Comprendere le Tecnologie API: Un’Analisi Comparativa di REST, GraphQL e API Asincrone

Nota dell’editore: La seguente è un articolo scritto per e pubblicato nel Rapporto sulle tendenze del 2024 di DZone, Modern API Management: Connettere Architetture Guidate dai Dati Accanto a AI, Automazione e Microservizi.

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Le API svolgono un ruolo cruciale nel mondo dello sviluppo software moderno. Diversi tipi di API possono essere utilizzati per stabilire la comunicazione e lo scambio di dati tra vari sistemi. All’avanguardia si trova l’approccio REST, che ha dominato l’industria grazie alla sua semplicità e scalabilità. Tuttavia, con l’evoluzione della tecnologia, anche le esigenze degli sviluppatori e delle aziende sono cambiate. Negli ultimi anni, sono emerse alternative come GraphQL e API asincrone basate su eventi. Offrono vantaggi distinti rispetto alle tradizionali API REST.

In questo articolo, esamineremo ciascuna di queste tecnologie API e costruiremo una comprensione comparativa di esse.

REST: Il Cominciamento della Comunicazione Orientata ai Risorse

L’architettura REST ruota intorno al concetto di risorse. Queste sono entità che possono essere gestite attraverso metodi HTTP standard come GET, POST, PUT e DELETE. Una delle caratteristiche chiave di REST è la sua natura stateless, dove ogni richiesta da parte del client contiene tutte le informazioni necessarie per il server per soddisfarla. Ciò scinde il client e il server, permettendo loro di essere scalati in modo indipendente.

Vantaggi e Svantaggi di REST

Le API REST hanno alcuni significativi vantaggi:

• REST segue una progettazione semplice e intuitiva basata su metodi HTTP standard.
• Ogni richiesta nell’approccio REST è indipendente, il che porta a una migliore scalabilità e affidabilità.
• REST utilizza meccanismi di cache HTTP per migliorare le prestazioni e ridurre il carico sul server originale.
• REST è interoperabile, funzionando bene con vari linguaggi di programmazione e piattaforme grazie al suo formato standard.

Tuttavia, l’architettura REST presenta anche diversi svantaggi:

• Le API REST possono causare sovraacquisizione, dove i client ricevono più dati del necessario, portando a inefficienze e spreco di banda di rete.
• Simile al primo punto, le API REST possono soffrire anche di sottocquisizione, dove sono necessarie più richieste per soddisfare requisiti di dati complessi. Ciò comporta un aumento della latenza.
• REST segue un approccio sincrono che può portare a blocchi e problemi di prestazioni in scenari ad alta intensità di carico.
• Le modifiche allo schema dei dati dell’API possono influenzare i client, portando a un’accoppiamento stretto.

Casi d’uso delle API REST

Ci sono casi d’uso ideali in cui le API REST sono molto più indicate rispetto ad altri tipi di API, ad esempio:

• Applicazioni intensive in cache – Un’applicazione con lettura pesante, come siti di notizie o contenuto statico, può trarre vantaggio dai meccanismi di cache di REST. Le direttive di cache standardizzate di REST facilitano la loro implementazione.
• Operazioni CRUD semplici – Quando si tratta di operazioni CRUD semplici, le API REST offrono semplicità e prevedibilità. Le applicazioni con un modello dati chiaro e statico spesso trovano le API REST più adatte.

GraphQL: La crescita del recupero dati dichiarativo con le API

GraphQL è una combinazione di un linguaggio open-source per interrogare dati e un runtime per soddisfare tali interrogazioni. Il principio chiave dietro GraphQL è avere una struttura gerarchica per definire le query dati, permettendo ai clienti di specificare precisamente i dati di cui hanno bisogno in una singola richiesta.

Figura 1. GraphQL nel grande scenario

In molti modi, GraphQL è stata una risposta diretta alle problematiche dell’architettura API REST tradizionale.

Tuttavia, promuove uno schema fortemente tipizzato, offrendo agli sviluppatori una chiara idea di cosa aspettarsi. GraphQL supporta aggiornamenti dati in tempo reale tramite sottoscrizioni. Negli anni, è stato fatto molto lavoro su strumenti come GraphQL Federation per rendere le API GraphQL più scalabili per grandi aziende con più aree di dominio.

Vantaggi e svantaggi di GraphQL

GraphQL offre alcuni vantaggi chiave:

• Con GraphQL, i client possono richiedere solo i dati specifici di cui hanno bisogno. Ciò elimina i problemi di overfetching e underfetching con le API REST.
• L’approccio dello schema fortemente tipizzato di GraphQL fornisce una struttura chiara e la validazione, accelerando lo sviluppo e la documentazione.
• GraphQL opera tipicamente attraverso un unico endpoint. I clienti devono preoccuparsi solo di un unico endpoint durante la comunicazione con un server GraphQL, anche se potrebbero esserci più fonti per i dati.
• Integrato introspezione consente ai clienti di esplorare lo schema e scoprire i dati e le operazioni disponibili.

Ci sono anche diversi svantaggi di GraphQL:

• L’implementazione di GraphQL richiede ulteriore impegno e competenza rispetto alle tradizionali API REST.
• Poiché le query in GraphQL sono flessibili, la memorizzazione dei dati può essere impegnativa e potrebbero essere necessarie soluzioni personalizzate.
• Mentre GraphQL riduce l’overfetching a livello di primo livello, le query nidificate possono ancora portare a rilevamenti di dati inutili.
• Proprietà del livello comune GraphQL diventa confuso, a differenza dei chiaro limiti di un’API REST.

