Backend/api Development

后端 API 开发方法论

API 契约管理

契约来源

实现 API 前，必须阅读 architecture.md §5（API 设计），获取：

• API 规范（RESTful/GraphQL）
• 接口列表（方法、路径、描述、认证要求）
• 请求/响应格式约定
• 错误码规范

契约遵守原则

1. 严格实现：API 端点的方法、路径、参数必须与 architecture.md §5 一致
2. 响应格式：遵循统一的成功/错误响应结构
3. 偏差记录：如需偏离契约，必须在输出报告中标注原因
4. 类型导出：将请求/响应类型导出到共享文件，供前端引用

RESTful API 设计

资源命名规范

统一响应格式

成功响应：

{
  "success": true,
  "data": { ... },
  "message": "Operation successful"
}

错误响应：

{
  "success": false,
  "error": {
    "code": "VALIDATION_ERROR",
    "message": "Invalid input data",
    "details": [
      { "field": "email", "message": "Invalid email format" }
    ]
  }
}

分页规范

请求参数：

GET /api/users?page=1&pageSize=20&sortBy=createdAt&order=desc

响应格式：

{
  "success": true,
  "data": {
    "items": [...],
    "pagination": {
      "page": 1,
      "pageSize": 20,
      "total": 100,
      "totalPages": 5
    }
  }
}

请求验证

输入验证层级

1. 路由层：验证路径参数和查询参数
2. 中间件层：验证请求体格式和必填字段
3. Service 层：验证业务规则

验证示例

// 使用验证库（如 Zod、Joi、class-validator）
import { z } from 'zod';

const CreateUserSchema = z.object({
  name: z.string().min(1).max(100),
  email: z.string().email(),
  age: z.number().int().min(0).max(150).optional(),
});

// 在路由处理器中验证
app.post('/api/users', async (req, res) => {
  try {
    const validatedData = CreateUserSchema.parse(req.body);
    const user = await userService.create(validatedData);
    res.json({ success: true, data: user });
  } catch (error) {
    if (error instanceof z.ZodError) {
      res.status(400).json({
        success: false,
        error: {
          code: 'VALIDATION_ERROR',
          message: 'Invalid input data',
          details: error.errors,
        },
      });
    }
  }
});

常见验证规则

• 必填字段：确保关键字段存在
• 类型检查：字符串、数字、布尔值、日期
• 格式验证：邮箱、URL、手机号、UUID
• 范围限制：最小/最大长度、数值范围
• 业务规则：唯一性、外键存在性

错误处理

错误分类

统一错误处理中间件

// errorHandler.ts
export function errorHandler(err: Error, req: Request, res: Response, next: NextFunction) {
  console.error(err);
  
  if (err instanceof ValidationError) {
    return res.status(400).json({
      success: false,
      error: {
        code: 'VALIDATION_ERROR',
        message: err.message,
        details: err.details,
      },
    });
  }
  
  if (err instanceof NotFoundError) {
    return res.status(404).json({
      success: false,
      error: {
        code: 'NOT_FOUND',
        message: err.message,
      },
    });
  }
  
  // 默认 500 错误
  res.status(500).json({
    success: false,
    error: {
      code: 'INTERNAL_ERROR',
      message: 'An unexpected error occurred',
    },
  });
}

安全实现

认证（Authentication）

JWT Token 示例：

import jwt from 'jsonwebtoken';

// 生成 Token
export function generateToken(userId: string): string {
  return jwt.sign({ userId }, process.env.JWT_SECRET!, {
    expiresIn: '7d',
  });
}

// 验证 Token 中间件
export function authMiddleware(req: Request, res: Response, next: NextFunction) {
  const token = req.headers.authorization?.replace('Bearer ', '');
  
  if (!token) {
    return res.status(401).json({
      success: false,
      error: { code: 'UNAUTHORIZED', message: 'No token provided' },
    });
  }
  
  try {
    const decoded = jwt.verify(token, process.env.JWT_SECRET!);
    req.user = decoded;
    next();
  } catch (error) {
    res.status(401).json({
      success: false,
      error: { code: 'UNAUTHORIZED', message: 'Invalid token' },
    });
  }
}

