API 設計模式

API 設計模式 是做什麼的？

規範與最佳實踐，用於設計一致且對開發者友善的 REST API。

何時啟用

• 設計新的 API 端點
• 審查現有的 API 合約
• 新增分頁、篩選或排序功能
• 為 API 實作錯誤處理
• 規劃 API 版本控制策略
• 建置面向公眾或合作夥伴的 API

資源設計

URL 結構

# 資源使用名詞、複數、小寫、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

# 子資源表示關聯
GET    /api/v1/users/:id/orders
POST   /api/v1/users/:id/orders

# 非 CRUD 操作（謹慎使用動詞）
POST   /api/v1/orders/:id/cancel
POST   /api/v1/auth/login
POST   /api/v1/auth/refresh

命名規則

# 良好
/api/v1/team-members          # 多詞資源使用 kebab-case
/api/v1/orders?status=active  # 使用查詢參數進行篩選
/api/v1/users/123/orders      # 巢狀資源表示擁有權

# 不良
/api/v1/getUsers              # URL 中包含動詞
/api/v1/user                  # 使用單數（應使用複數）
/api/v1/team_members          # URL 中使用 snake_case
/api/v1/users/123/getOrders   # 巢狀資源中使用動詞

HTTP 方法與狀態碼

方法語意

方法	幂等性	安全性	用途
GET	是	是	取得資源
POST	否	否	建立資源、觸發動作
PUT	是	否	完整取代資源
PATCH	否*	否	部分更新資源
DELETE	是	否	移除資源

*透過適當實作可使 PATCH 具有幂等性

狀態碼參考

# 成功
200 OK                    — GET、PUT、PATCH（包含回應主體）
201 Created               — POST（包含 Location 標頭）
204 No Content            — DELETE、PUT（無回應主體）

# 用戶端錯誤
400 Bad Request           — 驗證失敗、JSON 格式錯誤
401 Unauthorized          — 缺少或無效的驗證
403 Forbidden             — 已驗證但未經授權
404 Not Found             — 資源不存在
409 Conflict              — 重複輸入、狀態衝突
422 Unprocessable Entity  — 語意無效（JSON 有效但資料錯誤）
429 Too Many Requests     — 超出速率限制

# 伺服器錯誤
500 Internal Server Error — 非預期錯誤（絕不暴露詳細資訊）
502 Bad Gateway           — 上游服務失敗
503 Service Unavailable   — 暫時性超載，包含 Retry-After 標頭

常見錯誤

# 不良：全部使用 200
{ "status": 200, "success": false, "error": "Not found" }

# 良好：根據語意使用 HTTP 狀態碼
HTTP/1.1 404 Not Found
{ "error": { "code": "not_found", "message": "User not found" } }

# 不良：驗證錯誤使用 500
# 良好：使用 400 或 422 並提供欄位層級細節

# 不良：已建立的資源使用 200
# 良好：使用 201 並包含 Location 標頭
HTTP/1.1 201 Created
Location: /api/v1/users/abc-123

回應格式

成功回應

{
  "data": {
    "id": "abc-123",
    "email": "[email protected]",
    "name": "Alice",
    "created_at": "2025-01-15T10:30:00Z"
  }
}

集合回應（含分頁）

{
  "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"
  }
}

錯誤回應

{
  "error": {
    "code": "validation_error",
    "message": "Request validation failed",
    "details": [
      {
        "field": "email",
        "message": "Must be a valid email address",
        "code": "invalid_format"
      },
      {
        "field": "age",
        "message": "Must be between 0 and 150",
        "code": "out_of_range"
      }
    ]
  }
}

回應封裝變體

// 選項 A：使用資料包裝器（建議用於公開 API）
interface ApiResponse<T> {
  data: T;
  meta?: PaginationMeta;
  links?: PaginationLinks;
}

interface ApiError {
  error: {
    code: string;
    message: string;
    details?: FieldError[];
  };
}

// 選項 B：扁平回應（較簡單，常用於內部 API）
// 成功：直接回傳資源
// 錯誤：回傳錯誤物件
// 透過 HTTP 狀態碼區分

分頁

偏移量分頁（簡單）

GET /api/v1/users?page=2&per_page=20

# 實作方式
SELECT * FROM users
ORDER BY created_at DESC
LIMIT 20 OFFSET 20;

優點： 易於實作，支援「跳轉到第 N 頁」 缺點： 大型偏移量時效能緩慢（OFFSET 100000），並行插入時不一致

游標分頁（可擴展）

GET /api/v1/users?cursor=eyJpZCI6MTIzfQ&limit=20

# 實作方式
SELECT * FROM users
WHERE id > :cursor_id
ORDER BY id ASC
LIMIT 21;  -- 多取得一筆以判斷 has_next

{
  "data": [...],
  "meta": {
    "has_next": true,
    "next_cursor": "eyJpZCI6MTQzfQ"
  }
}

