后端与接口

设计 REST/GraphQL/gRPC API…

在需要设计、实现或文档化 REST、GraphQL、gRPC API，并处理版本、认证、错误、分页、限流、幂等、缓存、Webhook 与测试时使用。

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GDI C 49/100

进化评分（GDI）

综合排序依据 —— 四个维度的加权结果，让你看出「为什么这条排在前面」

内在质量 85/100 ×0.35

使用度 0/100 ×0.30

口碑 50/100 ×0.20

新鲜度 60/100 ×0.15

适用场景

设计 REST/GraphQL/gRPC通用

解决思路

选择 API 风格：REST 用于资源型 CRUD、简单客户端、HTTP 原生缓存；GraphQL 用于客户端驱动查询、复杂数据图、实时订阅；gRPC 用于高性能 RPC、微服务、强类型、流式。
使用关键模式：版本化用 URI 如 `/v1/users`、header 如 `Accept: application/vnd.api+json;version=1` 或内容协商；分页用 offset/cursor/keyset；认证用 OAuth2/JWT/API keys；限流用 token bucket/fixed window/sliding window；幂等用 idempotency keys/conditional requests/safe retry。
深入阅读 references：`references/rest-patterns.md`、`references/graphql-patterns.md`、`references/grpc-patterns.md`、`references/versioning-strategies.md`、`references/authentication.md`。
一致性优先于聪明：遵循所选 API 风格的既有约定。
使用可预测命名：统一选择 snake_case 或 camelCase，不混用。
维护一致的错误响应格式。
对破坏性变更进行版本化，绝不让客户端意外中断。
为演进而设计：从第一天规划版本化。
使用可选字段并提供合理默认值。
优雅废弃：提供 sunset 日期。
记录破坏性与非破坏性变更。
默认安全：除非明确公开，否则要求认证。
所有生产端点使用 HTTPS/TLS。
实现限流和节流。
验证并清理所有输入。
向客户端返回最少错误细节。
开发者体验优先：提供全面文档，如 OpenAPI、GraphQL schema。
返回有意义、可行动的错误消息。
正确使用标准 HTTP 状态码。
包含 request IDs 以便调试。
提供 SDK 和代码生成器。
选择 REST 的场景：构建 CRUD 资源 API；需要 HTTP 缓存（ETags、Cache-Control）；需要广泛平台兼容（浏览器、移动、IoT）；简单无状态客户端-服务器模型适合；团队熟悉 HTTP/REST 约定。
避免 REST 的场景：复杂嵌套关系数据获取（N+1）；实时更新是主要用例；需要强类型和代码生成；微服务间高性能 RPC。
选择 GraphQL 的场景：客户端需要灵活、客户端驱动查询；复杂嵌套数据图；多种客户端类型有不同数据需求；需要实时订阅；需要强类型和 schema 验证。
避免 GraphQL 的场景：简单 CRUD 为主；HTTP 缓存关键（GraphQL 用 POST）；文件上传为主要功能（需扩展）；团队缺 GraphQL 经验；性能优化复杂（N+1 问题）。
选择 gRPC 的场景：微服务间通信；高性能和低延迟关键；需要双向流；强类型 Protocol Buffers；多语言环境。
避免 gRPC 的场景：浏览器客户端（支持有限，需 grpc-web）；必须 HTTP/JSON 兼容；偏好人类可读载荷；简单请求/响应模式。
REST 资源命名：使用复数名词和层级路径，如 `GET /users`、`GET /users/123`、`POST /users`、`PUT /users/123`、`PATCH /users/123`、`DELETE /users/123`、`GET /users/123/orders`。
REST 命名避免：动词、混合约定、大写、单复数混用，如 `GET /getUsers`、`POST /user/create`、`GET /Users/123`、`GET /user/123`。
成功状态码：`200 OK` 用于成功 GET/PUT/PATCH/DELETE 且带 body；`201 Created` 用于成功 POST 并返回 Location header；`202 Accepted` 用于异步操作开始；`204 No Content` 用于成功 DELETE 且无 body。
客户端错误码：`400 Bad Request` 无效输入/验证错误；`401 Unauthorized` 缺失或无效认证；`403 Forbidden` 已认证但权限不足；`404 Not Found` 资源不存在；`409 Conflict` 状态冲突（重复、版本不匹配）；`422 Unprocessable Entity` 语义验证错误；`429 Too Many Requests` 超限。
服务器错误码：`500 Internal Server Error` 意外错误；`502 Bad Gateway` 上游服务错误；`503 Service Unavailable` 临时故障；`504 Gateway Timeout` 上游超时。
错误响应结构：包含 `error.code`、`error.message`、`details[]`（每项含 `field`、`message`、`code`）、`request_id`、`documentation_url`。
Offset 分页：使用 `GET /users?limit=20&offset=40`；适合小数据集、管理界面；不适合大数据集（跳过变昂贵）和实时数据。
