應(yīng)用程序接口概論

任亞飛羅桂林張勇Summary：在實(shí)際生產(chǎn)生活中，用戶使用兩個(gè)或多個(gè)軟件共同協(xié)作以滿足業(yè)務(wù)需求，而不同軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)交互方式等不盡相同。應(yīng)用程序接口是實(shí)現(xiàn)不同軟件之間數(shù)據(jù)交流共享的橋梁。目前，應(yīng)用程序接口技術(shù)日趨成熟，迫切需要對(duì)接口技術(shù)進(jìn)行全面系統(tǒng)的總結(jié)。因此，本文主要從定義、設(shè)計(jì)原則、實(shí)現(xiàn)方式三個(gè)方面對(duì)應(yīng)用程序接口進(jìn)行概述，有助于初學(xué)者快速了解應(yīng)用程序接口技術(shù)。Key：軟件;接口;數(shù)據(jù)交流共享：TP311.11

：A

：1007-9416（2020）04-0000-000引言現(xiàn)今，軟件的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了社會(huì)的各行各業(yè)，開發(fā)商更是加強(qiáng)開發(fā)力度，研發(fā)出各種軟件來(lái)提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。但是，不同開發(fā)商都是基于自身的情況開發(fā)軟件，導(dǎo)致不同軟件之間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)差異較大，大大提高了軟件間交互的難度。接口技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)接口可以實(shí)現(xiàn)不同軟件之間數(shù)據(jù)的交流共享，接口成為了不同軟件溝通的橋梁，在整個(gè)軟件系統(tǒng)中起著極為重要的作用。1應(yīng)用程序接口概述應(yīng)用程序接口是軟件系統(tǒng)不同功能模塊之間銜接的約定，是不同軟件之間數(shù)據(jù)交流共享的關(guān)鍵[1]，在整個(gè)系統(tǒng)中占據(jù)著至關(guān)重要的位置。一個(gè)高質(zhì)量的接口軟件，不僅僅要滿足不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)之間的交流共享，更要注重用戶的體驗(yàn)流暢度與滿意度。因此，接口軟件應(yīng)具備可靠性高、靈活性高、安全性高、耦合性低等諸多特性，以實(shí)現(xiàn)軟件綜合應(yīng)用的目標(biāo)。一個(gè)高質(zhì)量的接口軟件離不開科學(xué)的設(shè)計(jì)方案和復(fù)雜詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)方法。2應(yīng)用程序接口設(shè)計(jì)原則接口成為了軟件市場(chǎng)不可或缺的重要組成部分，接口軟件質(zhì)量的好壞直接影響到其他軟件的運(yùn)行成效。因此，為保障開發(fā)出高質(zhì)量的接口軟件，接口要遵循一定的設(shè)計(jì)原則，包括面向?qū)ο笤瓌t、可擴(kuò)展性原則、高健壯性和高容錯(cuò)性原則、滿足不同用戶的需求原則、遵守行業(yè)規(guī)范原則[1]等。2.1面向?qū)ο笤瓌t應(yīng)用程序接口設(shè)計(jì)首先要保證科學(xué)、有章可循。接口作為軟件間通信的橋梁，面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則，使得接口設(shè)計(jì)功能明確、思路清晰、針對(duì)性強(qiáng)，極大地提高了開發(fā)效率，并且，復(fù)雜詳細(xì)的接口程序能夠降低軟件間的耦合性。2.2可擴(kuò)展性原則接口的服務(wù)對(duì)象是實(shí)際使用中的軟件，要滿足軟件的實(shí)際需要。用戶在使用軟件的過(guò)程中，會(huì)不斷提出新的需求，軟件系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶的需求進(jìn)行升級(jí)，故而，接口也應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)才可滿足軟件的要求。由于接口是雙方通信的橋梁，接口的升級(jí)直接影響到雙方系統(tǒng)的正常運(yùn)行，升級(jí)過(guò)程中會(huì)遇到一些不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)?？蓴U(kuò)展性原則，能夠很好地解決這類問(wèn)題，該原則使得接口在設(shè)計(jì)過(guò)程中就考慮到將來(lái)可能出現(xiàn)的升級(jí)情況，具備一定的擴(kuò)展性，完成接口一定時(shí)期的自主升級(jí)，降低了使用過(guò)程中升級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)，減少開發(fā)成本。