这是Python程序开发系列原创文章，我的第195篇原创文章。一、什么是API？API是软件开发中非常重要的概念，它简化了不同组件之间的交互和集成，提供了对其他软件或服务功能的访问和调用方式。
API是应用程序编程接口（Application Programming Interface）的缩写它是一组定义了软件组件之间交互的规范和方法的集合API允许不同的软件系统之间进行通信和交互，使它们能够相互访问和共享功能、数据和服务。
API可以被看作是一个桥梁，它定义了如何与某个软件组件或服务进行交互通过使用API，开发人员可以调用其他软件或服务提供的功能，而无需了解底层实现的细节，只需按照API的规范进行调用二、功能分类2.1 实现数据访问。
开发人员可以调用API从其他应用程序、数据库或服务中获取数据比如调用Gitee平台提供的API获取组织下仓库信息2.2 实现特定功能的使用开发人员可以通过调用API使用其他软件或服务提供的特定功能，例如发送电子邮件、处理图像、进行支付等。
比如调用百度地图的提供的API进行地理编码、调用Gitee的API创建PR2.3 实现集成和扩展开发人员可以通过调用API帮助不同的软件系统进行集成，使它们能够互相配合工作，共享数据和功能2.4 实现开发工具库的使用。
通过调用PyPI的API安装numpy等第三方库，开发者可以充分利用库提供的功能和特性，加速开发过程，并减少重复的工作从PyPI（Python Package Index）安装库涉及访问远程服务器上的API服务。
PyPI是Python的软件包仓库，它存储了各种Python库和工具的源代码和元数据当您使用pip命令从PyPI安装库时，实际上是向PyPI的API发送请求，以获取库的信息和源代码，并将其下载到本地环境中。
PyPI的API提供了一种标准化的方式，供开发者使用pip或其他工具从远程服务器下载库这个API允许您搜索库、获取库的详细信息、获取库的版本列表，并下载库的源代码三、API的认证方式一般调用API都需要API认证，API认证是一种常见的安全机制，用于验证请求方的身份并授权其访问API的特定资源或功能。
下面介绍几种常见的API认证方式：3.1 API Key认证是什么：它是一个唯一的字符串，用于标识和验证API的用户当你向API发送请求时，你需要在请求头中包含你的API Key，以证明你有权访问该API。
为什么：API是一个“特权房间”，不是所有人都可以随便进入只有拿到钥匙（API Key）的人，才有资格使用这个“房间”的服务用途：用于确认（不能验证）用户身份使用方法：当你注册一个应用或网站时，它们通常会给你一串代码，这就是API Key。
你需要在使用API时，把这串代码带上3.2 OAuth认证是什么：OAuth（开放授权）是一个开放标准，用于通过第三方应用程序访问用户存储在另一服务提供商上的信息，而无需将用户名和密码提供给第三方应用这意味着用户可以授权一个服务（如应用程序）访问他们在另一个服务上（如社交媒体）的信息。
为什么：因为有时候，我们需要让不同的“房间”（API或应用）之间能够互相通行OAuth就是实现这一目的的最佳工具用途：社交登录：例如，使用Facebook或Google账号登录其他应用数据共享：例如，让一个健康应用访问你的运动数据。
使用方法：当你在一个新网站点击“用Facebook登录”时，实际上就是在使用OAuth3.3 Token-Based 认证是什么：“临时通行证”，只在短时间内有效为什么：更安全地保护你的账号信息即使别人截获了你的一次请求，由于“令牌”很快就会过期，所以风险相对较小。
用途：常用于需要实时数据交换的应用，比如即时通讯、在线游戏等使用方法：通常，在你首次登录后，系统会生成一个“令牌”（Token）给你每次请求数据时，你都需要带上这个“令牌”3.4 JWT（JSON Web Tokens）。
是什么：是一种更先进的认证方式它就像是一个“身份证”，里面包含了你的所有信息为什么：它不仅能证明你是你，还能存储额外的信息这样，服务器就不需要再去数据库里查找你的信息，提高了效率用途：常用于需要实时数据交换的应用，比如即时通讯、在线游戏等。
使用方法：与Token-Based认证类似，你也需要在每次请求时带上这个“身份证”四、API的使用方法调用API时，通常是指通过网络请求访问远程服务器上的API服务这些API服务可能提供不同的功能，如获取数据、执行特定任务、访问第三方服务等。
调用API需要构建合适的请求，发送请求到API服务器，并处理服务器返回的响应使用方法如下：
1、获取API文档和访问凭证：首先，需要获取API的文档或说明，了解API的功能、端点（Endpoints）、参数、返回结果等信息同时，如果API需要认证，需要获取相应的访问凭证，如API密钥、令牌等2、构建API请求：根据API文档中的说明，构建符合要求的API请求。
这包括选择合适的HTTP方法（如GET、POST、PUT、DELETE等）、设置请求头、传递参数等根据API的要求，可能需要在URL中包含路径参数或在请求体中传递数据3、发送API请求：使用合适的编程语言或工具发送API请求。
