某个对象的数组。这里需要注意的就是，不要将data传入字符串或数字，即使请求需要的数据只有一个，比如token，那返回的data应该为： 

// 正确 data: { token: 123456 } // 错误 data: 123456
5. 使用SSL（https）来提供URL

首先，使用https可以在数据包被抓取时多一层加密。我们现在的APP使用环境大部分都是在路由器WIFI环境下，一旦路由器被入侵，那么黑客可以非常容易的抓取到用户通过路由器传输的数据，如果使用http未经加密，那么黑客可以很轻松的获取用户的信息，甚至是账户信息。

其次，即使使用https，也要在API数据传输设计时，正确的采用加密。例如直接将token信息放在URL中的做法，即使你使用了https，黑客抓不到你具体传输的数据，但是可以抓到你请求的URL啊！（查了资料了，https用GET方式请求，也仅能抓到域名字符部分，不能抓到请求的数据，但是URL可以在浏览器或特殊客户端工具中直接看到。多谢下面的朋友指正错误）因此，使用https进行请求时，要采用POST、PUT或者HEAD的方式传输必要的数据。


6.TOKEN

现在，大部分App的接口都采用RESTful架构，RESTFul最重要的一个设计原则就是，客户端与服务器的交互在请求之间是无状态的，也就是说，当涉及到用户状态时，每次请求都要带上身份验证信息。实现上，大部分都采用token的认证方式，一般流程是：

  1. 用户用密码登录成功后，服务器返回token给客户端；

  2. 客户端将token保存在本地，发起后续的相关请求时，将token发回给服务器；

  3. 服务器检查token的有效性，有效则返回数据，若无效，分两种情况：

  • token错误，这时需要用户重新登录，获取正确的token

  • token过期，这时客户端需要再发起一次认证请求，获取新的token
    然而，此种验证方式存在一个安全性问题：当登录接口被劫持时，黑客就获取到了用户密码和token，后续则可以对该用户做任何事情了。用户只有修改密码才能夺回控制权。

如何优化呢？第一种解决方案是采用HTTPS。HTTPS在HTTP的基础上添加了SSL安全协议，自动对数据进行了压缩加密，在一定程序可以防止监听、防止劫持、防止重发，安全性可以提高很多。不过，SSL也不是绝对安全的，也存在被劫持的可能。另外，服务器对HTTPS的配置相对有点复杂，还需要到CA申请证书，而且一般还是收费的。而且，HTTPS效率也比较低。一般，只有安全要求比较高的系统才会采用HTTPS，比如银行。而大部分对安全要求没那么高的App还是采用HTTP的方式。

我们目前的做法是给每个接口都添加签名。给客户端分配一个密钥，每次请求接口时，将密钥和所有参数组合成源串，根据签名算法生成签名值，发送请求时将签名一起发送给服务器验证。类似的实现可参考OAuth1.0的签名算法。这样，黑客不知道密钥，不知道签名算法，就算拦截到登录接口，后续请求也无法成功操作。不过，因为签名算法比较麻烦，而且容易出错，只适合对内的接口。如果你们的接口属于开放的API，则不太适合这种签名认证的方式了，建议还是使用OAuth2.0的认证机制。

我们也给每个端分配一个appKey，比如Android、iOS、微信三端，每个端分别分配一个appKey和一个密钥。没有传appKey的请求将报错，传错了appKey的请求也将报错。这样，安全性方面又加多了一层防御，同时也方便对不同端做一些不同的处理策略。

另外，现在越来越多App取消了密码登录，而采用手机号+短信验证码的登录方式，我在当前的项目中也采用了这种登录方式。这种登录方式有几种好处：

  • 不需要注册，不需要修改密码，也不需要因为忘记密码而重置密码的操作了；

  • 用户不再需要记住密码了，也不怕密码泄露的问题了；

  • 相对于密码登录其安全性明显提高了。

7.用户设计

显式用户和隐式用户，我不知道这两个词用的是否确切。 
显式用户指的是，APP程序中有用户系统，一个username、password正确的合法用户，称之为显式的用户，
通常显式用户都需要注册，登录以后能完成一些个人相关的操作。

隐式用户指的是，APP程序本身就没有用户系统，或者一个在没有登录的情况下，使用我们APP的用户。
在这种情况下，可以通过客户端生成的UDID来标识一个用户。

有了用户信息，我们就能够了解不同用户的使用习惯，而不仅仅是全体用户的一个整体的统计信息，
有了这些个体的信息之后，就可以做一些用户分群、个性化推荐之类的事情。

如果是SAAS版本，还需要区分不同商户的用户

8.良好的接口说明文档和测试程序

接口文档有时候是项目初期就定下来的，前后端开发人员按照接口规范开发，
有的是接口开发完成后写的。
接口文档要清晰、明了，包含多少个接口，每个接口的地址、参数、请求方式、数据交换格式、返回值等都要写清楚。

接口测试程序，有条件的话，也可以提供，方便前后端的调试。
如果是springMVC开发的话，可以用swagger，后端只要加几个注释发一个url给前端就可以了，轻松又高效。

9.接口统计功能

在做PC端网站的时候，我们都会给我们的网站加上个统计功能，要么自己写统计系统，要么使用第三方的比如GA、百度等。
移动端接口API则需要我们自己实现统计功能，
这时就需要我们尽可能多的收集客户端的信息，除了传统的IP、User-Agent之外，还应该收集一些移动相关的信息，
比如
手机操作系统，是android还是ios，都是什么版本，
用户使用的网络状况，是2G、3G、4G还是WIFI
客户端APP是什么版本信息。

这样，有助于我们更好的了解我们用户的使用情况。

以上内容希望帮助到大家，有需要的可以添加下方二维码进群交流学习新技术。

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