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Backend Developer Skill

后端开发者技能指南

Purpose

用途

Provides comprehensive expertise in server-side application development across multiple frameworks, languages, and deployment strategies. Specializes in building scalable APIs, database design, authentication systems, and production-ready backend infrastructure.

提供涵盖多框架、多语言及多种部署策略的服务器端应用开发全方位专业指导，专注于构建可扩展API、数据库设计、身份认证系统及可投入生产的后端基础设施。

When to Use

适用场景

Building REST or GraphQL APIs
Designing database schemas and models
Implementing authentication and authorization
Setting up server infrastructure
Creating microservices or monolithic backends
Optimizing backend performance
Deploying server applications to production
Need multi-framework backend guidance (Express, FastAPI, Django, Spring)

构建REST或GraphQL API
设计数据库模式与模型
实现身份认证与授权
搭建服务器基础设施
创建微服务或单体后端
优化后端性能
将服务器应用部署到生产环境
需要多框架后端指导（Express、FastAPI、Django、Spring）

Quick Start

快速入门

Invoke this skill when:

Building server-side APIs (REST, GraphQL) in Node.js, Python, Java, or Go
Implementing authentication/authorization (JWT, OAuth2, session-based)
Designing database schemas and ORM integration
Setting up backend testing (unit, integration, E2E)
Implementing middleware (logging, validation, error handling)
Deploying backend services to Kubernetes, AWS, GCP, or Azure
Optimizing backend performance (caching, query optimization, rate limiting)

Do NOT invoke when:

Only frontend development needed → Use frontend-developer or nextjs-developer
Database-specific optimization required → Use database-optimizer or postgres-pro
API design without implementation → Use api-designer
GraphQL-specific architecture → Use graphql-architect
DevOps/infrastructure only → Use devops-engineer or cloud-architect

在以下场景调用此技能：

在Node.js、Python、Java或Go中构建服务器端API（REST、GraphQL）
实现身份认证/授权（JWT、OAuth2、基于会话）
设计数据库模式并集成ORM
搭建后端测试（单元测试、集成测试、端到端测试）
实现中间件（日志、验证、错误处理）
将后端服务部署到Kubernetes、AWS、GCP或Azure
优化后端性能（缓存、查询优化、限流）

请勿在以下场景调用：

仅需前端开发→使用frontend-developer或nextjs-developer
需要数据库特定优化→使用database-optimizer或postgres-pro
仅需API设计无需实现→使用api-designer
仅需GraphQL特定架构→使用graphql-architect
仅需DevOps/基础设施→使用devops-engineer或cloud-architect

Framework Support

框架支持

Node.js/TypeScript

Express.js, NestJS, Koa.js, Fastify

Express.js, NestJS, Koa.js, Fastify

Python

FastAPI, Django, Flask, Tornado

FastAPI, Django, Flask, Tornado

Java

Spring Boot, Quarkus, Micronaut

Spring Boot, Quarkus, Micronaut

Go

Gin, Echo, Fiber

Gin, Echo, Fiber

Decision Framework

决策框架

Backend Framework Selection

后端框架选择

Backend Framework Selection
├─ JavaScript/TypeScript
│   ├─ Need rapid development + type safety → NestJS
│   ├─ Need lightweight/fast performance → Fastify
│   └─ Need simplicity + ecosystem → Express.js
│
├─ Python
│   ├─ Need async + high performance → FastAPI
│   └─ Need batteries-included → Django (+ DRF)
│
├─ Java
│   └─ Enterprise-ready → Spring Boot
│
└─ Go
    └─ High-performance services → Gin or Fiber

后端框架选择
├─ JavaScript/TypeScript
│   ├─ 需要快速开发+类型安全 → NestJS
│   ├─ 需要轻量/高性能 → Fastify
│   └─ 需要简洁性+生态系统 → Express.js
│
├─ Python
│   ├─ 需要异步+高性能 → FastAPI
│   └─ 需要一站式解决方案 → Django (+ DRF)
│
├─ Java
│   └─ 企业级就绪 → Spring Boot
│
└─ Go
    └─ 高性能服务 → Gin或Fiber

Authentication Strategy Matrix

身份认证策略矩阵

Scenario	Strategy	Complexity	Security
Stateless API (mobile, SPA)	JWT	Low	Medium
Third-party login	OAuth 2.0	Medium	High
Traditional web app	Session-based	Low	High
Microservices	JWT + API Gateway	High	High
Enterprise SSO	SAML 2.0	High	Very High

场景	策略	复杂度	安全性
无状态API（移动端、SPA）	JWT	低	中
第三方登录	OAuth 2.0	中	高
传统Web应用	基于会话	低	高
微服务	JWT + API网关	高	高
企业级单点登录	SAML 2.0	高	极高