可以使用HTTP库、API客户端库或开发框架提供的函数或方法来发送请求确保请求的目标URL、请求方法、请求头和参数等信息正确设置4、处理API响应：一旦API请求发送成功，会收到API服务器返回的响应根据API文档中的说明，处理API响应，获取所需的数据或处理返回的状态码、错误信息等。
通常，API响应以JSON格式返回，可以使用JSON解析库将响应数据解析为可操作的对象或数据结构5、处理错误和异常：在使用API时，可能会遇到错误或异常情况这包括网络连接问题、无效的请求参数、认证失败等。
需要根据API的错误处理机制，对错误进行适当的处理和异常处理，以确保代码的稳定性和可靠性6、实现业务逻辑：根据API的功能和返回的数据，结合自己的业务逻辑进行处理这可能包括数据处理、展示、存储等操作，以实现预期的功能和效果。
五、API的开发流程API的开发流程一般如下：1、明确需求：首先，明确你要开发的API的需求和目标确定API的用途、功能和预期的用户群体，以及需要提供的数据或服务2、设计API：根据需求，设计API的结构和接口。
考虑API的URL路径、请求方法（如GET、POST等）、参数和返回结果的格式（如JSON、XML等），以及错误处理机制等3、选择开发工具和框架：根据你的需求和技术栈，选择适合的开发工具和框架来实现API。
常见的选择包括Flask、Django、Express.js等4、实现API：根据设计，使用选定的工具和框架来实现API编写API的代码逻辑，包括请求处理、数据处理、身份验证和授权等5、测试API：编写测试用例，对API进行测试，确保API的功能和性能符合预期。
可以使用自动化测试工具如Pytest、Postman等进行测试6、文档编写：编写API的文档，包括API的使用说明、参数说明、返回结果的格式和示例等文档应该清晰、易懂，并提供足够的示例代码和使用场景7、发布和部署：将API部署到服务器或云平台上，使其可以被其他应用程序或开发者访问。
确保API的安全性、可用性和性能8、监控和维护：定期监控API的运行状态和性能，及时处理错误和异常根据用户反馈和需求，进行API的优化和更新开发的重点：API的URL路径、请求方法（如GET、POST等）、参数和返回结果的格式（如JSON、XML等），以及错误处理机制、API的代码逻辑（包括请求处理、数据处理、身份验证和授权）。
六、API和SDKAPI（应用程序编程接口）和SDK（软件开发工具包）是软件开发中常用的术语，它们有一些区别和关联：API是一组定义了软件组件之间交互规则的接口它提供了一种标准化的方式，让不同的软件组件之间可以进行通信和交互。
API定义了如何构建请求、发送请求、处理响应等操作，以实现特定的功能或访问特定的服务API通常是由服务提供商提供，供其他开发者使用SDK是一个软件开发工具包，它是为了简化和加速开发者使用某个特定服务或库的过程。
SDK通常包含API的实现和一些辅助工具、示例代码等资源，以帮助开发者更方便地使用特定的服务SDK可以提供一些高级抽象和封装，隐藏底层的细节，使开发者能够更快速地集成和使用特定的功能6.1 示例假设有一个名为 "CloudStorage" 的云存储服务，它允许开发者上传、下载和管理文件。
这里我们将以API和SDK的角度来看待它们的区别API：CloudStorage提供了一组API，定义了与云存储服务进行交互的规则和操作这些API可能包括上传文件、下载文件、列出文件、创建文件夹等功能开发者可以使用HTTP请求（如GET、POST、PUT、DELETE）来调用这些API，并传递相应的参数和数据。
例如，通过发送一个HTTP POST请求到https://api.cloudstorage.com/files/upload来上传文件API提供了一种标准化的接口，让开发者能够与云存储服务进行通信，并执行各种操作。
SDK：CloudStorage还提供了一个SDK，它是一个软件开发工具包，包含了使用CloudStorage服务的资源和实现SDK可能包括一个封装了API调用的库，以及一些辅助工具和示例代码开发者可以通过引入CloudStorage SDK到他们的项目中，使用SDK中提供的高级抽象和封装来简化与云存储服务的交互。
例如，SDK可能提供一个名为cloudstorage.upload(file_path)的函数，开发者只需调用该函数并传递文件路径，SDK会自动处理底层的API调用和文件上传过程在上述示例中，API是CloudStorage服务的核心，而SDK是为了简化开发者使用CloudStorage服务的过程而提供的工具包。
开发者可以选择直接使用API来与服务进行交互，或者使用SDK来获得更高级的抽象和便利性6.2 总结API是一组定义了交互规则的接口，开发者可以通过发送HTTP请求来调用这些API，实现与服务的交互SDK是一个工具包，它包含了使用特定服务的资源和实现，提供了一些高级抽象和封装，使开发者能够更方便地使用服务。
作者简介：读研期间发表6篇SCI数据算法相关论文，目前在某研究院从事数据算法相关研究工作，结合自身科研实践经历不定期持续分享关于Python、数据分析、特征工程、机器学习、深度学习、人工智能系列基础知识与案例。
原文链接：【Python程序开发系列】一文总结API的基本概念、功能分类、认证方式、使用方法和开发流程
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