Interfejs programowania aplikacji, często określany skrótem API, stanowi fundamentalny element większości struktur oprogramowania. Umożliwia on skuteczną wymianę informacji pomiędzy różnymi aplikacjami lub usługami.
API zapewniają warstwę abstrakcji, udostępniając niezbędne funkcje i jednocześnie chroniąc poufne dane. Mechanizmy uwierzytelniania i autoryzacji zabezpieczają API przed dostępem niepowołanych osób i nieautoryzowanymi zmianami danych.
Twórcy oprogramowania korzystają z różnorodnych API do tworzenia, testowania i optymalizowania systemów w sposób uporządkowany. Dzięki nim mogą wchodzić w interakcję z systemem za pomocą z góry zdefiniowanych reguł i protokołów.
Czym są bramy API?
W strukturze oprogramowania rzadko spotyka się pojedyncze API obsługujące wszystkie funkcje. Zazwyczaj mamy do czynienia z wieloma API, które współpracują ze sobą, aby dostarczyć dane do klienta.
Brama API, jak sama nazwa sugeruje, pełni rolę punktu dostępowego dla różnorodnych żądań API, kierując je do odpowiedniej usługi lub mikrousługi. Odciąża to klienta od wysyłania wielu zapytań, co przekłada się na zwiększenie jego efektywności.
Przykładowo, aplikacja do zamawiania jedzenia składa się z wielu mikrousług, takich jak obsługa restauracji, użytkowników, ocen, tras dostaw, map i innych. W takim przypadku bardziej optymalne jest, aby aplikacja użytkownika końcowego wysyłała jedno żądanie do bramy API, która następnie przekierowuje je do odpowiednich mikrousług.
Kolejną zaletą stosowania bramy API jest podniesienie poziomu bezpieczeństwa. Możliwość konfiguracji rozmaitych systemów uwierzytelniania i autoryzacji utrudnia atakującym wykorzystanie zasobów.
Elementy składowe architektury API
Architektura API składa się z kilku podstawowych elementów, z których niektóre wymieniono poniżej:
# 1. Interfejs API
Interfejs API precyzyjnie określa dostępne metody i funkcjonalności, nie ujawniając szczegółów ich implementacji. Definiuje zasady i sposoby pobierania lub modyfikowania zasobów.
Na przykład, w API typu RESTful dostępne są metody HTTP, takie jak GET, PUT, POST, DELETE, służące do interakcji z zasobami.
#2. Kontrolery tras
Kontrolery odgrywają kluczową rolę w bramach API, zarządzając przepływem ruchu od wielu klientów i kierując go do właściwej usługi API.
Ponadto kontrolery mogą weryfikować żądania, zarządzać odpowiedziami, obsługiwać uwierzytelnianie i inne zadania.
#3. Modele dostępu do danych
Każdy zasób w bazie danych ma określoną strukturę. Warto zdefiniować ją wcześniej, aby móc przeprowadzić walidację. Jest to znane jako schemat. Dane otrzymane od klienta są weryfikowane pod kątem zgodności ze schematem, a następnie zapisywane w bazie danych.
Zapobiega to wprowadzeniu do bazy danych nieprawidłowych lub zmodyfikowanych danych.
Komponenty architektury API
- Usługi API: Są to usługi, które zapewniają dostęp do określonego zasobu lub ich zestawu. Aplikacje o dużej skali wymagają wielu usług API. Są one od siebie niezależne i samodzielnie zarządzają zasobami.
- Dokumentacja: Dokumentacja API jest kluczowa dla programistów, aby mogli efektywnie korzystać z API i dostępnych w nim metod. Może zawierać listę punktów końcowych, dobre praktyki, formaty zapytań, informacje o obsłudze błędów i inne.
- Analityka i monitoring: Panel analityczny jest bardzo ważny, ponieważ dostarcza danych, takich jak ruch w API, wskaźniki błędów, wydajność i inne przydatne informacje.
Najczęściej stosowane architektury projektowania API
REST – Reprezentacyjny Transfer Stanu
REST to styl architektury API, który wykorzystuje protokół HTTP i umożliwia bezstanową komunikację między klientem a serwerem.
W architekturze REST zasoby są identyfikowane za pomocą adresów URL, a każdy zasób ma swój unikalny punkt końcowy. Do modyfikacji i tworzenia zasobów wykorzystywane są metody HTTP takie jak GET, PUT, POST. API, które wykorzystują architekturę REST, są nazywane RESTful API.
SOAP – Prosty Protokół Dostępu do Obiektów
SOAP to protokół komunikacyjny oparty na XML. Komunikaty SOAP są kodowane w dokumentach XML i mogą być przesyłane od nadawcy SOAP do odbiorcy SOAP. Wiadomość może przechodzić przez jedną lub więcej usług, zanim dotrze do odbiorcy.
Główna różnica między SOAP a REST polega na tym, że REST jest stylem architektonicznym opartym na protokole HTTP, natomiast SOAP jest protokołem, który może wykorzystywać różne protokoły bazowe, takie jak HTTP, SMTP. Format danych w SOAP to XML.
gRPC – Zdalne Wywołanie Procedury Google
Zdalne wywoływanie procedur (RPC) to technika, w której funkcja na zdalnym serwerze jest wywoływana przez klienta tak, jakby była uruchamiana lokalnie. gRPC to platforma typu open source stworzona przez Google. Wykorzystuje bufory protokołów, które są uniwersalnym sposobem zapisu i kodowania danych strukturalnych.