2.3高健壯性和高容錯(cuò)性原則接口軟件應(yīng)用在生產(chǎn)生活中的各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)際的生產(chǎn)生活環(huán)境復(fù)雜多變，接口運(yùn)行環(huán)境不單一。高健壯性原則，使得接口軟件能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境，當(dāng)實(shí)際環(huán)境發(fā)生突變時(shí)，接口軟件能夠迅速做出反應(yīng)，不影響正常的系統(tǒng)運(yùn)行。例如，接口運(yùn)行環(huán)境出現(xiàn)突發(fā)的卡死、斷電、斷網(wǎng)等情況，當(dāng)環(huán)境恢復(fù)后，接口軟件能夠自我恢復(fù)運(yùn)行，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)作。除此之外，應(yīng)用程序接口主要是對(duì)數(shù)據(jù)的接收與處理，海量的數(shù)據(jù)不能保證只有正確的、真實(shí)的數(shù)據(jù)，可能會(huì)摻雜錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，這時(shí)，接口軟件應(yīng)該具備處理這些錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的能力，即高容錯(cuò)性。所以，高健壯性和高容錯(cuò)性原則是接口設(shè)計(jì)中最為重要的原則，它不僅使得接口軟件在高效處理正確、真實(shí)數(shù)據(jù)的同時(shí)，也能準(zhǔn)確判別出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)并做出相應(yīng)處理，更使得接口軟件具備一定抵抗未知風(fēng)險(xiǎn)的能力。2.4滿足不同用戶的需求原則接口軟件作為服務(wù)提供方，其存在的價(jià)值就是滿足用戶的需求，為用戶提供其所需要的信息交互服務(wù)。因此，滿足不同用戶的需求原則，要求接口軟件在設(shè)計(jì)過(guò)程中從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)不同的用戶，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的接口程序。例如，對(duì)于機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng)而言，需要設(shè)計(jì)出與離港系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、行李處理系統(tǒng)等多個(gè)外部系統(tǒng)用戶接口，完成旅客信息、行李信息、行李安檢信息[2]等數(shù)據(jù)的交互，以此來(lái)滿足機(jī)場(chǎng)用戶的需求。2.5遵守行業(yè)規(guī)范原則軟件開發(fā)商一般都會(huì)基于自身的情況選用編程語(yǔ)言、開發(fā)平臺(tái)等進(jìn)行開發(fā)，進(jìn)而規(guī)定自己的接口標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致不同的廠商使用不同的接口標(biāo)準(zhǔn)，使得軟件之間數(shù)據(jù)交流共享更加困難，增加開發(fā)成本，降低用戶體驗(yàn)流暢度和滿意度。因此，應(yīng)用程序接口開發(fā)必須考慮標(biāo)準(zhǔn)因素，基于自身實(shí)際情況，按照國(guó)家提出的統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)[3]，既可以凈化市場(chǎng)上雜亂無(wú)章的接口標(biāo)準(zhǔn)，又可以提高開發(fā)效率，降低開發(fā)成本，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)流暢度和滿意度。3應(yīng)用程序接口實(shí)現(xiàn)方式應(yīng)用程序接口實(shí)現(xiàn)方式多種多樣，每一種都有其優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)。本節(jié)介紹幾種常見(jiàn)的接口方式，并對(duì)其各自的優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行分析。3.1Socket方式Socket是最為常見(jiàn)的接口實(shí)現(xiàn)方式之一，實(shí)現(xiàn)快速的端到端通信。通信雙方分別為客戶端與服務(wù)端，建立連接后進(jìn)行端到端的通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互共享。Socket通信又包括基于TCP協(xié)議和UDP協(xié)議兩種模式?