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从达标到卓越 —— API 设计之道

摘要: 新技术层出不穷,长江后浪推前浪。在浪潮褪去后,能留下来的,是一些经典的设计思想。 在前端界,以前有远近闻名的 jQuery,近来有声名鹊起的 Vue.js。这两者叫好又叫座的原因固然有很多,但是其中有一个共同特质不可忽视,那便是它们的 API 设计 非常优雅。 因此这次我想来谈个大课题 —— API 设计之道。 ******

图片描述

新技术层出不穷,长江后浪推前浪。在浪潮褪去后,能留下来的,是一些经典的设计思想。

在前端界,以前有远近闻名的 jQuery,近来有声名鹊起的 Vue.js。这两者叫好又叫座的原因固然有很多,但是其中有一个共同特质不可忽视,那便是它们的 API 设计 非常优雅。

因此这次我想来谈个大课题 —— API 设计之道。

讨论内容的定义域
本文并不是《jQuery API 赏析》,当我们谈论 API 的设计时,不只局限于讨论「某个框架应该如何设计暴露出来的方法」。作为程序世界分治复杂逻辑的基本协作手段,广义的 API 设计涉及到我们日常开发中的方方面面。

最常见的 API 暴露途径是函数声明(Function Signature),以及属性字段(Attributes);而当我们涉及到前后端 IO 时,则需要关注通信接口的数据结构(JSON Schema);如果还有异步的通信,那么事件(Events)或消息(Message)如何设计也是个问题;甚至,依赖一个包(Package)的时候,包名本身就是接口,你是否也曾碰到过一个奇葩的包名而吐槽半天?

总之,「API 设计」不只关乎到框架或库的设计者,它和每个开发者息息相关。

提纲挈领
有一个核心问题是,我们如何评判一个 API 的设计算「好」?在我看来,一言以蔽之,易用。

那「易用」又是什么呢?我的理解是,只要能够足够接近人类的日常语言和思维,并且不需要引发额外的大脑思考,那就是易用。

Don’t make me think.
具体地,我根据这些年来碰到的大量(反面和正面)案例,归纳出以下这些要点。按照要求从低到高的顺序如下:

达标:词法和语法
正确拼写
准确用词
注意单复数
不要搞错词性
处理缩写
用对时态和语态
进阶:语义和可用性
单一职责
避免副作用
合理设计函数参数
合理运用函数重载
使返回值可预期
固化术语表
遵循一致的 API 风格
卓越:系统性和大局观
版本控制
确保向下兼容
设计扩展机制
控制 API 的抽象级别
收敛 API 集
发散 API 集
制定 API 的支持策略
(本文主要以 JavaScript 作为语言示例。)

达标:词法和语法
高级语言和自然语言(英语)其实相差无几,因此正确地使用(英语的)词法和语法是程序员最基本的素养。而涉及到 API 这种供用户调用的代码时,则尤其重要。

但事实上,由于亚洲地区对英语的掌握能力普遍一般……所以现实状况并不乐观 —— 如果以正确使用词法和语法作为达标的门槛,很多 API 都没能达标。

正确拼写
正确地拼写一个单词是底线,这一点无需赘述。然而 API 中的各种错别字现象仍屡见不鲜,即使是在我们阿里这样的大公司内。

曾经有某个 JSON 接口(mtop)返回这样一组店铺数据,以在前端模板中渲染:

// json
[
{
“shopBottom”: {
“isTmall”: “false”,
“shopLevel”: “916”,
“shopLeveImg”: “//xxx.jpg”
}
}
]
乍一看平淡无奇,结果我调试了小半天都没能渲染出店铺的「店铺等级标识图片」,即 shopLevelImg 字段。问题到底出在了哪里?

眼细的朋友可能已经发现,接口给的字段名是 shopLeveImg,少了一个 l,而在其后字母 I 的光辉照耀下,肉眼很难分辨出这个细节问题。

拼错单词的问题真的是太普遍了,再比如:

某个叫做 toast 的库,package.json 中的 name 写成了 taost。导致在 npm 中没能找到这个包。
某个跑马灯组件,工厂方法中的一个属性错将 panel 写成了 pannel。导致以正确的属性名初始化时代码跑不起来。
某个 url(www.ruanyifeng.com/blog/2017/01/entainment.html)中错将 entertainment 写成了 entainment……这倒没什么大影响,只是 url 发布后就改不了了,留下了错别字不好看。
……
注意到,这些拼写错误经常出现在 字符串 的场景中。不同于变量名,IDE 无法检查字符串中的单词是否科学、是否和一些变量名一致,因此,我们在对待一些需要公开出去的 API 时,需要尤其注意这方面的问题;另一方面,更认真地注意 IDE 的 typo 提示(单词拼写错误提示),也会对我们产生很大帮助。

准确用词
我们知道,中英文单词的含义并非一一对应,有时一个中文意思可以用不同的英文单词来解释,这时我们需要选择使用恰当的准确的词来描述。

比如中文的「消息」可以翻译为 message、notification、news 等。虽然这几个不同的单词都可以有「消息」的意思,但它们在用法和语境场景上存在着细微差异:

message:一般指双方通信的消息,是内容载体。而且经常有来有往、成对出现。比如 postMessage() 和 receiveMessage()。
notification:经常用于那种比较短小的通知,现在甚至专指 iOS / Android 那样的通知消息。比如 new NotificationManager()。
news:内容较长的新闻消息,比 notification 更重量级。比如 getTopNews()。
feed:自从 RSS 订阅时代出现的一个单词,现在 RSS 已经日薄西山,但是 feed 这个词被用在了更多的地方。其含义只可意会不可言传。比如 fetchWeitaoFeeds()。
所以,即使中文意思大体相近,也要准确地用词,从而让读者更易理解 API 的作用和 上下文场景。

有一个正面案例,是关于 React 的。(在未使用 ES2015 的)React 中,有两个方法叫做:

React.createClass({
getDefaultProps: function() {
// return a dictionary
},
getInitialState: function() {
// return a dictionary either
}
});
它们的作用都是用来定义初始化的组件信息,返回值的类型也都一样,但是在方法名上却分别用了 default 和 initial 来修饰,为什么不统一为一个呢?