Dane w buforach protokołów są kompilowane przez kompilator gRPC, co zapewnia kompatybilność. Na przykład, jeśli kod klienta jest napisany w Javie, a kod serwera w Go, to dane w buforach protokołów będą kompatybilne z obydwoma językami.
GraphQL
GraphQL to język zapytań typu open source i środowisko wykonawcze do tworzenia API. Umożliwia klientom dostęp do wielu zasobów poprzez jeden punkt końcowy. Określony zasób nie jest powiązany z konkretnym punktem końcowym. Otrzymujesz tylko te dane, które są określone w zapytaniu.
Dla każdego zapytania należy zdefiniować schemat i funkcję tłumacza, która zostanie wykonana dla tego zapytania. Do modyfikacji zasobów w GraphQL służy zapytanie mutacji.
Najlepsze praktyki wdrażania architektury API
Bez względu na to, jak dobrze zaprojektujesz architekturę API, jeśli zawiedzie w środowisku produkcyjnym, będzie bezużyteczna. Musi działać poprawnie w realnych scenariuszach. Oto kilka kluczowych praktyk przygotowania architektury API do wdrożenia produkcyjnego:
✅ Użyj bramy API
Brama API efektywnie kieruje żądania API. Może również obsługiwać zabezpieczenia i weryfikację poprawności.
✅ Przeprowadź testy API
Przed uruchomieniem upewnij się, że API przeszło kompleksowe testy funkcjonalne, integracyjne i wydajnościowe. Automatyczne ramy testowe mogą usprawnić ten proces.
✅ Skoncentruj się na skalowalności
Zaprojektuj skalowalną architekturę API, która będzie w stanie obsłużyć rosnące zapotrzebowanie na ruch. Rozważ zastosowanie automatycznego skalowania, aby dynamicznie dopasowywać liczbę instancji API do obciążenia.
✅ Wybieraj mądrze hosting
Wybieraj dostawców usług hostingowych oferujących skalowalne rozwiązania, które poradzą sobie z rosnącym ruchem i potrzebami klientów. Szukaj funkcji takich jak równoważenie obciążenia, automatyczne skalowanie i możliwość elastycznego przydzielania większej ilości zasobów w razie potrzeby.
Upewnij się, że dostawca usług hostingowych jest w stanie sprostać wymaganiom wydajnościowym API, szczególnie w okresach dużego obciążenia. Rozważ też opcje bezserwerowe, jeśli pasują do potrzeb Twojej firmy.
Jak wybrać odpowiednią architekturę API?
Wybór architektury API zależy od kilku czynników:
- Wymagania biznesowe: Analizuj cele biznesowe, które mają być osiągnięte za pomocą API, i zrozum procesy zachodzące w aplikacji.
- Przypadki użycia: Określ, w jakim celu potrzebujesz API. Zdefiniowanie różnych przypadków użycia pomoże lepiej zaprojektować lub wybrać architekturę.
- Skalowalność: Zrozumienie wymagań biznesowych i przypadków użycia pomoże zaprojektować skalowalną i wydajną architekturę API.
- Doświadczenie programisty: Upewnij się, że architektura API jest łatwa do zrozumienia, tak aby nowi programiści mogli z niej bez problemu korzystać.
- Bezpieczeństwo: Bezpieczeństwo jest prawdopodobnie najważniejszym aspektem architektury API. Upewnij się, że Twoja architektura jest wystarczająco bezpieczna i zgodna z przepisami dotyczącymi ochrony prywatności.
W dalszej części przedstawiamy zasoby edukacyjne, które pomogą Ci udoskonalić umiejętności projektowania architektury API.
Zasoby edukacyjne
# 1. Opanowanie architektury API: projektowanie, obsługa i rozwijanie systemów opartych na API
Ta książka pomoże Ci zrozumieć podstawy API i poznać praktyczne sposoby projektowania, tworzenia i testowania interfejsów.
Dowiesz się również, jak obsługiwać, konfigurować i wdrażać system API. Książka porusza wiele zagadnień, od bram API, siatki usług, bezpieczeństwa, TLS i OAuth2 po ewolucję istniejących systemów.
#2. Architektura oprogramowania: projektowanie interfejsu API REST — kompletny przewodnik
Jeśli chcesz poszerzyć swoją wiedzę o RESTful API i sposobie ich projektowania, ten kurs architektury oprogramowania jest dla Ciebie.
Obejmuje on uwierzytelnianie, autoryzację, dokumentowanie interfejsów REST API oraz techniki optymalizacji wydajności. Co ważne, omówiono w nim podstawy protokołu HTTP oraz narzędzie do testowania interfejsów API Postman.
#3. Projektowanie, rozwój i zarządzanie REST API
Kluczową cechą tego kursu są samouczki dotyczące różnych platform zarządzania API, takich jak Swagger, Apigee i Mulesoft. Ten kurs jest idealny dla osób, które chcą poznać aplikacje REST API i są zainteresowane ich architekturą.
#4. Projektowanie API RESTful: naucz się projektować API od podstaw
W tym kursie nauczysz się tworzyć API REST od podstaw. Obejmuje on przydatne tematy, takie jak żądania, odpowiedzi, projektowanie API i operacje. Jeśli dopiero zaczynasz swoją przygodę z REST, ten kurs będzie dla Ciebie bardzo pomocny.
Podsumowanie
Najlepszą architekturę API wybierzesz na podstawie celów biznesowych i technicznych, biorąc pod uwagę potrzeby integracyjne, wydajność, bezpieczeństwo oraz przyszłą skalowalność i rozszerzalność.
Zachęcamy do rozpoczęcia kariery testera oprogramowania z pomocą przedstawionych kursów i zasobów.