；赥CP協(xié)議是面向連接的Socket方式，雙方確認(rèn)建立連接后再進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)傳輸安全可靠;基于UDP協(xié)議是無(wú)連接的Socket方式，雙方無(wú)需確認(rèn)連接狀態(tài)，盡最大努力傳輸數(shù)據(jù)，傳輸速率快。Socket方式模型如圖4.1所示。3.2API方式使用API來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件數(shù)據(jù)的共享是目前在軟件領(lǐng)域較為常見(jiàn)的接口實(shí)現(xiàn)方式。API使用簡(jiǎn)單、便利，但由于API是實(shí)現(xiàn)固定數(shù)據(jù)操作的功能，且調(diào)用者不可更改其操作功能，故而限制了其靈活性。軟件市場(chǎng)上使用最廣泛地API包括傳統(tǒng)API、WebService和RESTful。API方式模型如圖4.2所示。傳統(tǒng)API模式，開發(fā)商預(yù)先對(duì)數(shù)據(jù)所需操作進(jìn)行函數(shù)封裝，且不向他人透漏具體操作過(guò)程。使用者引用開發(fā)商提供的DLL，調(diào)用相關(guān)方法即可。WebService模式，WebService是一個(gè)可以通過(guò)Web調(diào)用的API，是一個(gè)面向服務(wù)編程的架構(gòu)，它對(duì)編程語(yǔ)言、開發(fā)平臺(tái)沒(méi)有任何限制，可以實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言之間通過(guò)Internet進(jìn)行基于http協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的數(shù)據(jù)交互，故而，交互雙方無(wú)需借助任何第三方工具，使得數(shù)據(jù)共享更加便利、高效。RESTful模式，REST是一種架構(gòu)風(fēng)格，相對(duì)于WebService的面向服務(wù)，REST的核心是面向資源。REST模式有三條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：（1）網(wǎng)絡(luò)上所有事務(wù)都可以抽象為資源;（2）每一個(gè)資源都有唯一的資源標(biāo)識(shí)，對(duì)資源的操作不會(huì)改變這些標(biāo)識(shí);（3）所有的操作都是無(wú)狀態(tài)的[4]。由此可見(jiàn)，REST可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化開發(fā)。對(duì)資源的操作只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的創(chuàng)建、獲取、更新和刪除即可，無(wú)需進(jìn)行任何的事務(wù)處理。操作的無(wú)狀態(tài)說(shuō)明REST不需要考慮上下文的約束，提高了系統(tǒng)的伸縮性。3.3文件交互方式文件交互方式，是軟件開發(fā)雙方協(xié)定好數(shù)據(jù)文件格式，利用固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)文件[5]，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的，數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)可以是多種多樣的。如常見(jiàn)的JSON格式、XML格式、TXT格式等等。數(shù)據(jù)的共享方式也不是唯一的，日前，軟件市場(chǎng)應(yīng)用最多的方式包括共享文件夾方式、FTP方式、SFTP方式等。文件交互方式模型如圖4.3所示。共享文件夾方式，雙方協(xié)定，將某一個(gè)特定的文件夾設(shè)置為共享文件夾，雙方都可訪問(wèn)該文件夾，即可以對(duì)該文件夾進(jìn)行新建、刪除、修改等一系列操作，然后將需要交互的協(xié)定好數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)文件放置該文件夾中，雙方從中獲取想要的特定文件即可，以達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的。FTP（FileTransferProtocol）方式，雙方協(xié)定，由某一方提供FTP服務(wù)，另一方通過(guò)使用該FTP服務(wù)，訪問(wèn)提供FTP服務(wù)的文件夾，同樣可以對(duì)該文件夾進(jìn)行創(chuàng)建、刪除、修改等一系列操作，以達(dá)到數(shù)據(jù)的交互共享的目的。SFTP（SecretFileTransferProtocol）方式是安全的FTP方式，在FTP的基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸進(jìn)行加密，使得雙方在向指定文件夾傳輸數(shù)據(jù)時(shí)更加安全。