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系统设计 | 哪些技术标准可以帮助系统设计？

143 2024-08-27

规范标准 https 设计地址

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文 | 少个分号（转载请注明出处）

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在计算机领域，有很多成熟的技术标准非常有价值，参考技术标准容易找到标准的开源实现，也可以自己参考其原理做出更可靠的方案。例如 IETF 的 RFC 文档是最权威的技术资料来源。查阅技术标准也是最快捷的学习方式，但是阅读门槛比较高，而且大多是英文资料。

这篇文章结合技术研讨会总结的内容，整理了在技术方案设计中可以参考和使用的技术标准。

为了更好的组织内容，先介绍一下常见的技术标准组织，并将技术标准分为计算机科学、工程应用、开发工具三类，你可以仅阅读相关内容。

对于不常用的技术标准依然有必要了解的技术标准不在文中说明，参考《未详细说明的标准清单》。

补充说明：规范、标准、协议都可以指标准，协议主要指网络通信标准。

技术标准组织

IETF

IETF 应该是互联网标准组织中名气最大的，它的全称是国际互联网工程任务组（The Internet Engineering Task Force）。IETF下属有很多工作组（WG），专门负责一个领域标准的制定，例如 OAuth。IETF 工作的产出主要是 RFC 文档（Request For Comments）。IETF 最知名的规范是 TCP/IP 协议族，但是我们日常相关更多关注应用层标准，就不介绍通信相关的协议了，下面是一些常见应用层的标准。

JCP

JCP（Java Community Process) 是一个开放的国际组织，主要由 Java 开发者以及被授权者组成。Java 之所以能发展成目前这个规模，离不开标准化进程，JCP 中的一些规范不仅影响了 Java 世界，对其他语言，例如 PHP、Nodejs 也造成了巨大的影响。在日常服务器开发工作中，用到 JCP 标准非常多，例如数据验证、数据库访问和服务器容器。

W3C

W3C 中文名称是万维网联盟，是Web技术领域最具权威和影响力的国际中立性技术标准机构，主要负责制定浏览器上一些技术细节以消除浏览器上 HTML、CSS 渲染的差异，包括 DOM、XML 和 SVG 等技术。但是需要注意 JavaScript 不是 W3C 的范围，但 W3C 需要负责浏览器中 JavaScript API 也就是 DOM 规范的制定。

ECMA

ECMA 中文名称是欧洲计算机制造联合会，主要负责计算机制造和编程相关的标准制定。ECMA 制定了许多编程语言的规范，例如 C#、C++ 等，有趣的是 Sun 公司曾经提交了 Java 相关标准给 ECMA 但是随后又撤销了。ECMA 下面有几个我们可能特别关注的规范：ECMAScript、JSON 和办公文档规范。

OMG

OMG(Object Management Group) 中文名称是对象管理组织，OMG 规范了面向对象的一些概念，开始的目的是为分布式面向对象系统建立标准，现在也包含了一些流程建模的内容。UML、BPMN 等标准都是 OMG 的工作成果。

计算机科学相关标准

HTTP 协议族 RFC 723X

IETF 制定的关于 HTTP 协议值得架构师去阅读，HTTP 协议是基于文本传输的应用层协议，所以比较容易理解，充分挖掘该协议的特性能解决工作中很多问题。

RFC 723X HTTP 协议族 HTTP 标准分为多个版本，目前在用的一般是 1.1（RFC 7230）。同时 HTTP 标准分为核心标准和拓展标准，例如缓存、会话、内容编码等内容属于拓展部分，在选择 HTTP client 时，需要注意其实现程度可能并不完整。另外 method、状态码等枚举类型在 IANA 中心可以找到。

相关地址：HTTP https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc7230

可以拓展阅读 Websocket、HTTP/3、HTTP Over TLS 协议。

Websocket https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc6455
HTTP/3 https://datatracker.ietf.org/doc/rfc9114/
HTTP Over TLS https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc2818

网络底层协议 TCP/IP 和 802.3

如果希望继续了解和学习计算机网络底层协议，可以阅读 RFC 1180。RFC 1180 算是 TCP/IP 协议簇的导读，所以它的标题是《A TCP/IP Tutorial》。这份 RFC 文档可以说是计算机网络书籍最权威的材料引用来源。

相关地址：https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc1180

也可以拓展阅读经典的以太网协议 RFC 802.3、WIFI 协议 RFC 802.11。

RFC 802.3：https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc1516
RFC 802.11：https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc7494

关于网络协议也可以推荐阅读科来网络协议图谱，了解网络协议之间的关系：

https://www.colasoft.com.cn/download/protocols_map.php

LDAP 协议 RFC 4511

LDAP（轻量级目录访问协议）是一种用于访问和维护分布式目录信息的协议。它最初设计用于在 TCP/IP 网络上访问 X.500 目录服务，但后来被推广为在各种环境中使用的通用协议，LDAP 主要用途为提供企业应用人员、组织、部门等信息。