優點： 無論位置如何效能一致，並行插入時穩定 缺點： 無法跳轉到任意頁面，游標為不透明

何時使用哪一種

使用情境	分頁類型
管理儀表板、小型資料集 (<10K)	偏移量
無限滾動、動態消息、大型資料集	游標
公開 API	游標（預設）搭配偏移量（選用）
搜尋結果	偏移量（用戶期望頁碼）

篩選、排序與搜尋

篩選

# 簡單相等
GET /api/v1/orders?status=active&customer_id=abc-123

# 比較運算子（使用括號標記法）
GET /api/v1/products?price[gte]=10&price[lte]=100
GET /api/v1/orders?created_at[after]=2025-01-01

# 多個值（以逗號分隔）
GET /api/v1/products?category=electronics,clothing

# 巢狀欄位（點標記法）
GET /api/v1/orders?customer.country=US

排序

# 單一欄位（前綴 - 表示降冪）
GET /api/v1/products?sort=-created_at

# 多個欄位（以逗號分隔）
GET /api/v1/products?sort=-featured,price,-created_at

全文搜尋

# 搜尋查詢參數
GET /api/v1/products?q=wireless+headphones

# 特定欄位搜尋
GET /api/v1/users?email=alice

稀疏欄位選擇

# 僅回傳指定欄位（減少資料傳輸量）
GET /api/v1/users?fields=id,name,email
GET /api/v1/orders?fields=id,total,status&include=customer.name

驗證與授權

基於令牌的驗證

# 在 Authorization 標頭中使用 Bearer 令牌
GET /api/v1/users
Authorization: Bearer eyJhbGciOiJIUzI1NiIs...

# API 金鑰（適用於伺服器對伺服器通訊）
GET /api/v1/data
X-API-Key: sk_live_abc123

授權模式

// 資源層級：檢查擁有權
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 });
});

// 角色基礎：檢查權限
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

標頭

HTTP/1.1 200 OK
X-RateLimit-Limit: 100
X-RateLimit-Remaining: 95
X-RateLimit-Reset: 1640000000

# 超過限制時
HTTP/1.1 429 Too Many Requests
Retry-After: 60
{
  "error": {
    "code": "rate_limit_exceeded",
    "message": "Rate limit exceeded. Try again in 60 seconds."
  }
}

速率限制層級

層級	限制	時間窗口	使用情境
匿名	30/分鐘	每 IP	公開端點
已驗證	100/分鐘	每個用戶	標準 API 存取
高級	1000/分鐘	每個 API 金鑰	付費 API 方案
內部	10000/分鐘	每個服務	服務對服務通訊

版本控制

URL 路徑版本控制（建議使用）

/api/v1/users
/api/v2/users

優點： 明確、易於路由、可快取 缺點： 版本間的 URL 會變更

標頭版本控制

GET /api/users
Accept: application/vnd.myapp.v2+json

優點： URL 簡潔 缺點： 較難測試、容易遺忘

版本控制策略

1. 從 /api/v1/ 開始 — 直到需要時才進行版本控制
2. 最多維護 2 個活躍版本（目前 + 前一個）
3. 棄用時間表：
   - 宣布棄用（公開 API 至少提前 6 個月通知）
   - 新增 Sunset 標頭：Sunset: Sat, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT
   - 超過截止日期後回傳 410 Gone
4. 非中斷性變更不需要新版本：
   - 在回應中新增欄位
   - 新增選用查詢參數
   - 新增端點
5. 中斷性變更需要新版本：
   - 移除或重新命名欄位
   - 變更欄位類型
   - 變更 URL 結構
   - 變更驗證方法

實作模式

TypeScript（Next.js API 路由）

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: "Request validation failed",
        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）

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）

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", "Invalid request body")
        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", "Email already registered")
        default:
            writeError(w, http.StatusInternalServerError, "internal_error", "Internal error")
        }
        return
    }

    w.Header().Set("Location", fmt.Sprintf("/api/v1/users/%s", user.ID))
    writeJSON(w, http.StatusCreated, map[string]any{"data": user})
}

API 設計檢查清單

在上線新端點前：

• 資源 URL 遵循命名慣例（複數、kebab-case、無動詞）
• 使用正確的 HTTP 方法（讀取用 GET、建立用 POST 等）
• 回傳適當的狀態碼（不全用 200）
• 使用綱要驗證輸入（Zod、Pydantic、Bean Validation）
• 錯誤回應遵循標準格式，包含代碼與訊息
• 對列表端點實作分頁（游標或偏移量）
• 需要驗證（或明確標記為公開）
• 檢查授權（用戶只能存取自己的資源）
• 已設定速率限制
• 回應不洩漏內部細節（堆疊追蹤、SQL 錯誤）
• 與現有端點命名一致（camelCase 對比 snake_case）
• 已撰寫文件（更新 OpenAPI/Swagger 規格）