应用程序编程接口（API）是多数软件架构中不可或缺的组成部分。它为不同软件或服务之间的有效通信提供了基础。
API 通过公开必要的功能，同时隐藏敏感或私有数据，实现了抽象性。身份验证和授权机制帮助保护 API 免受未经授权的访问或数据篡改。
软件开发者利用各种 API，以结构化的方式构建、测试和优化软件系统。这使得他们能够通过一套预定义的规则或协议与软件系统进行交互。
什么是 API 网关？
在软件系统中，通常不止一个 API 来处理软件提供的每项服务；相反，多个 API 相互协作，向客户端发送数据。
顾名思义，API 网关充当各种 API 请求的入口点，并将这些请求路由到相应的 API 服务或微服务。这减轻了客户端直接向多个 API 发送请求的负担，从而提高了客户端的性能。
例如，一个食品配送应用可能会有针对餐厅、用户、供应商评分、配送伙伴评分、路径算法、地图服务等的微服务。因此，客户端（即最终用户应用）向单个 API 发出请求，然后由 API 网关将请求路由到相关的微服务，这样更加高效。
实施 API 网关的另一个显著好处是安全性。您可以设置多个身份验证和授权系统，以防止恶意用户滥用资源。
API 架构的构建模块
API 架构包含几个构建模块，以下是一些重要的组成部分：
#1. API 接口
API 接口清晰地定义了可以访问的方法或功能，而无需暴露其实现细节。它定义了一组必须遵守的规则和方法，用于检索或修改资源。
例如，在 RESTful API 中，您可以使用诸如 GET、PUT、POST、DELETE 等 HTTP 方法与资源进行交互。
#2. 路由控制器
控制器在 API 网关中扮演着关键角色，它们负责处理来自多个客户端的所有 API 流量，并将这些请求路由到相关的 API 服务。
此外，控制器还可以执行请求验证、响应处理以及身份验证等操作。
#3. 数据访问模型
数据库中的每个资源都具有特定的结构或形态，最好预先定义此结构，以便进行验证。这也被称为模式。来自客户端的请求负载可以根据模式进行验证，然后再添加到数据库中。
这有助于防止任何无效或被篡改的数据进入数据库。
API 架构的组件
- API 服务：这些服务提供对特定资源或一组资源的访问。一个大型应用可能需要多个 API 服务。这些服务相互解耦，独立管理资源。
- 文档：API 文档对于开发人员了解如何有效使用 API 以及其公开的方法至关重要。文档通常包括端点列表、最佳实践、请求格式、错误处理等信息。
- 分析和监控：分析仪表板是一个关键组件，因为它提供了 API 流量、错误率、性能以及其他重要的指标和见解。
常用的 API 设计架构
REST – 表述性状态转移
REST 是一种 API 架构风格，它使用 HTTP 协议并支持客户端和服务器之间的无状态通信。
在 REST 中，资源由 URL 标识，每个资源都有特定的端点。REST 依赖于 HTTP 方法（如 GET、PUT、POST 等）来修改和创建资源。实现了 REST 架构的 API 被称为 RESTful API。
SOAP – 简单对象访问协议
SOAP 是一种基于 XML 的消息传递协议。SOAP 消息在 XML 文档中编码，并且可以从 SOAP 发送方传输到 SOAP 接收方。消息在到达接收方之前可能需要经过一个或多个服务。
SOAP 和 REST 的主要区别在于，REST 是一种依赖于 HTTP 的架构设计，而 SOAP 本身是一种协议，可以使用 HTTP、SMTP 等各种底层协议。SOAP 中的响应数据格式是 XML。
gRPC – 谷歌远程过程调用
远程过程调用 (RPC) 是一种技术，在这种技术中，客户端调用远程服务器上的函数，就像调用本地函数一样。gRPC 是谷歌开发的开源框架。它使用协议缓冲区（protocol buffers），这是一种与语言无关的方式来编写和编码结构化数据。