架构师非常有必要了解 LDAP 协议，很多企业应用产品都提供了 LDAP 协议的认证接入。

相关地址：https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc4511

MQTT 协议

物联网标准中常用的一项技术是 MQTT，它是一个应用层协议。

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的通信协议，设计用于在低带宽、不稳定或资源受限的网络环境中进行高效的消息传输。MQTT 最初由IBM 开发，后来成为 OASIS 标准，并被广泛应用于物联网（IoT）和分布式系统中。

相关地址：https://mqtt.org/mqtt-specification/

WebRTC

如果需要实现浏览器中的音视频能力，可以了解 WebRTC 规范。

WebRTC（Web Real-Time Communication）是一种开放性的网络技术，旨在使浏览器和移动应用能够实现实时音频、视频通话以及点对点数据传输，无需借助第三方插件或应用程序。WebRTC 由于是关于 Web 的技术，所以由 w3 组织制定。

相关地址：https://www.w3.org/TR/webrtc/

C、SQL、Java、Javascript、Shell 规范

一般来说，编程语言的规范和实现是分开的。例如 C 语言的实现微软、Borland 等厂商的实现；Sql 也有不同的 DBMS 的实现；Java 有 Oracle 和 OpenJDK 的实现；Javascript 有多套实现。

C 语言规范 https://www.iso-9899.info/wiki/The_Standard
SQL 规范 https://www.iso.org/standard/76583.html
Java 规范 https://docs.oracle.com/javase/specs/
Javascript 规范 https://www.ecma-international.org/publications-and-standards/standards/ecma-262/
Shell 编程语言规范 https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/utilities/V3_chap02.html

工程应用

计算机科学中的技术标准可能离我们太远，架构师需要关注工程应用中的标准，下面整理了一些工程应用中你能用的标准。

开放授权协议 OAuth 和 Saml

在单点登录和开放授权协议方面，可以使用 OAuth 和 Saml 协议。OAuth 基于 Web token 实现分布式授权，而 Saml 通过 XML 实现。

使用标准的开放授权协议可以帮助我们减少开发成本，提高系统对接的便利性。

URI 规范 RFC 3986

RFC 3986 规范的标题是 Uniform Resource Identifier (URI): Generic Syntax，中文名是统一资源定位符，所以 URI 的用途并不仅仅用于网页。

在很多方面都可以使用 URI 规范。例如，可以标记 APP 的窗口资源，来实现一种叫做 Deep Link 的技术，可以从网页打开原生 APP 的某个窗口。

相关地址：https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc3986

Bean Validation

在 Java 中数据校验的规范化是 JCP 一个典型的实践，从最早的 JSR 349 到 JSR 303，目前已经发展到了 Bean validation 2.0，并开始支持 2SE。Hibernate 最新的 validator 已经开始支持 2.0 的验证规范。早期讲 Java 的书谈到使用 JSR 验证容易让人感到困惑，JSR 只是验证规范，数据验证是由其他的验证器实现的。同时一些非 Java 的验证框架也在参考实现 JCP 的标准。

相关地址：https://beanvalidation.org/2.0/spec/

JPA Java Persistence

API JPA 定义了对象关系映射以及如何持久化到数据中，JPA、ORM、Hibernate 在 Java 开发时是非常容易被混淆的概念。其中 ORM 只是一个对象映射的概念，JPA 规范了 ORM、数据访问 API、查询语言，Hibernate 对 JPA 进行了实现，JPA 其他的实现还有 Open JPA 和 Eclipse Link 等技术。

相关地址：https://download.oracle.com/otn-pub/jcp/persistence-2_2-mrel-spec/JavaPersistence.pdf

JAX-RS Java API for RESTful Web Services

JAX-RS 定义了 Restful API 构建相关的规范，包括一些常见的注解都来源这个规范，例如 @Path @GET 等，关于 JAX-RS 的实现除了 Spring 全家桶之外，还有 Jersey、RESTeasy 等实现。

相关地址：https://download.oracle.com/otn-pub/jcp/jaxrs-2_0_rev_A-mrel-eval-spec/jsr339-jaxrs-2.0-final-spec.pdf

Java Servlet

Servlet 可以说是 J2EE 中最重要的规范之一，如果不去看 servlet 的规范很难理解 servlet 到底是什么。这也是很多公司面试一般都会问的问题。servlet 定义了 J2EE 应用和服务器容器之间的约定，所以在开发过程中就需要特别注意 web 容器提供的额外的特性，造成耦合。

