Azure API Management 的策略表达式与缓存控制

Azure API Management：策略表达式与缓存控制，让你的API飞起来🚀

各位亲爱的开发者们，大家好！我是你们的老朋友，人称“Bug终结者”的码农老王。今天，咱们来聊聊Azure API Management (APIM) 中两个非常重要的概念：策略表达式和缓存控制。

想象一下，你的API就像一辆豪华跑车，性能卓越，设计精美。但是，如果你的跑车没有导航系统，在拥堵的城市里乱窜，那再好的性能也发挥不出来。策略表达式就像这辆跑车的导航系统，它能引导你的API按照你的意愿运行，实现各种复杂的业务逻辑。

而缓存控制，则像是这辆跑车的涡轮增压，能够大幅提升性能，减少延迟，让你的API像离弦的箭一样🚀。

准备好了吗？让我们系好安全带，开始今天的旅程吧！

第一站：策略表达式，API的灵魂舞者 💃

1. 什么是策略表达式？

简单来说，策略表达式就是一段可以动态计算的C#代码片段，它可以在APIM策略中执行，从而实现各种定制化的行为。你可以把它想象成一个灵活的脚本，在API请求或响应的处理过程中，根据不同的情况，执行不同的逻辑。

例如，你可以使用策略表达式来：

动态修改请求/响应头: 就像给你的API穿上不同的外套，根据不同的用户，展示不同的信息。
验证用户身份: 检查用户的身份凭证，确保只有授权用户才能访问你的API。
转换请求/响应体: 将不同格式的数据进行转换，让你的API能够与各种不同的客户端进行交互。
限制访问频率: 防止恶意用户过度访问你的API，保护你的服务器。
日志记录: 记录API的访问情况，方便你进行监控和分析。
熔断降级: 在后端服务出现故障时，自动切换到备用方案，保证API的可用性。

总之，策略表达式就像API的灵魂舞者，它能让你的API变得更加智能、灵活和强大。

2. 策略表达式的语法

Azure APIM 的策略表达式使用的是C#语法，但是它并不是完整的C#语言，而是经过简化和限制的版本。它主要用于进行数据访问和逻辑判断，而不是进行复杂的计算或IO操作。

一个典型的策略表达式看起来像这样：

@(
    // 这是一个注释
    string userName = context.Request.Headers.GetValueOrDefault("X-User-Name", "Anonymous");
    return $"Hello, {userName}!";
)

这段代码首先从请求头中获取 X-User-Name 的值，如果不存在，则默认为 "Anonymous"。然后，它返回一个包含问候语的字符串。

关键元素：

@(): 这是策略表达式的包裹符号，所有的代码都必须包含在这个符号内。
context: 这是一个非常重要的对象，它包含了API请求和响应的所有信息，例如请求头、请求体、响应头、响应体、用户信息等等。你可以通过context对象访问这些信息。
C# 语法: 你可以使用C#的各种语法，例如变量、循环、条件判断、函数等等。

3. 如何使用策略表达式？

在APIM策略中，你可以使用策略表达式来设置各种属性的值。例如，你可以使用 set-header 策略来动态设置响应头的值：

<policies>
  <inbound>
    <base />
  </inbound>
  <outbound>
    <base />
    <set-header name="X-Greeting" exists-action="override">
      <value>@(
          string userName = context.Request.Headers.GetValueOrDefault("X-User-Name", "Anonymous");
          return $"Hello, {userName}!";
      )</value>
    </set-header>
  </outbound>
</policies>

这段代码会在响应头中添加一个名为 X-Greeting 的字段，其值为策略表达式的返回值。

4. 策略表达式的常用函数

APIM提供了一系列内置的函数，方便你在策略表达式中使用。以下是一些常用的函数：

函数名称	功能描述	示例
`context.Request`	访问API请求的所有信息，例如请求头、请求体、请求方法、请求路径等等。	`context.Request.Headers.GetValueOrDefault("Content-Type", "application/json")` 获取请求头的 Content-Type 值，如果不存在，则默认为 "application/json"。
`context.Response`	访问API响应的所有信息，例如响应头、响应体、状态码等等。	`context.Response.StatusCode = 200;` 设置响应状态码为 200。
`context.Variables`	访问和设置策略变量，可以在不同的策略之间传递数据。	`context.Variables["userId"] = "123";` 设置一个名为 userId 的变量，其值为 "123"。
`DateTime.Now`	获取当前时间。	`DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")` 将当前时间格式化为 "yyyy-MM-dd HH:mm:ss" 的字符串。
`Guid.NewGuid()`	生成一个新的GUID。	`Guid.NewGuid().ToString()` 生成一个新的GUID字符串。
`Convert.ToBase64String`	将字符串转换为Base64编码。	`Convert.ToBase64String(Encoding.UTF8.GetBytes("Hello World"))` 将字符串 "Hello World" 转换为Base64编码。
`Convert.FromBase64String`	将Base64编码转换为字符串。	`Encoding.UTF8.GetString(Convert.FromBase64String("SGVsbG8gV29ybGQ="))` 将Base64编码 "SGVsbG8gV29ybGQ=" 转换为字符串 "Hello World"。