原因和 React 的机制有关:

props 是指 Element 的属性,要么是不存在某个属性值后来为它赋值,要么是存在属性的默认值后来将其覆盖。所以这种行为,default 是合理的修饰词。
state 是整个 Component 状态机中的某一个特定状态,既然描述为了状态机,那么状态和状态之间是互相切换的关系。所以对于初始状态,用 initial 来修饰。
就这么个小小的细节,就可一瞥 React 本身的机制,足以体现 API 设计者的智慧。

另外,最近我还碰到了这样一组事件 API:

// event name 1
page.emit(‘pageShowModal’);

// event name 2
page.emit(‘pageCloseModal’);
这两个事件显然是一对正反义的动作,在上述案例中,表示「显示窗口」时使用了 show,表示「关闭窗口」时使用了 close,这都是非常直觉化的直译。而事实上,成对出现的词应该是:show & hide、open & close。

因此这里必须强调:成对出现的正反义词不可混用。在程序世界经常成对出现的词还有:

in & out
on & off
previous & next
forward & backward
success & failure

总之,我们可以试着扩充英语的词汇量,使用合适的词,这对我们准确描述 API 有很大的帮助。

注意单复数
所有涉及到诸如数组(Array)、集合(Collection)、列表(List)这样的数据结构,在命名时都要使用复数形式:

var shopItems = [
// …
];

export function getShopItems() {
// return an array
}

// fail
export function getShopItem() {
// unless you really return a non-array
}
现实往往出人意表地糟糕,前不久刚改一个项目,我就碰到了这样的写法:

class MarketFloor extends Component {
state = {
item: [
{}
]
};
}
这里的 item 实为一个数组,即使它内部只有一个成员。因此应该命名为 items 或 itemList,无论如何,不应该是表示单数的 item。

同时要注意,在复数的风格上保持一致,要么所有都是 -s,要么所有都是 -list。

反过来,我们在涉及到诸如字典(Dictionary)、表(Map)的时候,不要使用复数!

// fail
var EVENT_MAPS = {
MODAL_WILL_SHOW: ‘modalWillShow’,
MODAL_WILL_HIDE: ‘modalWillHide’,
// …
};
虽然这个数据结构看上去由很多 key-value 对组成,是个类似于集合的存在,但是「map」本身已经包含了这层意思,不需要再用复数去修饰它。

不要搞错词性
另外一个容易犯的低级错误是搞错词性,即命名时拎不清名词、动词、形容词……

asyncFunc({
success: function() {},
fail: function() {}
});
success 算是一个在程序界出镜率很高的词了,但是有些同学会搞混,把它当做动词来用。在上述案例中,成对出现的单词其词性应该保持一致,这里应该写作 succeed 和 fail;当然,在这个语境中,最好遵从惯例,使用名词组合 success 和 failure。

这一对词全部的词性如下:

n. 名词:success, failure
v. 动词:succeed, fail
adj. 形容词:successful, failed(无形容词,以过去分词充当)
adv. 副词:successfully, fail to do sth.(无副词,以不定式充当)
注意到,如果有些词没有对应的词性,则考虑变通地采用其他形式来达到同样的意思。

所以,即使我们大部分人都知道:方法命名用动词、属性命名用名词、布尔值类型用形容词(或等价的表语),但由于对某些单词的词性不熟悉,也会导致最终的 API 命名有问题,这样的话就很尴尬了。

处理缩写
关于词法最后一个要注意的点是缩写。有时我们经常会纠结,首字母缩写词(acronym)如 DOM、SQL 是用大写还是小写,还是仅首字母大写,在驼峰格式中又该怎么办……

对于这个问题,简单不易混淆的做法是,首字母缩写词的所有字母均大写。(如果某个语言环境有明确的业界惯例,则遵循惯例。)

// before
export function getDomNode() {}

// after
export function getDOMNode() {}
在经典前端库 KISSY 的早期版本中,DOM 在 API 中都命名为 dom,驼峰下变为 Dom;而在后面的版本内统一写定为全大写的 DOM。

另外一种缩写的情况是对长单词简写(shortened word),如 btn (button)、chk (checkbox)、tpl (template)。这要视具体的语言规范 / 开发框架规范而定。如果什么都没定,也没业界惯例,那么把单词写全了总是不会错的。

用对时态和语态
由于我们在调用 API 时一般类似于「调用一条指令」,所以在语法上,一个函数命名是祈使句式,时态使用一般现在时。

但在某些情况下,我们需要使用其他时态(进行时、过去时、将来时)。比如,当我们涉及到 生命周期、事件节点。

在一些组件系统中,必然涉及到生命周期,我们来看一下 React 的 API 是怎么设计的:

export function componentWillMount() {}
export function componentDidMount() {}
export function componentWillUpdate() {}
export function componentDidUpdate() {}
export function componentWillUnmount() {}
React 划分了几个关键的生命周期节点(mount, update, unmount, …),以将来时和过去时描述这些节点片段,暴露 API。注意到一个小细节,React 采用了 componentDidMount 这种过去时风格,而没有使用 componentMounted,从而跟 componentWillMount 形成对照组,方便记忆。

同样地,当我们设计事件 API 时,也要考虑使用合适的时态,特别是希望提供精细的事件切面时。或者,引入 before、after 这样的介词来简化:

// will render
Component.on(‘beforeRender’, function() {});

// now rendering
Component.on(‘rendering’, function() {});

// has rendered
Component.on(‘afterRender’, function() {});
另一方面是关于语态,即选用主动语态和被动语态的问题。其实最好的原则就是 尽量避免使用被动语态。因为被动语态看起来会比较绕,不够直观,因此我们要将被动语态的 API 转换为主动语态。

写成代码即形如:

// passive voice, make me confused
object.beDoneSomethingBy(subject);

// active voice, much more clear now
subject.doSomething(object);
进阶:语义和可用性
说了那么多词法和语法的注意点,不过才是达标级别而已。确保 API 的可用性和语义才使 API 真正「可用」。

无论是友好的参数设置,还是让人甜蜜蜜的语法糖,都体现了程序员的人文关怀。

单一职责
单一职责是软件工程中一条著名的原则,然而知易行难,一是我们对于具体业务逻辑中「职责」的划分可能存在难度,二是部分同学仍没有养成贯彻此原则的习惯。

小到函数级别的 API,大到整个包,保持单一核心的职责都是很重要的一件事。

// fail
component.fetchDataAndRender(url, template);

// good
var data = component.fetchData(url);
component.render(data, template);
如上,将混杂在一个大坨函数中的两件独立事情拆分出去,保证函数(function)级别的职责单一。

更进一步地,(假设)fetchData 本身更适合用另一个类(class)来封装,则对原来的组件类 Component 再进行拆分,将不属于它的取数据职责也分离出去:

class DataManager {
fetchData(url) {}
}

class Component {
constructor() {
this.dataManager = new DataManager();
}
render(data, template) {}
}

// more code, less responsibility
var data = component.dataManager.fetchData(url);
component.render(data, template);
在文件(file)层面同样如此,一个文件只编写一个类,保证文件的职责单一(当然这对很多语言来说是天然的规则)。

最后,视具体的业务关联度而决定,是否将一簇文件做成一个包(package),或是拆成多个。

避免副作用
严格「无 副作用 的编程」几乎只出现在纯函数式程序中,现实中的 OOP 编程场景难免触及副作用。因此在这里所说的「避免副作用」主要指的是:

函数本身的运行稳定可预期。
函数的运行不对外部环境造成意料外的污染。
对于无副作用的纯函数而言,输入同样的参数,执行后总能得到同样的结果,这种幂等性使得一个函数无论在什么上下文中运行、运行多少次,最后的结果总是可预期的 —— 这让用户非常放心,不用关心函数逻辑的细节、考虑是否应该在某个特定的时机调用、记录调用的次数等等。希望我们以后设计的 API 不会出现这个案例中的情况:

// return x.x.x.1 while call it once
this.context.getSPM();

// return x.x.x.2 while call it twice
this.context.getSPM();
在这里,getSPM() 用来获取每个链接唯一的 SPM 码(SPM 是阿里通用的埋点统计方案)。但是用法却显得诡异:每调用一次,就会返回一个不同的 SPM 串,于是当我们需要获得几个 SPM 时,就会这样写:

var spm1 = this.context.getSPM();
var spm2 = this.context.getSPM();
var spm3 = this.context.getSPM();
虽然在实现上可以理解 —— 此函数内部维护了一个计数器,每次返回一个自增的 SPM D 位,但是 这样的实现方式与这个命名看似是幂等的 getter 型函数完全不匹配,换句话说,这使得这个 API 不可预期。

如何修改之?一种做法是,不改变此函数内部的实现,而是将 API 改为 Generator 式的风格,通过形如 SPMGenerator.next() 接口来获取自增的 SPM 码。

另一种做法是,如果要保留原名称,可以将函数签名改为 getSPM(spmD),接受一个自定义的 SPM D 位,然后返回整个 SPM 码。这样在调用时也会更明确。

除了函数内部的运行需可预期外,它对外部一旦造成不可预期的污染,那么影响将更大,而且更隐蔽。

对外部造成污染一般是两种途径:一是在函数体内部直接修改外部作用域的变量,甚至全局变量;二是通过修改实参间接影响到外部环境,如果实参是引用类型的数据结构。

曾经也有发生因为对全局变量操作而导致整个容器垮掉的情况,这里就不再展开。

如何防止此类副作用发生?本质上说,需要控制读写权限。比如:

模块沙箱机制,严格限定模块对外部作用域的修改;
对关键成员作访问控制(access control),冻结写权限等等。
合理设计函数参数
对一个函数来说,「函数签名」(Function Signature)比函数体本身更重要。函数名、参数设置、返回值类型,这三要素构成了完整的函数签名。而其中,参数设置对用户来说是接触最频繁,也最为关心的部分。

那如何优雅地设计函数的入口参数呢?我的理解是这样几个要点:

优化参数顺序。相关性越高的参数越要前置。

这很好理解,相关性越高的参数越重要,越要在前面出现。其实这还有两个隐含的意思,即 可省略的参数后置,以及 为可省略的参数设定缺省值。对某些语言来说(如 C++),调用的时候如果想省略实参,那么一定要为它定义缺省值,而带缺省值的参数必须后置,这是在编译层面就规定死的。而对另一部分灵活的语言来说(如 JS),将可省参数后置同样是最佳实践。

// bad
function renderPage(pageIndex, pageData) {}

renderPage(0, {});
renderPage(1, {});

// good
function renderPage(pageData, pageIndex = 0) {}

renderPage({});
renderPage({}, 1);
第二个要点是控制参数个数。用户记不住过多的入口参数,因此,参数能省略则省略,或更进一步,合并同类型的参数。

由于可以方便地创建 Object 这种复合数据结构,合并参数的这种做法在 JS 中尤为普遍。常见的情况是将很多配置项都包成一个配置对象:

// traditional
$.ajax(url, params, success);

// or
$.ajax({
url,
params,
success,
failure
});
这样做的好处是:

用户虽然仍需记住参数名,但不用再关心参数顺序。
不必担心参数列表过长。将参数合并为字典这种结构后,想增加多少参数都可以,也不用关心需要将哪些可省略的参数后置的问题。
当然,凡事有利有弊,由于缺乏顺序,就无法突出哪些是最核心的参数信息;另外,在设定参数的默认值上,会比参数列表的形式更繁琐。因此,需要兼顾地使用最优的办法来设计函数参数,为了同一个目的:易用。

合理运用函数重载
谈到 API 的设计,尤其是函数的设计,总离不开一个机制:重载(overload)。

对于强类型语言来说,重载是个很 cool 的功能,能够大幅减少函数名的数量,避免命名空间的污染。然而对于弱类型语言而言,由于不需要在编译时做 type-binding,函数在调用阶段想怎么传实参都行……所以重载在这里变得非常微妙。以下着重谈一下,什么时候该选择重载,什么时候又不该。

Element getElementById(String: id)

HTMLCollection getElementsByClassName(String: names)

HTMLCollection getElementsByTagName(String: name)
以上三个函数是再经典不过的 DOM API,而在当初学习它们的时候(从 Java 思维转到 JS 思维)我就在想这两个问题:

为什么要设计成 getSomethingBySomething 这么复杂结构的名字,而不是使用 getSomething 做重载?
这三个函数只有 getElementById 是单数形式,为何不设计为返回 HTMLCollection(即使只返回一个成员也可以包一个 Collection 嘛),以做成复数形式的函数名从而保持一致性?
两个问题中,如果第二个问题能解决,那么这三个函数的结构将完全一致,从而可以考虑解决第一个问题。

先来看问题二。稍微深入下 DOM 知识后就知道,id 对于整个 DOM 来说必须是唯一的,因此在理论上 getElementsById(注意有复数)将永远返回仅有 0 或 1 个成员的 Collection,这样一来用户的调用方式将始终是 var element = getElementsById(id)[0],而这是非常荒谬的。所以 DOM API 设计得没问题。

既然问题二无解,那么自然这三个函数没法做成一个重载。退一步说,即使问题二能解决,还存在另外一个麻烦:它们的入口参数都是一样的,都是 String!对于强类型语言来说,参数类型和顺序、返回值统统一样的情况下,压根无法重载。因为编译器无法通过任何一个有效的特征,来执行不同的逻辑!

所以,如果入口参数无法进行有效区分,不要选择重载。

当然,有一种奇怪的做法可以绕过去:

// fail
function getElementsBy(byWhat, name) {
switch(byWhat) {
case ‘className’:
// …
case ‘tagName’:
// …
}
}

getElementsBy(‘tagName’, name);
getElementsBy(‘className’, name);
一种在风格上类似重载的,但实际是在运行时走分支逻辑的做法……可以看到,API 的信息总量并没降低。不过话不能说死,这种风格在某些特定场景也有用武之地,只是多数情况下并不推荐。

与上述风格类似的,是这样一种做法:

// get elements by tag-name by default
HTMLCollection getElements(String: name)

// if you add a flag, it goes by class-name
HTMLCollection getElements(String: name, Boolean: byClassName)
「将 flag 标记位作为了重载手段」—— 在早期微软的一些 API 中经常能见到这样的写法,可以说一旦离开了文档就无法编码,根本不明白某个 Boolean 标记位是用来干嘛的,这大大降低了用户的开发体验,以及代码可读性。

这样看起来,可重载的场景真是太少了!也不尽然,在我看来有一种场景很适合用重载:批量处理。

Module handleModules(Module: module)

Collection handleModules(Collection: modules)
当用户经常面临处理一个或多个不确定数量的对象时,他可能需要思考和判断,什么时候用单数 handleModule、什么时候用复数 handleModules。将这种类型的操作重载为一个(大抵见于 setter 型操作),同时支持单个和批量的处理,可以降低用户的认知负担。

所以,在合适的时机重载,否则宁愿选择「函数名结构相同的多个函数」。原则是一样的,保证逻辑正确的前提下,尽可能降低用户负担。

对了,关于 getElements 那三个 API,它们最终的进化版本回到了同一个函数:querySelector(selectors)。

使返回值可预期
函数的易用性体现在两方面:入口和出口。上面已经讲述了足够多关于入口的设计事项,这一节讲出口:函数返回值。

对于 getter 型的函数来说,调用的直接目的就是为了获得返回值。因此我们要让返回值的类型和函数名的期望保持一致。

// expect ‘a.b.c.d’
function getSPMInString() {

// fail
return {
a, b, c, d
};
}
从这一点上来讲,要慎用 ES2015 中的新特性「解构赋值」。

而对于 setter 型的函数,调用的期望是它能执行一系列的指令,然后去达到一些副作用,比如存文件、改写变量值等等。因此绝大多数情况我们都选择了返回 undefined / void —— 这并不总是最好的选择。

回想一下,我们在调用操作系统的命令时,系统总会返回「exit code」,这让我们能够获知系统命令的执行结果如何,而不必通过其他手段去验证「这个操作到底生效了没」。因此,创建这样一种返回值风格,或可一定程度增加健壮性。

另外一个选项,是让 setter 型 API 始终返回 this。这是 jQuery 为我们带来的经典启示 —— 通过返回 this,来产生一种「链式调用(chaining)」的风格,简化代码并且增加可读性:

$(‘div’)
.attr(‘foo’, ‘bar’)
.data(‘hello’, ‘world’)
.on(‘click’, function() {});
最后还有一个异类,就是异步执行的函数。由于异步的特性,对于这种需要一定延时才能得到的返回值,只能使用 callback 来继续操作。使用 Promise 来包装它们尤为必要。对异步操作都返回一个 Promise,使整体的 API 风格更可预期。