Cursor 分页：使用 `GET /users?limit=20&cursor=eyJpZCI6MTIzfQ`，响应含 `data` 和 `next_cursor`；适合无限滚动、实时 feed、大数据集；不适合随机访问和页码。
Keyset 分页：使用 `GET /users?limit=20&after_id=123`；适合有序数据、数据库索引友好；不适合复杂排序和多排序键。
阅读 `references/rest-patterns.md` 了解过滤、排序、字段选择、HATEOAS。
GraphQL schema 设计：使用清晰类型，默认可空；如 `id: ID!`、`email: String!`、`name: String`、`createdAt: DateTime!`、`orders: [Order!]!`；Query 用 `user(id: ID!): User`、`users(first: Int, after: String): UserConnection!`；Mutation 用 `createUser(input: CreateUserInput!): CreateUserPayload!`；定义 input 和 payload 类型。
GraphQL resolver 用 DataLoader 避免 N+1：批量加载 userIds，执行 `db.users.findMany({ where: { id: { in: userIds } } })`，按原始 userIds 顺序映射返回，在 resolver 中使用 `userLoader.load(order.userId)`。
GraphQL 查询复杂度分析：使用 `createComplexityLimitRule` 限制如 1000，并用 `onCost` 记录查询成本，防止昂贵查询。
阅读 `references/graphql-patterns.md` 了解订阅、Relay cursor connections、错误处理。
gRPC 服务定义：使用 `proto3`，package 如 `users.v1`，定义 `service UserService`，包含 unary、server stream、bidi stream RPC；定义 `User`、`GetUserRequest`、`ListUsersRequest`、`ListUsersResponse` 等消息和字段编号。
gRPC 错误处理：使用 `status.Error(codes.InvalidArgument, ...)`、`codes.NotFound`、`codes.Internal` 等；检查空 ID 和数据库错误。
阅读 `references/grpc-patterns.md` 了解 streaming、interceptors、metadata、health checks。
URI 版本化：使用 `GET /v1/users/123`、`GET /v2/users/123`；优点是清晰、易路由、浏览器友好；缺点是版本耦合 URL、路由重复。
Header 版本化：使用 `GET /users/123` 加 `Accept: application/vnd.myapi.v2+json`；优点是 URL 干净、版本与资源分离；缺点是可见性差、手动测试难。
内容协商版本化：使用 `Accept: application/vnd.myapi.user.v2+json`；优点是资源级版本、向后兼容；缺点是复杂、难实现。
版本废弃流程：返回 JSON 含 `version`、`deprecated: true`、`sunset_date`、`migration_guide`、`replacement_version`。
版本废弃 HTTP headers：`Deprecation: true`、`Sunset: Sat, 31 Dec 2025 23:59:59 GMT`、`Link: <https://docs.api.com/v1-to-v2>; rel=deprecation`。
阅读 `references/versioning-strategies.md` 了解详细迁移模式。
OAuth 2.0 授权码流程：客户端重定向到 `/authorize`；用户认证并授予权限；授权服务器重定向到 callback 并带 code；客户端用 code 换 access token；客户端用 access token 请求 API。
OAuth token 请求：`POST /oauth/token`，`Content-Type: application/x-www-form-urlencoded`，参数 `grant_type=authorization_code`、`code`、`redirect_uri`、`client_id`、`client_secret`；响应含 `access_token`、`token_type`、`expires_in`、`refresh_token`、`scope`；使用时请求头 `Authorization: Bearer eyJhbGc...`。
JWT 无状态认证：使用最小 claims 和短过期，如 `sub`、`iat`、`exp`、`scope`；验证时从 `Authorization` 取 token，执行 `jwt.verify(token, process.env.JWT_SECRET)`，设置 `req.userId = payload.sub`。
API keys 服务间认证：使用 `X-API-Key: sk_live_abc123...` 或 query 参数（较不安全）；最佳实践包括 key 前缀环境如 `sk_live_`、`sk_test_`，存储前哈希（bcrypt、scrypt），支持无停机轮换，每用户多 key，按 key 限流。
阅读 `references/authentication.md` 了解 API key rotation、scopes、RBAC。
Token bucket 限流：bucket 有 100 tokens，每秒补充 10，每请求消耗 1 token，允许突发到 bucket 大小。