相关地址：https://download.oracle.com/otndocs/jcp/servlet-4-final-spec/index.html

Office Open XML

ECMA 下一个非常重要的规范，简称 OOXML，现已成为国际文档格式标准。如果在项目中需要使用编程的方式解析 word 文档，参考这个规范下的实现。

相关地址：https://www.ecma-international.org/publications-and-standards/standards/ecma-376/

JSON API 规范

RESTFul API 并没有定义如何设计详细的 API 消息体，所以你可以参考一些规范来更好的设计 API。jsonapi.org 提供了一套不错的 API 设计规范，可以参考。

ISO 时间规范

一般时间的表达、格式化、频率表达、区间表达、时区等时间相关的内容都可以参考 ISO 8601 规范，不仅可以减少关于时间设计的心智负担，还可以复用大量 JDK 中关于时间的实现。

在计算机中，时间的表示被 RFC 3339 进一步规范化，包括时间格式化的代号，表达范围和限制条件。

媒体类型 RFC 6838

媒体类型是指常见文件的格式，通常被标记在文件头信息中。应用开发者可以定义自己的文件媒体格式，如果希望能被其它应用程序也能采纳可以注册到 iana.org 组织。

相关地址：https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc6838

OpenAPI 和 Raml

在做技术方案时，需要一些标准化的规范表达 API 设计，这时可以使用 OpenAPI 和 Raml。OpenAPI 的前身就是 Swagger 的 API 定义格式。

微格式

在 HTML 或者 XML 中，为了让标记语言更为语义化，用于第三方应用程序识别，出现了微格式这类规范。例如，航空公司通过 HTML 格式的邮件发送了机票信息，邮件客户端可以通过微格式识别其中的关键信息，并添加到提示列表中。

另外的用途是浏览器可以识别微格式，并记录用户的表单输入，减少用户的重复输入。

相关地址：https://microformats.org/wiki/metaformats

架构相关规范

在企业级的架构规划工作中，C4 模型是一种轻量级的表达架构视图的规范。重量级的架构规范可以参考企业架构 Togaf，对于垂直领域也有类似 BIAN 对银行、金融领域的架构规范。

C4 模型 https://c4model.com/
Togaf https://www.opengroup.org/togaf-standard-version-92-evaluation-license
BIAN https://bian.org/deliverables/bian-standards/

微服务架构规范

微服务架构中的一些术语定义目前没有成熟的标准和规范，不过在网上流传了一份《分布式应用架构通用技术能力要求第1部分：微服务平台》规范草案可以参考。

相关地址：https://www.doc88.com/p-31473045316869.html

SCIM 查询语言规范

我们很多时候需要编写一些给前端表单使用的查询 API，有时候可能会出现比较、排序等需求，我们可以参考 scim-query-syntax 定义的一套规范，用来表达参数的格式。

例如属性的比较 equal、not equal、contains、starts with 等，可以被缩写为 eq、ne、co、sw。

相关地址：https://bookstack.soffid.com/books/scim/page/scim-query-syntax

开发工具

还有一些规范可能不直接被应用于项目中，而是作为日常工具使用存在。

流程建模规范 BPMN

BPMN 由OMG（Object Management Group）制定和维护，它提供了一种统一的方法来描述和可视化业务流程，使业务分析师、流程设计师和技术人员能够更好地理解、沟通和优化业务流程。

UML

UML 是由 OMG 制定的一种用于软件工程和系统设计的标准化图形化建模语言。UML 定义了常见规范化的模型绘图方式，但又不仅仅只是绘图。OMG 的目标其实是利用 UML，标准化的阐述面向对象相关概念，因此可以看做面向对象最权威的材料。

相关地址：https://www.omg.org/spec/UML/2.5/PDF

commonmark 规范

我们可能会在日常工作中使用 Markdown 编辑文档，Markdown 有很多变种导致各个渲染器或者平台不兼容，从而衍生出 commonmark 这个 Markdown 规范。

总结

目前国内对技术规范的采纳和应用还不成熟，而对于国外的应用来说，基本上会优先基于规范来进行架构设计。

例如，认证协议、LDAP 等规范被海外厂商广泛采纳，但是国内应用大都使用了自己的私有 API。

随着国内 IT 行业发展，技术规范的采用、建设应该会是一个趋势，尽可能采用技术规范也能提高架构师的竞争力。

附录：未详细说明的标准清单

RDP 远程桌面协议 https://learn.microsoft.com/en-us/openspecs/windows_protocols/ms-rdpbcgr/5073f4ed-1e93-45e1-b039-6e30c385867c
YANG 网络配置模型 https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc6020
POSIX 协议 https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799.2018edition/~~
国家行政区划 http://www.stats.gov.cn/sj/tjbz/tjyqhdmhcxhfdm/2022/51.html

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