固化术语表
在前面的词法部分中曾经提到「准确用词」,但即使我们已经尽量去用恰当的词,在有些情况下仍然不免碰到一些难以抉择的尴尬场景。

比如,我们经常会看到 pic 和 image、path 和 url 混用的情况,这两组词的意思非常接近(当然严格来说 path 和 url 的意义是明确不同的,在此暂且忽略),稍不留神就会产生 4 种组合……

picUrl
picPath
imageUrl
imagePath
更糟糕的情况是 imgUrl、picUri、picURL……
所以,在一开始就要 产出术语表,包括对缩写词的大小写如何处理、是否有自定义的缩写词等等。一个术语表可以形如:

标准术语 含义 禁用的非标准词
pic 图片 image, picture
path 路径 URL, url, uri
on 绑定事件 bind, addEventListener
off 解绑事件 unbind, removeEventListener
emit 触发事件 fire, trigger
module 模块 mod
不仅在公开的 API 中要遵守术语表规范,在局部变量甚至字符串中都最好按照术语表来。

page.emit(‘pageRenderRow’, {
index: this.props.index,
modList: moduleList
});
比如这个我最近碰到的案例,同时写作了 modList 和 moduleList,这就有点怪怪的。

另外,对于一些创造出来的、业务特色的词汇,如果不能用英语简明地翻译,就直接用拼音:

淘宝 Taobao
微淘 Weitao
极有家 Jiyoujia
……
在这里,千万不要把「微淘」翻译为 MicroTaobao……当然,专有词已经有英文名的除外,如 Tmall。

遵循一致的 API 风格
这一节算得上是一个复习章节。词法、语法、语义中的很多节都指向同一个要点:一致性。

一致性可以最大程度降低信息熵。
好吧,这句话不是什么名人名言,就是我现编的。总而言之,一致性能大大降低用户的学习成本,并对 API 产生准确的预期。

在词法上,提炼术语表,全局保持一致的用词,避免出现不同的但是含义相近的词。
在语法上,遵循统一的语法结构(主谓宾顺序、主被动语态),避免天马行空的造句。
在语义上,合理运用函数的重载,提供可预期的甚至一致类型的函数入口和出口。
甚至还可以一致得更细节些,只是举些例子:

打 log 要么都用中文,要么都用英文。
异步接口要么都用回调,要么都改成 Promise。
事件机制只能选择其一:object.onDoSomething = func 或 object.on(‘doSomething’, func)。
所有的 setter 操作必须返回 this。
……
一份代码写得再怎么烂,把某个单词都拼成一样的错误,也好过这个单词只出现一次错误。
是的,一致性,再怎么强调都不为过。

卓越:系统性和大局观
不管是大到发布至业界,或小到在公司内跨部门使用,一组 API 一旦公开,整体上就是一个产品,而调用方就是用户。所谓牵一发而动全身,一个小细节可能影响整个产品的面貌,一个小改动也可能引发整个产品崩坏。因此,我们一定要站在全局的层面,甚至考虑整个技术环境,系统性地把握整个体系内 API 的设计,体现大局观。

版本控制
80% 的项目开发在版本控制方面做得都很糟糕:随心所欲的版本命名、空洞诡异的提交信息、毫无规划的功能更新……人们显然需要一段时间来培养规范化开发的风度,但是至少得先保证一件事情:

在大版本号不变的情况下,API 保证向前兼容。
这里说的「大版本号」即「语义化版本命名」.. 中的第一位 位。

这一位的改动表明 API 整体有大的改动,很可能不兼容,因此用户对大版本的依赖改动会慎之又慎;反之,如果 API 有不兼容的改动,意味着必须修改大版本号,否则用户很容易出现在例行更新依赖后整个系统跑不起来的情况,更糟糕的情况则是引发线上故障。

如果这种情况得不到改善,用户们就会选择 永远不升级依赖,导致更多的潜在问题。久而久之,最终他们便会弃用这些产品(库、中间件、whatever)。

所以,希望 API 的提供者们以后不会再将大版本锁定为 0。更多关于「语义化版本」的内容,请参考我的另一篇文章《论版本号的正确打开方式》。

确保向下兼容
如果不希望对客户造成更新升级方面的困扰,我们首先要做好的就是确保 API 向下兼容。

API 发生改动,要么是需要提供新的功能,要么是为之前的糟糕设计买单……具体来说,改动无外乎:增加、删除、修改 三方面。

首先是删除。不要轻易删除公开发布的 API,无论之前写得多么糟糕。如果一定要删除,那么确保正确使用了「Deprecated」:

对于某个不想保留的可怜 API,先不要直接删除,将其标记为 @deprecated 后置入下一个小版本升级(比如从 1.0.2 到 1.1.0)。

/**
* @deprecated
*/
export function youWantToRemove(foo, bar) {}

/**
* This is the replacement.
*/
export function youWantToKeep(foo) {}
并且,在 changelog 中明确指出这些 API 即将移除(不推荐使用,但是目前仍然能用)。关于 changelog 的写法建议可参考 更新日志的写法规范。

之后,在下一个 大版本 中(比如 1.1.0 到 2.0.0)删除标记为 @deprecated 的部分,同时在 changelog 中指明它们已删除。

其次是 API 的修改。如果我们仅仅是修复 bug、重构实现、或者添加一些小特性,那自然没什么可说的;但是如果想彻底修改一个 API……比如重做入口参数、改写业务逻辑等等,建议的做法是:

