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Api Design
ASecurityREST API 设计模式,包括资源命名、状态码、分页、过滤、错误响应、版本管理以及针对生产环境 API 的速率限制。
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- Added September 12, 2026
Works with
Security analysis
100/100Pro scans all 2 files and shows the line behind each finding
npx -y skills add lza6/Claude-code-cli-config --skill api-design --agent claude-codeAre you the author of Api Design?
Add the live security badge to your README. It updates with every re-scan.
[](https://www.skillsdirectory.com/skills/lza6-api-design)---
name: api-design
description: "REST API 设计模式,包括资源命名、状态码、分页、过滤、错误响应、版本管理以及针对生产环境 API 的速率限制。"
origin: ECC
---
# API 设计模式 (API Design Patterns)
设计一致且开发者友好的 REST API 的约定与最佳实践。
## 何时激活
- 设计新的 API 端点
- 评审现有的 API 契约
- 添加分页、过滤或排序功能
- 为 API 实现错误处理
- 规划 API 版本管理策略
- 构建面向公众或合作伙伴的 API
## 资源设计 (Resource Design)
### URL 结构
```
# 资源应为名词、复数、小写、中划线命名 (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
# 用于表示关系的子资源
GET /api/v1/users/:id/orders
POST /api/v1/users/:id/orders
# 无法映射到 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
```
# 建议做法 (GOOD)
/api/v1/team-members # 多单词资源使用中划线命名
/api/v1/orders?status=active # 使用查询参数进行过滤
/api/v1/users/123/orders # 使用嵌套资源表示归属关系
# 错误做法 (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 中使用下划线命名 (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
| 方法 | 幂等性 | 安全性 | 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 |
*通过合理的实现,PATCH 也可以做到幂等。
### 状态码参考
```
# 成功 (Success)
200 OK — GET, PUT, PATCH(包含响应体)
201 Created — POST(应包含 Location 响应头)
204 No Content — DELETE, PUT(无响应体)
# 客户端错误 (Client Errors)
400 Bad Request — 验证失败,JSON 格式错误
401 Unauthorized — 缺失或无效的身份认证
403 Forbidden — 已登录但无权访问
404 Not Found — 资源不存在
409 Conflict — 重复条目,状态冲突
422 Unprocessable Entity — 语义错误(JSON 合法但数据无效)
429 Too Many Requests — 超过速率限制
# 服务器错误 (Server Errors)
500 Internal Server Error — 意外错误(绝不能泄露详细堆栈)
502 Bad Gateway — 上游服务失败
503 Service Unavailable — 临时过载,应包含 Retry-After
```
### 常见错误
```
# 错误做法:所有响应都返回 200
{ "status": 200, "success": false, "error": "Not found" }
# 建议做法:按语义使用 HTTP 状态码
HTTP/1.1 404 Not Found
{ "error": { "code": "not_found", "message": "用户不存在" } }
# 错误做法:针对验证错误返回 500
# 建议做法:返回 400 或 422,并包含具体的字段级错误详情
# 错误做法:针对已创建的资源返回 200
# 建议做法:返回 201 并附带 Location 响应头
HTTP/1.1 201 Created
Location: /api/v1/users/abc-123
```
## 响应格式
### 成功响应
```json
{
"data": {
"id": "abc-123",
"email": "alice@example.com",
"name": "Alice",
"created_at": "2025-01-15T10:30:00Z"
}
}
```
### 集合响应(带分页)
```json
{
"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
```json
{
"error": {
"code": "validation_error",
"message": "请求验证失败",
"details": [
{
"field": "email",
"message": "必须是有效的电子邮件地址",
"code": "invalid_format"
},
{
"field": "age",
"message": "必须介于 0 到 150 之间",
"code": "out_of_range"
}
]
}
}
```
### 响应封装变体
```typescript
// 选项 A:使用 data 外层封装(推荐用于公众 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(更简单,常用于内部 API)