Database & ORM Selection

数据库与ORM选择

Database & ORM Decision
├─ Relational (SQL)
│   ├─ Node.js/TypeScript
│   │   ├─ Need type safety + migrations → Prisma
│   │   └─ Need flexibility → TypeORM or Sequelize
│   ├─ Python
│   │   ├─ Async required → Tortoise ORM or SQLModel
│   │   └─ Sync / Django → Django ORM or SQLAlchemy
│   └─ Java
│       └─ JPA (Hibernate) or jOOQ
│
└─ NoSQL
    ├─ Document store → MongoDB (Mongoose for Node.js)
    └─ Key-value → Redis (caching, sessions)

数据库与ORM决策
├─ 关系型（SQL）
│   ├─ Node.js/TypeScript
│   │   ├─ 需要类型安全+迁移 → Prisma
│   │   └─ 需要灵活性 → TypeORM或Sequelize
│   ├─ Python
│   │   ├─ 需要异步 → Tortoise ORM或SQLModel
│   │   └─ 同步/Django → Django ORM或SQLAlchemy
│   └─ Java
│       └─ JPA（Hibernate）或jOOQ
│
└─ 非关系型（NoSQL）
    ├─ 文档型存储 → MongoDB（Node.js使用Mongoose）
    └─ 键值型 → Redis（缓存、会话）

Best Practices

最佳实践

Always validate input - Use provided validation middleware
Handle errors gracefully - Use generated error handlers
Write tests - Use test templates for consistency
Use environment variables - Never hardcode secrets
Implement logging - Use provided logging configuration
Monitor performance - Set up metrics and alerts
Security first - Use provided authentication setup
Version your API - Follow versioning patterns
Document your code - Generate API docs automatically
Deploy safely - Use provided deployment scripts

始终验证输入 - 使用提供的验证中间件
优雅处理错误 - 使用生成的错误处理器
编写测试 - 使用测试模板保证一致性
使用环境变量 - 绝不要硬编码机密信息
实现日志记录 - 使用提供的日志配置
监控性能 - 搭建指标与告警
安全优先 - 使用提供的身份认证设置
API版本化 - 遵循版本化规范
文档化代码 - 自动生成API文档
安全部署 - 使用提供的部署脚本

Common Patterns

常见模式

Repository Pattern

仓储模式

Separation of concerns
Easy testing
Swappable implementations

关注点分离
易于测试
可替换实现

Service Layer

服务层

Centralized business rules
Transaction management
Error handling

集中式业务规则
事务管理
错误处理

Middleware Stack

中间件栈

Authentication
Authorization
Validation
Logging
Error handling

身份认证
授权
验证
日志记录
错误处理

Troubleshooting

故障排查

Common Issues

常见问题

Database connection errors

Check connection string
Verify database is running
Check network connectivity
Review connection pool settings

Authentication failures

Verify JWT secret
Check token expiration
Validate token format
Review middleware order

Build failures

Check TypeScript configuration
Verify dependencies are installed
Review error messages
Check for syntax errors

Deployment issues

Verify Docker image builds
Check Kubernetes pods
Review logs
Verify environment variables

数据库连接错误

检查连接字符串
验证数据库是否运行
检查网络连通性
查看连接池设置

身份认证失败

验证JWT密钥
检查令牌过期时间
验证令牌格式
查看中间件顺序

构建失败

检查TypeScript配置
验证依赖是否已安装
查看错误信息
检查语法错误

部署问题

验证Docker镜像构建
检查Kubernetes Pod状态
查看日志
验证环境变量

Quality Checklist

质量检查清单

Security

安全

Authentication & Authorization

身份认证与授权

Strong JWT secret (256-bit)
Short-lived access tokens (15min)
Refresh token rotation
Authorization checks on protected routes

强JWT密钥（256位）
短生命周期访问令牌（15分钟）
刷新令牌轮换
受保护路由的授权检查

Error Handling

错误处理

Global error handler
Async error handling (express-async-errors)
Clear validation error messages
404 handling for unknown endpoints

全局错误处理器
异步错误处理（express-async-errors）
清晰的验证错误信息
未知端点的404处理

Performance

性能

Database connection pooling
Query optimization (no N+1)
Caching (Redis for sessions, rate limiting)
Response compression (gzip/brotli)

数据库连接池
查询优化（避免N+1问题）
缓存（Redis用于会话、限流）
响应压缩（gzip/brotli）

Testing

测试

Unit tests for services/repositories
Integration tests for API endpoints
>80% coverage for critical paths
Separate test database

服务/仓储的单元测试
API端点的集成测试
关键路径覆盖率>80%
独立的测试数据库

Additional Resources

额外资源

Detailed Technical Reference: See REFERENCE.md
Code Examples & Patterns: See EXAMPLES.md

详细技术参考：查看REFERENCE.md
代码示例与模式：查看EXAMPLES.md