确保原来的 API 符合「单一职责」原则,如果不是则修改之。
增加一个全新的 API 去实现新的需求!由于我们的 API 都遵循「单一职责」,因此一旦需要彻底修改 API,意味着新需求和原来的职责已经完全无法匹配,不如干脆新增一个 API。
视具体情况选择保留或移除旧 API,进入前面所述「删除 API」的流程。
最后是新增 API。事实上,即使是只加代码不删代码,整体也不一定是向下兼容的。有一个经典的正面案例是:

// modern browsers
document.hidden == false;

// out-of-date browsers
document.hidden == undefined;
浏览器新增的一个 API,用以标记「当前文档是否可见」。直观的设计应该是新增 document.visible 这样的属性名……问题是,在逻辑上,文档默认是可见的,即 document.visible 默认为 true,而不支持此新属性的旧浏览器返回 document.visible == undefined,是个 falsy 值。因此,如果用户在代码中简单地以:

if (document.visible) {
// do some stuff
}
做特征检测的话,在旧浏览器中就会进入错误的条件分支……而反之,以 document.hidden API 来判断,则是向下兼容的。

设计扩展机制
毫无疑问,在保证向下兼容的同时,API 需要有一个对应的扩展机制以可持续发展 —— 一方面便于开发者自身增加功能,另一方面用户也能参与进来共建生态。

技术上来说,接口的扩展方式有很多,比如:继承(extend)、组合(mixin)、装饰(decorate)……选择没有对错,因为不同的扩展方式适用于不同的场景:在逻辑上确实存在派生关系,并且需要沿用基类行为同时自定义行为的,采用重量级的继承;仅仅是扩充一些行为功能,但是逻辑上压根不存在父子关系的,使用组合;而装饰手法更多应用于给定一个接口,将其包装成多种适用于不同场景新接口的情况……

另一方面,对于不同的编程语言来说,由于不同的语言特性……静态、动态等,各自更适合用某几种扩展方式。所以,到底采用什么扩展办法,还是得视情况而定。

在 JS 界,有一些经典的技术产品,它们的扩展甚至已经形成生态,如:

jQuery。耳熟能详的 $.fn.customMethod = function() {};。这种简单的 mixin 做法已经为 jQuery 提供了成千上万的插件,而 jQuery 自己的大部分 API 本身也是基于这个写法构建起来的。
React。React 自身已经处理了所有有关组件实例化、生命周期、渲染和更新等繁琐的事项,只要开发者基于 React.Component 来继承出一个组件类。对于一个 component system 来说,这是一个经典的做法。
Gulp。相比于近两年的大热 Webpack,个人认为 Gulp 更能体现一个 building system 的逻辑 —— 定义各种各样的「任务」,然后用「管道」将它们串起来。一个 Gulp 插件也是那么的纯粹,接受文件流,返回文件流,如是而已。
Koa。对于主流的 HTTP Server 来说,中间件的设计大同小异:接受上一个 request,返回一个新的 response。而对天生 Promise 化的 Koa 来说,它的中间件风格更接近于 Gulp 了,区别仅在于一个是 file stream,一个是 HTTP stream。
不只是庞大的框架需要考虑扩展性,设计可扩展的 API 应该变成一种基本的思维方式。比如这个活生生的业务例子:

// json
[
{
“type”: “item”,
“otherAttrs”: “foo”
},
{
“type”: “shop”,
“otherAttrs”: “bar”
}
]

// render logic
switch(feed.type) {
case ‘item’:
console.log(‘render in item-style.’);
break;
case ‘shop’:
console.log(‘render in shop-style.’);
break;
case ‘other’:
default:
console.log(‘render in other styles, maybe banner or sth.’);
break;
}
根据不同的类型渲染一组 feeds 信息:商品模块、店铺模块,或是其他。某天新增了需求说要支持渲染天猫的店铺模块(多显示个天猫标等等),于是 JSON 接口直接新增一个 type = ‘tmallShop’ —— 这种接口改法很简单直观,但是并不好。在不改前端代码的情况下,tmallShop 类型默认进入 default 分支,导致奇奇怪怪的渲染结果。

考虑到 tmallShop 和 shop 之间是一个继承的关系,tmallShop 完全可以当一个普通的 shop 来用,执行后者的所有逻辑。用 Java 的表达方式来说就是:

// a tmallShop is a shop
Shop tmallShop = new TmallShop();
tmallShop.doSomeShopStuff();
将这个逻辑关系反映到 JSON 接口中,合理的做法是新增一个 subType 字段,用来标记 tmallShop,而它的 type 仍然保持为 shop。这样一来,即使原来的前端代码完全不修改,仍然可以正常运行,除了无法渲染出一些天猫店铺的特征。

这里还有一个非常类似的正面案例,是 ABS 搭建系统(淘宝 FED 出品的站点搭建系统)设计的模块 JSON Schema:

// json
[
{
“type”: “string”,
“format”: “enum”
}, {
“type”: “string”,
“format”: “URL”
}
]
同样采用了 type 为主类型,而扩展字段在这里变成了 format,用来容纳一些扩展特性。在实际开发中,的确也很方便新增各种新的数据结构逻辑。

控制 API 的抽象级别
API 能扩展的前提是什么?是接口足够抽象。这样才能够加上各种具体的定语、装饰更多功能。用日常语言举个例子:

// abstract
I want to go to a place.
// when
{Today, Tomorrow, Jan. 1st} I want to go to a place.
// where
I want to go to {mall, cafe, bed}.