Casi d’uso di GraphQL

Ci sono specifiche situazioni in cui GraphQL svolge un lavoro migliore rispetto alle API REST, ad esempio:

• Requisiti di dati complessi e nidificati – Per recuperare dati con relazioni complesse, GraphQL aiuta i clienti a specificare precisamente i dati di cui hanno bisogno in una singola query.
• Aggiornamenti dei dati in tempo reale – Le sottoscrizioni GraphQL aiutano le applicazioni a gestire gli aggiornamenti dei dati in tempo reale come le applicazioni di chat o i dashboard live. Con GraphQL, i clienti possono sottoscrivere modifiche in dati specifici, consentendo aggiornamenti in tempo reale senza la necessità di polling frequenti.
• Architetture a microservizi – In questo caso, i dati sono distribuiti tra più servizi. GraphQL offre un’interfaccia unificata per consentire ai clienti di eseguire query su dati provenienti da vari servizi. L’applicazione client non deve gestire più endpoint REST.

API Asincrone: Uno Svolta verso l’Architettura Event-Driven

Negli anni, la spinta all’adozione o al passaggio a un’architettura cloud-native ha anche portato alla ribalta le architetture event-driven, con il vantaggio di una comunicazione non bloccante tra componenti. Con le API asincrone, i client non devono attendere una risposta prima di procedere. Possono inviare richieste e continuare il loro processo di esecuzione. Un tale approccio è vantaggioso per scenari che richiedono alta concorrenza, scalabilità e prontezza di risposta.

Nei sistemi event-driven, le API asincrone gestiscono eventi e messaggi con l’aiuto di tecnologie come Apache Kafka e RabbitMQ, che offrono un mezzo di comunicazione tra il produttore di messaggi e il consumatore.

Considerando un sistema tipico che utilizza un approccio API event-driven, abbiamo produttori che pubblicano eventi su argomenti e consumatori che si abbonano a questi argomenti per ricevere e elaborare gli eventi in modo asincrono. Ciò consente una scalabilità e tolleranza ai guasti senza soluzione di continuità poiché sia i produttori che i consumatori possono evolversi indipendentemente. Il seguente diagramma mostra un tale sistema:

Figura 2. Un sistema event-driven con Kafka e API asincrone

Vantaggi e Svantaggi degli API Asincroni

Ci sono alcuni vantaggi chiave degli API asincroni:

• Gli API asincroni sono ben adattati per gestire alte connessioni e requisiti di scalabilità poiché più richieste possono essere gestite in modo concorrente.
• Gli API asincroni consentono anche il trattamento dei dati in tempo reale permettendo una risposta tempestiva agli eventi.
• Gli API asincroni possono anche aiutare a sfruttare meglio le risorse del sistema spostando compiti verso processi di background.
• Infine, gli API asincroni aumentano la tolleranza generale ai guasti di un sistema, poiché un componente che fallisce non interrompe l’intero sistema.

Tuttavia, proprio come altri tipi di API, anche gli API asincroni presentano diversi svantaggi:

• C’è aumento di complessità intorno alla consegna dei messaggi, all’ordinamento e al trattamento degli errori.
• Gli API asincroni sono più difficili da testare e da depurare.
• I sistemi costruiti utilizzando gli API asincroni spesso risultano in consistenza finale, dove gli aggiornamenti dei dati non sono immediatamente visibili in tutti i componenti.
• Gli API asincroni possono anche aumentare i costi in relazione a sistemi speciali per gestire i messaggi.

Casi d’uso degli API Asincroni

Ci sono alcuni casi d’uso ideali per gli API asincroni rispetto agli API REST e GraphQL, tra cui:

• Trasmissione dati in tempo reale – Le API asincrone sono la scelta migliore per le esigenze di trasmissione dati in tempo reale, come feed di social media, aggiornamenti del mercato finanziario e dati dei sensori IoT. Queste applicazioni generano grandi volumi di dati che devono essere elaborati e consegnati ai clienti in tempo quasi reale.
• Integrazione con sistemi di terze parti – Le API asincrone sono molto adatte per l’integrazione con sistemi di terze parti che possono avere tempi di risposta imprevedibili o SLAs di disponibilità.
• Task in background – Infine, le applicazioni che richiedono l’esecuzione di task in background, come l’invio di email, notifiche o elaborazione di immagini/video, possono trarre vantaggi dall’uso delle API asincrone.

Confronto Side-by-Side di REST, GraphQL e API Asincrone

Abbiamo esaminato tutti e tre i tipi di architetture API. È ora di confrontarli fianco a fianco per poter prendere decisioni migliori riguardo alla scelta di uno rispetto all’altro. La tabella seguente mostra questo confronto attraverso diversi parametri:

Tabella 1. Confronto tra REST, GraphQL e API Async

Conclusione

In questo articolo, abbiamo esplorato le principali distinzioni tra diverse architetture di API: REST, GraphQL e API asincrone. Abbiamo anche esaminato scenari in cui un particolare tipo di API potrebbe essere più adatto degli altri. Guardando al futuro, il panorama dello sviluppo delle API è pronto per ulteriori trasformazioni. Tecnologie emergenti come l’apprendimento automatico, il computing a livello di edge e l’IoT suggeriranno nuovi requisiti che richiederanno l’evoluzione degli approcci API. Inoltre, con la rapida crescita dei sistemi distribuiti, le API avranno un ruolo chiave nel consentire la comunicazione.

Come sviluppatore, è estremamente importante comprendere le forze e le limitazioni di ogni stile di API e selezionare l’approccio più adatto per un dato requisito. Questa mentalità può aiutare gli sviluppatori a navigare nel panorama delle API con fiducia.

Questo è un estratto dal Report delle tendenze 2024 di DZone, Gestione delle API Moderne: Connettere Architetture Guidate dai Dati Accanto a AI, Automazione e Microservizi.

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