Понимание технологий API: сравнительный анализ REST, GraphQL и асинхронных API

Редакционное Примечание: В следующей статье, написанной для и опубликованной в отчете DZone о трендах 2024 года, Современный Управление API: Соединение архитектур, управляемых данными, наряду с AI, автоматизацией и микросервисами.

---

API играют ключевую роль в мире современного программного обеспечения разработки. Несколько типов API могут быть использованы для установления связи и обмена данными между различными системами. На переднем плане находится подход REST, который доминировал в отрасли благодаря своей простоте и масштабируемости. Однако, поскольку технологии развивались, требования разработчиков и бизнеса также изменились. В последние годы также появились альтернативы, такие как GraphQL и асинхронные событийно-ориентированные API. Они предлагают отличные преимущества по сравнению с традиционными REST API.

В этой статье мы рассмотрим каждую из этих технологий API и построим сравнительное понимание между ними.

REST: Начало ориентированного на ресурсы общения

Архитектура REST вращается вокруг концепции ресурсов. Это сущности, которые могут управляться через стандартные методы HTTP, такие как GET, POST, PUT и DELETE. Одной из ключевых характеристик REST является его безстояковый характер, при котором каждый запрос от клиента содержит всю необходимую информацию для того, чтобы сервер его выполнил. Это развязывает клиента и сервер, позволяя им масштабироваться независимо.

Преимущества и недостатки REST

REST API имеют некоторые значительные преимущества:

• REST следует простому и интуитивному дизайну, основанному на стандартных методах HTTP.
• Каждый запрос в подходе REST является независимым, что приводит к лучшей масштабируемости и надежности.
• REST использует механизмы HTTP кэширования для повышения производительности и снижения нагрузки на сервер-источник.
• REST является совместимым, хорошо работая с различными языками программирования и платформами благодаря своему стандартному формату.

Однако архитектура REST также имеет несколько недостатков:

• RESTful API могут привести к перебору, когда клиенты получают больше данных, чем нужно, что приводит к неэффективности и растрате сетевой пропускной способности.
• По аналогии с первым пунктом, RESTful API также могут страдать от недобору, когда для удовлетворения сложных требований к данным требуется несколько запросов. Это приводит к увеличению задержки.
• REST следует синхронному подходу, который может привести к блокировке и проблемам с производительностью в сценариях с высокой нагрузкой.
• Изменения в схеме данных API могут повлиять на клиентов, что приводит к жесткой связности.

Сценарии использования RESTful API

Есть идеальные сценарии, где RESTful API лучше подходят по сравнению с другими типами API, например:

• Приложения с интенсивным использованием кэша – Чтение-ориентированное приложение, такое как новостные сайты или статический контент, может извлечь выгоду из механизма кэширования REST. Стандартизированные кэширующие директивы REST облегчают их реализацию.
• Простые операции CRUD – При работе с простыми операциями CRUD, REST API предлагают простоту и предсказуемость. Приложения с четким и статическим моделью данных часто находят REST API более подходящими.

GraphQL: Восхождение декларативного получения данных через API

GraphQL представляет собой комбинацию открытого языка для запроса данных, а также среды выполнения для выполнения этих запросов. Основная идея GraphQL заключается в наличии иерархической структуры для определения запросов данных, позволяя клиентам точно указывать данные, которые им нужны в одном запросе.

Рисунок 1. GraphQL в большой картине

Во многих аспектах GraphQL был прямым ответом на проблемы традиционной архитектуры REST API. 

Тем не менее, он также пропагандирует строго типизированный схему, предоставляя разработчикам четкое представление о том, что ожидать. GraphQL поддерживает обновления данных в реальном времени через подписки. На протяжении многих лет было проделано много работы над инструментами, такими как GraphQL Federation, чтобы сделать API GraphQL более масштабируемыми для крупных предприятий с несколькими областями деятельности.

Преимущества и недостатки GraphQL

GraphQL предлагает некоторые ключевые преимущества:

• С помощью GraphQL клиенты могут запрашивать только конкретные данные, которые им нужны. Это устраняет проблемы перезагрузки и недозагрузки с REST API.
• Подход GraphQL со строго типизированной схемой обеспечивает четкую структуру и проверку, ускоряя разработку и документирование.
• GraphQL обычно работает через единый конечный пункт. Клиентам нужно заботиться только об одном конечном пункте при общении с сервером GraphQL, даже если данные могут поступать из нескольких источников.
• Встроенная интроспекция позволяет клиентам исследовать схему и обнаруживать доступные данные и операции.

Существует также несколько недостатков GraphQL:

• Реализация GraphQL требует дополнительных усилий и опыта по сравнению с традиционными REST API.
• Поскольку запросы в GraphQL гибкие, кеширование данных может быть сложным и может потребоваться разработка индивидуальных решений.
• Хотя GraphQL уменьшает избыточное извлечение на верхнем уровне, вложенные запросы могут все еще приводить к ненужным извлечениям данных.
• Право собственности на общий слой GraphQL становится запутанным, в отличие от четких границ REST API.