// concrete, no extends any more
Today I want to go to a cafe for my business.
所以,在设计 API 时要高抽象,不要陷入具体的实现,不要陷入具体的需求,要高屋建瓴。

看个实际的案例:一个类 React Native 的页面框架想暴露出一个事件「滚动到第二屏」,以便页面开发者能监听这个事件,从而更好地控制页面资源的加载策略(比如首屏默认加载渲染、到第二屏之后再去加载剩下的资源)。

但是因为一些实现上的原因,页面框架还不能通过页面位移(offset)来精确地通知「滚动到了第二屏」,而只能判断「第二屏的第一个模块出现了」。于是这个事件没有被设计为 secondScreenReached,而变成了 secondScreenFirstModuleAppear……虽然 secondScreenFirstModuleAppear 不能精确定义 secondScreenReached,但是直接暴露这个具体的 API 实在太糟糕了,问题在于:

用户在依赖一个非常非常具体的 API,给用户造成了额外的信息负担。「第二屏的第一个模块出现了!」这很怪异,用户根本不关心模块的事情,用户关心的只是他是否到达了第二屏。
一旦页面框架能够真正通过页面位移来实现「滚动到第二屏」,如果我们暴露的是高抽象的 secondScreenReached,那么只需要更改一下这个接口的具体实现即可;反之,我们暴露的是很具体的 secondScreenFirstModuleAppear,就只能挨个通知用户:「你现在可以不用依赖这个事件了,改成我们新出的 secondScreenReached 吧!」
是的,抽象级别一般来说越高越好,将 API 设计成业务无关的,更通用,而且方便扩展。但是物极必反,对于像我这样的抽象控来说,最好能学会控制接口的抽象级别,将其保持在一个恰到好处的层次上,不要做无休止的抽象。

还是刚才的例子 secondScreenReached,我们还可以将其抽象成 targetScreenReached,可以支持到达首屏、到达第二屏、第三屏……的事件,这样是不是更灵活、更优雅呢?并没有 ——

抽象时一定要考虑到具体的业务需求场景,有些实现路径如果永远不可能走到,就没必要抽出来。比如这个例子中,没有人会去关心第三屏、第四屏的事件。
太高的抽象容易造成太多的层次,带来额外的耦合、通信等不同层次之间的沟通成本,这将会成为新的麻烦。对用户而言,也是额外的信息负担。
对于特定的业务来说,接口越抽象越通用,而越具体则越能解决特定问题。所以,思考清楚,API 面向的场景范围,避免懒惰设计,避免过度设计。

收敛 API 集
对于一整个体系的 API 来说,用户面对的是这个整体集合,而不是其中某几个单一的 API。我们要保证集合内的 API 都在一致的抽象维度上,并且适当地合并 API,减小整个集合的信息量,酌情做减法。

产品开始做减法,便是对用户的温柔。
收敛近似意义的参数和局部变量。下面这样的一组 API 好像没什么不对,但是对强迫症来说一定产生了不祥的直觉:

export function selectTab(index) {}

export function highlightTab(tabIndex) {}

export function gotoPage(index) {}
又是 index 又是 tabIndex 的,或许还会有 pageIndex?诚然,函数形参和局部变量的命名对最终用户来说没有直接影响,但是这些不一致的写法仍然能反映到 API 文档中,并且,对开发者自身也会产生混淆。所以,选一个固定的命名风格,然后从一而终!如果忘了的话,回头看一下前文「固化术语表」这一节吧!

收敛近似职责的函数。对用户暴露出太多的接口不是好事,但是一旦要合并不同的函数,是否就会破坏「单一职责」原则呢?

不,因为「单一职责」本身也要看具体的抽象层次。以下这个例子和前文「合理运用函数重载」中的例子有相似之处,但具体又有所不同。

// a complex rendering process
function renderPage() {

// too many APIs here
renderHeader();
renderBody();
renderSidebar();
renderFooter();
}

// now merged
function renderPage() {
renderSections([
‘header’, ‘body’, ‘sidebar’, ‘footer’
]);
}

// call renderSection
function renderSections(sections) {}

// and the real labor
function renderSection(section) {}
类似于这样,避免暴露过多近似的 API,合理利用抽象将其合并,减小对用户的压力。

对于一个有清晰继承树的场景来说,收敛 API 显得更加自然且意义重大 —— 利用多态性(Polymorphism)构建 Consistent APIs。(以下例子来源于 Clean Code JS。)

// bad: type-checking here
function travelToTexas(vehicle) {
if (vehicle instanceof Bicycle) {
vehicle.pedal(this.currentLocation, new Location(‘texas’));
} else if (vehicle instanceof Car) {
vehicle.drive(this.currentLocation, new Location(‘texas’));
}
}

// cool
function travelToTexas(vehicle) {
vehicle.move(this.currentLocation, new Location(‘texas’));
}
有一个将 API 收敛到极致的家伙恐怕大家都不会陌生:jQuery 的 $()。这个风格不正是 jQuery 当年的杀手级特性之一吗?

如果 $() 能让我搞定这件事,就不要再给我 foo() 和 bar()。
收敛近似功能的包。再往上一级,我们甚至可以合并相近的 package。

淘宝 FED 的 Rax 体系(类 RN 框架)中,有基础的组件标签,如 (in @ali/rax-components)、 (in @ali/rax-components),也有一些增强功能的 package,如 (in @ali/rax-picture)、 (in @ali/rax-spmlink)。

在这里,后者包之于前者相当于装饰了更多功能,是前者的增强版。而在实际应用中,也是推荐使用诸如 而禁止使用 。那么在这种大环境下, 等基础 API 的暴露就反而变得很扰民。可以考虑将增强包的功能完全合并入基础组件,即将 并入 ,用户只需面对单一的、标准的组件 API。

发散 API 集
这听上去很荒谬,为什么一个 API 集合又要收敛又要发散?仅仅是为了大纲上的对称性吗?