但是，由于SFTP采用了加密/解密的技術(shù)，故而，相對(duì)FTP的傳輸效率要有所降低。軟件廠商多種多樣，要求也不盡相同，SFTP不一定適合所有廠商的要求，因此，也可以在使用FTP方式的同時(shí)，運(yùn)用第三方軟件來(lái)輔助提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。文件交互模式使得軟件開發(fā)雙方無(wú)需考慮編程語(yǔ)言的種類、運(yùn)行平臺(tái)的限制等因素，能夠設(shè)計(jì)開發(fā)出更高質(zhì)量的軟件。3.4中間件方式中間件方式，需要采用第三方軟件作為中間件來(lái)完成雙方的數(shù)據(jù)交互共享，以到達(dá)松耦合的目的。但是，由于依賴于第三方軟件，所以，在使用過(guò)程會(huì)遇到一些不可控因素導(dǎo)致的故障等，不便于開發(fā)人員維護(hù)。中間件方式模型如圖4.4所示。中間數(shù)據(jù)庫(kù)模式是一種重要的中間件模式。軟件開發(fā)商協(xié)定，由任意一方提供可以訪問(wèn)的公用的數(shù)據(jù)庫(kù)，雙方商議可以訪問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)規(guī)則權(quán)限等。這種模式下，雙方都直接對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，開發(fā)比較靈活簡(jiǎn)單，有利于開發(fā)過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)的操作。中間數(shù)據(jù)庫(kù)就類似數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，雙方通過(guò)它實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享。但是，該模式具有局限性，只能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，若雙方需要交互共享數(shù)據(jù)庫(kù)以外的數(shù)據(jù)，就比較困難[6]。故而，中間數(shù)據(jù)庫(kù)模式不被廣泛應(yīng)用在軟件開發(fā)中。消息隊(duì)列模式也是一種常見(jiàn)的中間件模式，該模式能夠很好地解決耦合性問(wèn)題。一方作為生產(chǎn)方，只需按照規(guī)則將需要交互的數(shù)據(jù)放置消息隊(duì)列中即可，另一方作為消費(fèi)方，按照規(guī)則前往消息隊(duì)列中獲取自己想要的數(shù)據(jù)即可，以達(dá)到雙方數(shù)據(jù)共享的目的。期間，雙方?jīng)]有直接接觸，對(duì)編程語(yǔ)言、運(yùn)行平臺(tái)沒(méi)有任何限制，使得開發(fā)更加靈活便利。但是，也可能會(huì)因?yàn)橄㈥?duì)列自身的因素，導(dǎo)致雙方無(wú)法正常的進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，給開發(fā)人員帶來(lái)不可預(yù)知的困難。目前應(yīng)用最為廣泛的消息隊(duì)列為IBMMQ，也有一些開源的消息隊(duì)列，如RocketMQ、RabbitMQ、Kafka等，可供用戶選擇。4總結(jié)本文較為詳細(xì)介紹了應(yīng)用程序接口的含義、設(shè)計(jì)原則及實(shí)現(xiàn)方式。應(yīng)用程序接口是不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)軟件間溝通的橋梁，能夠高效的將軟件結(jié)合起來(lái)，促進(jìn)軟件系統(tǒng)的大規(guī)模使用。讀者可參照本文介紹的接口設(shè)計(jì)原則及實(shí)現(xiàn)方式，依據(jù)各自行業(yè)軟件的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景、針對(duì)實(shí)際操作需求、數(shù)據(jù)特點(diǎn)等編制科學(xué)的接口[1]設(shè)計(jì)方案，選取合理的實(shí)現(xiàn)方式，提高接口的可靠性、靈活性、安全性等特性，提高行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。應(yīng)用程序接口的應(yīng)用對(duì)軟件行業(yè)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。Reference[1]馮艷麗.論計(jì)算機(jī)軟件的數(shù)據(jù)接口[J].黑龍江科技信息，2013（21）：140-140.[2]羅桂林，李偉，張勇.基于MEF的機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng)外部接口平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2017（10）：