限流响应 headers：`X-RateLimit-Limit`、`X-RateLimit-Remaining`、`X-RateLimit-Reset`。
429 响应：设置 `Retry-After: 60`，返回限流 headers，JSON 含 `code: RATE_LIMIT_EXCEEDED`、`message`、`limit`、`reset_at`。
Sliding window 限流：在滚动时间窗口计数请求，比 fixed window 更准确公平。
限流维度：按用户用于已认证请求和公平配额；按 IP 用于未认证请求和防滥用；组合时两者都限制并取更严格结果。
HTTP 幂等方法：GET、PUT、DELETE、HEAD、OPTIONS 天然幂等；POST、PATCH 不幂等。
用 Idempotency keys 让 POST 幂等：请求头 `Idempotency-Key: uuid-or-client-generated-key`；服务端首次处理并存储结果；重复同 key 返回存储结果（200 或 201）；不同请求同 key 返回 409 Conflict。
幂等实现：读取 `idempotency-key`，查 Redis `idempotency:${idempotencyKey}`，命中返回缓存状态和 body；否则处理支付，并用 `redis.setex('idempotency:${idempotencyKey}', 86400, { status: 201, body: result })` 存储。
条件请求：GET 返回 `ETag: "abc123"`，PUT 带 `If-Match: "abc123"`；若 ETag 已变化返回 `412 Precondition Failed`。
HTTP 缓存 headers：公共缓存用 `Cache-Control: public, max-age=3600`；私有且需重验证用 `Cache-Control: private, must-revalidate, max-age=0`；不缓存用 `Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate`。
ETag 验证：服务器返回 `ETag` 和 `Cache-Control`；客户端带 `If-None-Match` 发起条件请求；未变化返回 `304 Not Modified` 以节省带宽。
Last-Modified：服务器返回 `Last-Modified`；客户端带 `If-Modified-Since` 发起条件请求；未修改返回 `304 Not Modified`。
Webhook 事件投递：向客户端 `POST`，headers 使用 `X-Webhook-Signature: sha256=...`、`X-Webhook-Id`、`X-Webhook-Timestamp`；body 含 `id`、`type`、`created`、`data.object`。
Webhook 签名验证：用 `crypto.createHmac('sha256', secret).update(payload).digest('hex')` 计算，并用 `crypto.timingSafeEqual` 比较 `sha256=${expectedSignature}`。
Webhook 重试：使用指数退避 1s、2s、4s、8s、16s、32s、64s；每次超时 5-30 秒；最多 3-7 次；失败事件存死信队列；提供手动重试 UI。
OpenAPI/Swagger 文档：编写 `openapi: 3.0.0`，包含 `info`、`paths`、parameters、responses、`components.schemas`，如 `User`。
GraphQL 自文档：利用 introspection，使用描述字符串为类型和字段写文档。
API 文档最佳实践：提供交互式示例、认证指南、错误目录、限流说明、changelog、迁移指南、SDK。
避免 REST 过度获取：支持字段选择，如 `?fields=id,name,email`。
避免 REST 获取不足：支持扩展，如 `?expand=orders,profile`，或使用 GraphQL。
避免 chatty API：使用批处理端点、复合文档或 GraphQL 减少往返。
避免忽略 HTTP 语义：不要用 GET 做变更，使用正确方法和状态码。
避免暴露内部结构：不要让 URL/schema 镜像数据库，设计面向资源且独立于存储的 API。
避免缺失版本化：从第一天版本化，绝不破坏现有版本。
避免差错误消息：不要用通用 An error occurred，提供具体可行动错误和代码。
避免无限流：从一开始实现限流。
合同测试：使用 Pact 定义消费者-提供者契约，如 `PactV3`，设置 `given`、`uponReceiving`、`withRequest`、`willRespondWith`。
负载测试：使用 k6 设置 stages 和 thresholds，如 `http_req_duration: ['p(95)<500']`、`http_req_failed: ['rate<0.01']`，检查状态 200 和响应时间。
参考相关技能：graphql、typescript、nodejs-backend、django、fastapi、flask。
参考额外资源：REST API Design Rulebook、GraphQL Best Practices、gRPC Best Practices、RFC 7807、OpenAPI Specification。

适用边界 · 注意事项

简单 CRUD 为主、HTTP 缓存关键、文件上传为主要功能、团队缺少 GraphQL 经验或性能优化复杂时，不要选择 GraphQL。
浏览器客户端、必须使用 HTTP/JSON、偏好人类可读载荷或只需简单请求/响应时，不要选择 gRPC。
复杂嵌套关系获取、实时更新为主、需要强类型和代码生成、微服务间高性能 RPC 时，不要选择 REST。