5. 策略表达式的调试技巧

调试策略表达式可能会有些棘手，因为你无法像调试普通C#代码那样进行单步调试。不过，你可以使用以下技巧来帮助你进行调试：

trace 策略: 使用 trace 策略可以将策略表达式的执行结果输出到APIM的诊断日志中。你可以通过查看诊断日志来了解策略表达式的执行情况。
return 策略: 在策略表达式中，你可以使用 return 语句来提前返回结果。这可以帮助你快速定位问题。
try-catch 语句: 使用 try-catch 语句来捕获异常，防止策略表达式执行失败导致API请求失败。

6. 策略表达式的最佳实践

保持简洁: 策略表达式应该尽可能简洁明了，避免编写过于复杂的逻辑。
避免IO操作: 策略表达式不应该进行IO操作，例如访问数据库或文件系统。
充分利用内置函数: APIM提供了许多内置函数，你应该充分利用这些函数来简化你的代码。
进行单元测试: 对策略表达式进行单元测试，确保其能够正确执行。

第二站：缓存控制，让API飞起来的涡轮增压 💨

1. 为什么需要缓存控制？

想象一下，如果每次用户访问你的API，都需要从后端服务器获取数据，那会发生什么？

增加延迟: 用户需要等待更长的时间才能看到结果。
增加服务器负载: 后端服务器需要处理更多的请求，导致性能下降。
增加网络带宽消耗: 需要传输更多的数据，增加网络带宽的消耗。

缓存控制就像是给你的API加上了一个“记忆”的功能。它可以将API的响应结果存储起来，当用户再次访问相同的API时，直接从缓存中获取结果，而无需再次访问后端服务器。

这样可以大幅提升API的性能，减少延迟，降低服务器负载，节省网络带宽。

2. APIM的缓存策略

APIM提供了两种主要的缓存策略：

get-contextual-caching: 基于请求上下文（例如请求头、请求参数）进行缓存。这意味着，只有当请求上下文完全相同时，才会从缓存中获取结果。
cache-lookup 和 cache-store: 允许你自定义缓存键，从而实现更灵活的缓存策略。你可以根据自己的需求，选择不同的缓存键，例如用户ID、产品ID等等。

3. `get-contextual-caching` 策略

get-contextual-caching 策略是最简单的缓存策略，它只需要简单的配置即可启用。

<policies>
  <inbound>
    <base />
    <cache-lookup vary-by-developer="false" vary-by-user-groups="false" downstream-caching-type="none" />
  </inbound>
  <backend>
    <base />
  </backend>
  <outbound>
    <cache-store duration="300" downstream-caching-type="none" />
    <base />
  </outbound>
</policies>

这段代码会在入站策略中启用 cache-lookup 策略，并在出站策略中启用 cache-store 策略。

cache-lookup: 用于从缓存中查找响应结果。vary-by-developer 和 vary-by-user-groups 属性用于控制是否根据开发者和用户组进行缓存。downstream-caching-type="none" 表示禁用下游缓存。
cache-store: 用于将响应结果存储到缓存中。duration 属性用于设置缓存的有效期，单位为秒。downstream-caching-type="none" 表示禁用下游缓存。

4. `cache-lookup` 和 `cache-store` 策略

cache-lookup 和 cache-store 策略允许你自定义缓存键，从而实现更灵活的缓存策略。

<policies>
  <inbound>
    <base />
    <cache-lookup key="@(context.Request.Uri.ToString())" vary-by-developer="false" vary-by-user-groups="false" downstream-caching-type="none" />
  </inbound>
  <backend>
    <base />
  </backend>
  <outbound>
    <cache-store key="@(context.Request.Uri.ToString())" duration="300" downstream-caching-type="none" />
    <base />
  </outbound>
</policies>

这段代码使用请求的URI作为缓存键。这意味着，只有当请求的URI完全相同时，才会从缓存中获取结果。

你可以使用策略表达式来动态生成缓存键。例如，你可以使用用户ID和产品ID来生成缓存键：

<cache-lookup key="@($"user:{context.User.Id}:product:{context.Request.QueryParameters["productId"].Value.FirstOrDefault()}")" ... />
<cache-store key="@($"user:{context.User.Id}:product:{context.Request.QueryParameters["productId"].Value.FirstOrDefault()}")" ... />

5. 缓存控制的最佳实践

选择合适的缓存键: 缓存键应该能够唯一标识需要缓存的数据。
设置合适的缓存有效期: 缓存有效期应该根据数据的变化频率进行设置。
使用适当的缓存策略: 根据不同的场景，选择合适的缓存策略。
监控缓存命中率: 监控缓存命中率可以帮助你了解缓存的效果，并进行优化。
考虑缓存失效策略: 当数据发生变化时，需要及时失效缓存，以保证数据的准确性。

总结：策略表达式与缓存控制，让你的API如虎添翼 🐅

今天，我们一起探索了Azure API Management 中策略表达式和缓存控制的奥秘。

策略表达式就像API的灵魂舞者，它能让你的API变得更加智能、灵活和强大。
缓存控制就像API的涡轮增压，能够大幅提升性能，减少延迟，让你的API像离弦的箭一样🚀。

掌握了这两个利器，你的API就能如虎添翼，在数字世界里自由驰骋！

记住，编程的世界充满乐趣，不断学习，不断探索，你就能成为真正的编程大师！💪

感谢大家的收听，下次再见！👋