// 成功:直接返回资源对象
// 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
# 实现参考
SELECT * FROM users
ORDER BY created_at DESC
LIMIT 20 OFFSET 20;
```
**优点**:实现简单,支持“跳转到第 N 页”。
**缺点**:大偏移量下性能差 (OFFSET 100000),在有并发插入时结果不一致。
### 基于游标 (Cursor-Based) —— 可扩展
```
GET /api/v1/users?cursor=eyJpZCI6MTIzfQ&limit=20
# 实现参考
SELECT * FROM users
WHERE id > :cursor_id
ORDER BY id ASC
LIMIT 21; -- 多取一个以判断是否有下一页 (has_next)
```
```json
{
"data": [...],
"meta": {
"has_next": true,
"next_cursor": "eyJpZCI6MTQzfQ"
}
}
```
**优点**:无论位置多深性能都保持一致,在有并发插入时依然稳定。
**缺点**:无法跳转到任意页,游标内容是不透明的。
### 如何选择分页方式
| 使用场景 | 分页类型 |
|----------|----------------|
| 管理后台、小数据集 (<10K) | 偏移量 (Offset) |
| 无限滚动、Feed 流、大数据集 | 游标 (Cursor) |
| 公众 API | 游标 (默认) 配合 偏移量 (可选) |
| 搜索结果 | 偏移量 (用户期望看到页码) |
## 过滤、排序与搜索
### 过滤 (Filtering)
```
# 简单相等
GET /api/v1/orders?status=active&customer_id=abc-123
# 比较操作符(使用括号标记法)
GET /api/v1/products?price[gte]=10&price[lte]=100
GET /api/v1/orders?created_at[after]=2025-01-01
# 多值过滤(逗号分隔)
GET /api/v1/products?category=electronics,clothing
# 嵌套字段(点号标记法)
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
```
# 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)
```
# 仅返回指定字段(减小传输负载)
GET /api/v1/users?fields=id,name,email
GET /api/v1/orders?fields=id,total,status&include=customer.name
```
## 身份认证与授权
### 基于令牌的认证
```
# Authorization 响应头中的 Bearer 令牌
GET /api/v1/users
Authorization: Bearer eyJhbGciOiJIUzI1NiIs...
# API 密钥(用于服务间调用)
GET /api/v1/data
X-API-Key: sk_live_abc123
```
### 授权模式 (Authorization Patterns)
```typescript
// 资源级:检查归属权
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 });
});
// 角色级:检查权限
app.delete("/api/v1/users/:id", requireRole("admin"), async (req, res) => {
await User.delete(req.params.id);
return res.status(204).send();
});
```
## 速率限制 (Rate Limiting)
### 响应头
```
HTTP/1.1 200 OK
X-RateLimit-Limit: 100
X-RateLimit-Remaining: 95
X-RateLimit-Reset: 1640000000
# 超过限制时
HTTP/1.1 429 Too Many Requests
Retry-After: 60
{
"error": {
"code": "rate_limit_exceeded",
"message": "已超过速率限制。请在 60 秒后重试。"
}
}
```
### 速率限制分级
| 等级 | 限制 | 窗口 | 使用场景 |
|------|-------|--------|----------|
| 匿名用户 | 30/min | 按 IP | 公共端点 |
| 已登录用户 | 100/min | 按用户 | 标准 API 访问 |
| 高级用户 | 1000/min | 按 API 密钥 | 付费 API 套餐 |
| 内部服务 | 10000/min | 按服务 | 服务间调用 |
## 版本管理 (Versioning)
### URL 路径版本(推荐)
```
/api/v1/users
/api/v2/users
```
**优点**:显式、易于路由、可缓存。
**缺点**:版本升级时 URL 会变。
### 响应头版本
```
GET /api/users
Accept: application/vnd.myapp.v2+json
```
**优点**:URL 保持整洁。
**缺点**:测试较难,容易遗忘。
### 版本管理策略
```
1. 以 /api/v1/ 开始 —— 在确实需要之前不要进行版本升级。
2. 最多维护 2 个活跃版本(当前版本 + 上一个版本)。
3. 弃用时间线:
- 公布弃用计划(公众 API 建议提前 6 个月通知)
- 添加 Sunset 响应头:Sunset: Sat, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT
- 在 Sunset 日期之后返回 410 Gone
4. 非破坏性变更不需要新版本:
- 在响应中添加新字段
- 添加新的可选查询参数
- 添加新的端点
5. 破坏性变更必须使用新版本:
- 移除或重命名字段
- 更改字段类型
- 更改 URL 结构
- 更改认证方式
```
## 实现模式示例
### TypeScript (Next.js API 路由)
```typescript
import { z } from "zod";