proto-buffers 中的数据由 gRPC 编译器编译，从而使其可互操作。例如，如果客户端代码是用 Java 编写的，而服务器代码是用 Go 编写的，那么 proto-buffers 中指定的数据与这两种语言都兼容。
GraphQL
GraphQL 是一种用于构建 API 的开源查询语言和运行时。它允许客户端通过访问单个入口点或端点来访问多个资源。特定资源不绑定到特定端点。您可以获得在请求查询中指定的内容。
您需要为特定查询定义一个强类型模式，以及一个将为该查询执行的解析器函数。为了修改资源，您需要在 GraphQL 中指定一个变异查询。
API 架构部署 – 最佳实践
无论您的 API 架构设计得多么出色，如果它在生产环境中表现不佳，那么它就失去了价值。它必须能够适应真实世界的场景。以下是一些关键的实践，可以帮助您的 API 架构为生产环境做好准备：
✅ 使用 API 网关
API 网关有助于高效地路由 API 查询。API 网关还可以处理安全和验证任务。
✅ 执行 API 测试
在启动之前，请确保您的 API 已经过全面的功能、集成和性能测试。自动化测试框架可以简化这个过程。
✅ 关注可扩展性
创建可扩展的 API 架构，以应对不断增长的流量需求。要根据需要动态调整 API 实例的数量，请考虑采用自动缩放技术。
✅ 明智地选择托管
选择能够提供可扩展解决方案的托管服务提供商，以应对不断增长的流量和客户需求。请注意诸如负载平衡、自动缩放以及按需灵活分配更多资源等功能。
确保托管服务提供商能够满足您 API 的性能需求，尤其是在需求高峰期。此外，如果适合您的业务需求，可以探索无服务器选项。
如何选择合适的 API 架构？
选择 API 架构取决于以下几个因素：
- 业务需求：分析需要通过 API 实现的业务目标，并了解应用程序的工作流程。
- 用例：首先要问的问题是为什么需要 API。确定不同的用例将有助于您更好地设计或选择 API 架构。
- 可扩展性：同样，了解业务需求和用例将有助于您设计可扩展且高性能的 API 架构。
- 开发者体验：确保 API 架构易于理解，以便新的开发人员可以轻松上手，而不会遇到任何麻烦。
- 安全性：安全性可能是 API 架构最重要的方面。确保您的 API 架构足够安全，并符合相关的隐私法规。
接下来，我们将探索一些学习资源，以提高您的 API 架构设计技能。
学习资源
#1. 掌握 API 架构：设计、操作和发展基于 API 的系统
本书将帮助您学习 API 的基本知识，并探索设计、构建和测试 API 的实用方法。
它还将教您如何操作、配置和部署 API 系统。这本书涵盖了从 API 网关、服务网格、安全性、TLS 和 OAuth2 到不断发展的现有系统等所有内容。
#2. 软件架构：REST API 设计 – 完整指南
如果您对学习 RESTful API 及其设计方式感兴趣，那么本软件架构课程非常适合您。
它涵盖了身份验证、授权、记录 REST API 以及各种性能优化技术。它的优点是它涵盖了 HTTP 基础知识和 Postman API 测试工具。
#3. REST API 设计、开发和管理
本课程重点介绍了 Swagger、Apigee 和 Mulesoft 等各种 API 管理平台的教程。本课程面向那些想要探索 REST API 的应用程序并对构建它们感兴趣的人。
#4. 设计 RESTful API：从头开始学习设计 API
从头开始创建 REST API 是您将从本课程中学习到的关于 RESTful API 设计的内容。请求、响应、API 设计和操作是涵盖的一些有用的主题。如果您是仍在学习 REST 基础知识的初学者，那么这个课程值得您尝试。
最后的话
您可以根据您的业务目标和技术目标，综合考虑集成需求、性能考虑、安全要求以及未来的可伸缩性和可扩展性，选择最佳的 API 架构。
接下来，使用这些课程和资源开启您的软件测试之旅。