授权（Authorization）

基于角色的访问控制（RBAC）：

export function requireRole(...roles: string[]) {
  return (req: Request, res: Response, next: NextFunction) => {
    if (!req.user || !roles.includes(req.user.role)) {
      return res.status(403).json({
        success: false,
        error: { code: 'FORBIDDEN', message: 'Insufficient permissions' },
      });
    }
    next();
  };
}

// 使用
app.delete('/api/users/:id', authMiddleware, requireRole('admin'), deleteUser);

输入消毒

• SQL 注入防护：使用参数化查询或 ORM
• XSS 防护：转义用户输入，使用 Content Security Policy
• CSRF 防护：使用 CSRF Token
• 文件上传：验证文件类型和大小

速率限制

import rateLimit from 'express-rate-limit';

const limiter = rateLimit({
  windowMs: 15 * 60 * 1000, // 15 分钟
  max: 100, // 最多 100 个请求
  message: 'Too many requests, please try again later',
});

app.use('/api/', limiter);

分层架构

Controller 层

职责：处理 HTTP 请求和响应

// controllers/userController.ts
export class UserController {
  async getUser(req: Request, res: Response) {
    try {
      const user = await userService.getById(req.params.id);
      res.json({ success: true, data: user });
    } catch (error) {
      next(error);
    }
  }
  
  async createUser(req: Request, res: Response) {
    const validatedData = CreateUserSchema.parse(req.body);
    const user = await userService.create(validatedData);
    res.status(201).json({ success: true, data: user });
  }
}

Service 层

职责：业务逻辑封装

// services/userService.ts
export class UserService {
  async getById(id: string): Promise<User> {
    const user = await userRepository.findById(id);
    if (!user) {
      throw new NotFoundError('User not found');
    }
    return user;
  }
  
  async create(data: CreateUserDto): Promise<User> {
    // 检查邮箱唯一性
    const existing = await userRepository.findByEmail(data.email);
    if (existing) {
      throw new ConflictError('Email already exists');
    }
    
    // 创建用户
    return userRepository.create(data);
  }
}

Repository 层

职责：数据库操作

// repositories/userRepository.ts
export class UserRepository {
  async findById(id: string): Promise<User | null> {
    return db.user.findUnique({ where: { id } });
  }
  
  async findByEmail(email: string): Promise<User | null> {
    return db.user.findUnique({ where: { email } });
  }
  
  async create(data: CreateUserDto): Promise<User> {
    return db.user.create({ data });
  }
}

日志记录

日志级别

日志示例

import winston from 'winston';

const logger = winston.createLogger({
  level: 'info',
  format: winston.format.json(),
  transports: [
    new winston.transports.File({ filename: 'error.log', level: 'error' }),
    new winston.transports.File({ filename: 'combined.log' }),
  ],
});

// 使用
logger.info('User created', { userId: user.id, email: user.email });
logger.error('Database connection failed', { error: err.message });

性能优化

数据库查询优化

• 使用索引加速查询
• 避免 N+1 查询问题
• 使用连接（JOIN）代替多次查询
• 分页查询大数据集

缓存策略

import Redis from 'ioredis';

const redis = new Redis();

async function getUserWithCache(id: string): Promise<User> {
  // 尝试从缓存获取
  const cached = await redis.get(`user:${id}`);
  if (cached) {
    return JSON.parse(cached);
  }
  
  // 从数据库获取
  const user = await userRepository.findById(id);
  
  // 写入缓存（5 分钟过期）
  await redis.setex(`user:${id}`, 300, JSON.stringify(user));
  
  return user;
}

连接池管理

• 配置合理的数据库连接池大小
• 及时释放连接
• 监控连接池使用情况

实现检查清单

实现 API 前：

• 阅读 architecture.md §5 API 设计
• 确认请求/响应格式约定
• 确认认证和授权方案
• 探索项目现有代码模式

实现 API 后：

• API 端点符合契约定义
• 实现请求验证
• 实现统一错误处理
• 添加认证和授权
• 编写单元测试（Service 层）
• 编写集成测试（API 端点）
• 编写 E2E 测试（完整流程）
• 添加日志记录
• 代码通过 Lint 检查