import { NextRequest, NextResponse } from "next/server";
const createUserSchema = z.object({
email: z.string().email(),
name: z.string().min(1).max(100),
});
export async function POST(req: NextRequest) {
const body = await req.json();
const parsed = createUserSchema.safeParse(body);
if (!parsed.success) {
return NextResponse.json({
error: {
code: "validation_error",
message: "请求验证失败",
details: parsed.error.issues.map(i => ({
field: i.path.join("."),
message: i.message,
code: i.code,
})),
},
}, { status: 422 });
}
const user = await createUser(parsed.data);
return NextResponse.json(
{ data: user },
{
status: 201,
headers: { Location: `/api/v1/users/${user.id}` },
},
);
}
```
### Python (Django REST Framework)
```python
from rest_framework import serializers, viewsets, status
from rest_framework.response import Response
class CreateUserSerializer(serializers.Serializer):
email = serializers.EmailField()
name = serializers.CharField(max_length=100)
class UserSerializer(serializers.ModelSerializer):
class Meta:
model = User
fields = ["id", "email", "name", "created_at"]
class UserViewSet(viewsets.ModelViewSet):
serializer_class = UserSerializer
permission_classes = [IsAuthenticated]
def get_serializer_class(self):
if self.action == "create":
return CreateUserSerializer
return UserSerializer
def create(self, request):
serializer = CreateUserSerializer(data=request.data)
serializer.is_valid(raise_exception=True)
user = UserService.create(**serializer.validated_data)
return Response(
{"data": UserSerializer(user).data},
status=status.HTTP_201_CREATED,
headers={"Location": f"/api/v1/users/{user.id}"},
)
```
### Go (net/http)
```go
func (h *UserHandler) CreateUser(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
var req CreateUserRequest
if err := json.NewDecoder(r.Body).Decode(&req); err != nil {
writeError(w, http.StatusBadRequest, "invalid_json", "无效的请求体")
return
}
if err := req.Validate(); err != nil {
writeError(w, http.StatusUnprocessableEntity, "validation_error", err.Error())
return
}
user, err := h.service.Create(r.Context(), req)
if err != nil {
switch {
case errors.Is(err, domain.ErrEmailTaken):
writeError(w, http.StatusConflict, "email_taken", "该电子邮件已被注册")
default:
writeError(w, http.StatusInternalServerError, "internal_error", "内部错误")
}
return
}
w.Header().Set("Location", fmt.Sprintf("/api/v1/users/%s", user.ID))
writeJSON(w, http.StatusCreated, map[string]any{"data": user})
}
```
## API 设计检查清单
在发布新端点之前:
- [ ] 资源 URL 遵循命名规范(复数、中划线命名、无动词)
- [ ] 使用了正确的 HTTP 方法(读操作用 GET,创建用 POST 等)
- [ ] 返回了恰当的状态码(不要所有响应都返回 200)
- [ ] 输入数据通过了模式 (Schema) 验证 (Zod, Pydantic, Bean Validation 等)
- [ ] 错误响应遵循包含代码 (Code) 和消息 (Message) 的标准格式
- [ ] 列表端点实现了分页(游标或偏移量)
- [ ] 需要身份认证(或已明确标记为公共端点)
- [ ] 检查了授权逻辑(用户只能访问自己的资源)
- [ ] 配置了速率限制
- [ ] 响应中未泄露内部细节(如堆栈跟踪、SQL 错误)
- [ ] 命名与现有端点保持一致(全驼峰 camelCase 或 下划线 snake_case)
- [ ] 已编写文档(更新了 OpenAPI/Swagger 规范)
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