当然不是。存在这个小节是因为我有一个不得不提的案例,不适合放在其他段落,只能放在这里……不,言归正传,我们有时的确需要发散 API 集,提供几个看似接近的 API,以引导用户。因为 —— 虽然这听起来很荒谬 —— 某些情况下,API 其实不够用,但是用户 没有意识到 API 不够用,而是选择了混用、滥用。看下面这个例子:

// the func is used here
requestAnimationFrame(() => {

// what? trigger an event?
emitter.emit(‘moduleDidRenderRow’);
});

// …and there
requestAnimationFrame(() => {

// another one here, I guess rendering?
this.setState({
// …
});
});
在重构一组代码时,我看到代码里充斥着 requestAnimationFrame(),这是一个比较新的全局 API,它会以接近 60 FPS 的速率延时执行一个传入的函数,类似于一个针对特定场景优化过的 setTimeout(),但它的初衷是用来绘制动画帧的,而不应该用在奇奇怪怪的场景中。

在深入地了解了代码逻辑之后,我认识到这里如此调用是为了「延时一丢丢执行一些操作」,避免阻塞主渲染线程。然而这种情况下,还不如直接调用 setTimeout() 来做延时操作。虽然没有太明确的语义,但是至少好过把自己伪装成一次动画的绘制。更可怕的是,据我所知 requestAnimationFrame() 的滥用不仅出现在这次重构的代码中,我至少在三个不同的库见过它的身影 —— 无一例外地,这些库和动画并没有什么关系。

(一个可能的推断是,调用 requestAnimationFrame(callback) 时不用指定 timeout 毫秒数,而 setTimeout(callback, timeout) 是需要的。似乎对很多用户来说,前者的调用方式更 cool?)

所以,在市面上有一些 API 好像是「偏方」一般的存在:虽然不知道为什么要这么用,但是……用它就对了!

事实上,对于上面这个场景,最恰当的解法是使用一个更加新的 API,叫做 requestIdleCallback(callback)。这个 API 从名字上看起来就很有语义:在线程空闲的时候再执行操作。这完全契合上述场景的需求,而且还自带底层的优化。

当然,由于 API 比较新,还不是所有的平台都能支持。即便如此,我们也可以先面向接口编程,自己做一个 polyfill:

// simple polyfill
export function requestIdleCallback(callback) => {
callback && setTimeout(callback, 1e3 / 60);
};
另一个经典的滥用例子是 ES2015 中的「Generator / yield」。

原本使用场景非常有限的生成器 Generator 机制被大神匠心独运地加以改造,包装成用来异步代码同步化的解决方案。这种做法自然很有创意,但是从语义用法上来说实在不足称道,让代码变得非常难读,并且带来维护隐患。与其如此,还不如仅仅使用 Promise。

令人欣慰的是,随后新版的 ES 即提出了新的异步代码关键字「async / await」,真正在语法层面解决了异步代码同步化的问题,并且,新版的 Node.js 也已经支持这种语法。

因此,我们作为 API 的开发者,一定要提供足够场景适用的 API,来引导我们的用户,不要让他们做出一些出人意料的「妙用」之举。

制定 API 的支持策略
我们说,一组公开的 API 是产品。而产品,一定有特定的用户群,或是全球的开发者,或仅仅是跨部门的同事;产品同时有保质期,或者说,生命周期。

面向目标用户群体,我们要制定 API 的支持策略:

每一个大版本的支持周期是多久。
是否有长期稳定的 API 支持版本。(Long-term Support)
如何从旧版本升级。
老旧版本很可能还在运行,但维护者已经没时间精力再去管这些历史遗物,这时明确地指出某些版本不再维护,对开发者和用户都好。当然,同时别忘了给出升级文档,指导老用户如何迁移到新版本。还有一个更好的做法是,在我们开启一个新版本之际,就确定好上一个版本的寿命终点,提前知会到用户。

还有一个技术上的注意事项,那就是:大版本间最好有明确的隔离。对于一个复杂的技术产品来说,API 只是最终直接面向用户的接口,背后还有特定的环境、工具组、依赖包等各种支撑,互相之间并不能混用。

比如,曾经的经典前端库 KISSY。在业界技术方案日新月异的大潮下,KISSY 6 版本已经强依赖了 TNPM(阿里内网的 NPM)、DEF 套件组(淘宝 FED 的前端工具套件),虽然和之前的 1.4 版本相比 API 的变化并不大,但是仍然不能在老环境下直接使用 6 版本的代码库……这一定程度上降低了自由组合的灵活度,但事实上随着业务问题场景的复杂度提升,解决方案本身会需要更定制化,因此,将环境、工具等上下游关联物随代码一起打包,做成一整个技术方案,这正是业界的现状。

所以,隔离大版本,制定好 API 支持策略,让我们的产品更专业,让用户免去后顾之忧。

总结
以上,便是我从业以来感悟到的一些「道」,三个进阶层次、几十个细分要点,不知有没有给读者您带来一丁点启发。

但实际上,大道至简。我一直认为,程序开发和平时的说话写字其实没有太大区别,无非三者 ——

逻辑和抽象。
领域知识。
语感。
写代码,就像写作,而设计 API 好比列提纲。勤写、勤思,了解前人的模式、套路,学习一些流行库的设计方法,掌握英语、提高语感……相信大家都能设计出卓越的 API。

最后,附上 API 设计的经典原则:

Think about future, design with flexibility, but only implement for production.
引用
Framework Design Guidelines
Page Visibility 的 API 设计
我心目中的优秀 API
Clean Code JavaScript
题图:只是一张符合上下文的图片,并没有更深的含义。

花絮:由于文章很长,在编写过程中我也不由得发生了「同一个意思却使用多种表达方式」的情况。某些时候这是必要的 —— 可以丰富文字的多样性;而有些时候,则显得全文缺乏一致性。在发表本文之前,我搜索了这些词语:「调用者」、「调用方」、「引用者」、「使用者」,然后将它们统一修改为我们熟悉的名字:「用户」。

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