Сценарии использования GraphQL

Есть определенные ситуации, где GraphQL работает лучше, чем REST API, например:

• Требования к сложным и вложенным данным – Для получения данных со сложными отношениями GraphQL помогает клиентам точно указать данные, которые они хотят получить в одном запросе.
• Реальные обновления данных – Подписки GraphQL помогают приложениям обрабатывать реальные обновления данных, такие как чат-приложения или живые панели мониторинга. С помощью GraphQL клиенты могут подписываться на изменения в определенных данных, что позволяет получать реальные обновления без необходимости частого опроса.
• Архитектуры микросервисов – В этом случае данные распределены между несколькими сервисами. GraphQL предоставляет единый интерфейс для клиентов для запроса данных из различных сервисов. Приложение-клиент не должно управлять несколькими REST-конечными точками.

Асинхронные API: Переход к архитектуре, управляемой событиями

С течением времени стремление к принятию или переносу на облачную архитектуру также привело к развитию архитектур, управляемых событиями, преимущество которых заключается в возможности неблокирующего взаимодействия между компонентами. С асинхронными API клиенты не должны ждать ответа, прежде чем продолжать дальнейшую работу. Они могут отправлять запросы и продолжать свой процесс выполнения. Такой подход особенно полезен в ситуациях, требующих высокой степени параллелизма, масштабируемости и отзывчивости.

В системах, управляемых событиями, асинхронные API обрабатывают события и сообщения с помощью технологий, таких как Apache Kafka и RabbitMQ, которые обеспечивают средство коммуникации между производителем сообщений и потребителем.

Рассмотрим типичную систему, использующую подход к API, управляемому событиями: производители публикуют события в топики, а потребители подписываются на эти топики для получения и асинхронной обработки событий. Это позволяет обеспечить плавное масштабирование и устойчивость к сбоям, так как производители и потребители могут развиваться независимо. Ниже приведена схема такой системы:

Рисунок 2. Система, управляемая событиями с использованием Kafka и асинхронных API

Преимущества и Недостатки Асинхронных API

Основные преимущества асинхронных API:

• Асинхронные API хорошо подходят для обработки высокой конкуренции и требований масштабируемости, так как могут обрабатывать несколько запросов одновременно.
• Асинхронные API также позволяют обработку данных в реальном времени за счет своевременного ответа на события.
• Асинхронные API могут помочь лучше использовать системные ресурсы путем передачи задач в фоновые процессы.
• И, наконец, асинхронные API повышают общую устойчивость к сбоям системы, так как отказ одного компонента не нарушает работу всей системы.

Однако, как и другие типы API, асинхронные API имеют несколько недостатков:

• Существует увеличенная сложность в вопросах доставки сообщений, их порядка и обработки ошибок.
• Асинхронные API более сложны в отладке и тестировании.
• Системы, построенные с использованием асинхронных API, часто приводят к последующей согласованности, где обновления данных не отражаются мгновенно на всех компонентах.
• Асинхронные API также могут увеличить затраты в части специальных систем для обработки сообщений.

Сферы Применения Асинхронных API

Есть несколько идеальных случаев использования асинхронных API по сравнению с REST и GraphQL API, включая:

• Реальное потоковое воспроизведение данных – Асинхронные API являются лучшим выбором для потребностей в реальном потоковом воспроизведении данных, таких как ленты социальных сетей, обновления финансовых рынков и данные от датчиков IoT. Эти приложения генерируют большие объемы данных, которые необходимо обрабатывать и доставлять клиентам в режиме, близком к реальному времени.
• Интеграция с системами сторонних разработчиков – Асинхронные API довольно подходят для интеграции с системами сторонних разработчиков, которые могут иметь непредсказуемые временные рамки ответа или соглашения об уровне обслуживания.
• Фоновые задачи – Наконец, приложения, требующие выполнения фоновых задач — таких как отправка писем, уведомлений или обработка изображений/видео — могут извлечь выгоду из использования асинхронных API.

Сравнение REST, GraphQL и Асинхронных API

Мы рассмотрели все три типа архитектур API. Пришло время сравнить их параллельно, чтобы мы могли принимать более обоснованные решения о выборе одного из них. В таблице ниже представлено это сравнение по нескольким параметрам:

Таблица 1. Сравнение REST, GraphQL и Асинхронных API

Заключение

В этой статье мы исследовали ключевые различия между разными архитектурами API: REST, GraphQL и асинхронными API. Также мы рассмотрели ситуации, когда определенный тип API может быть более подходящим, чем другие. Глядя в будущее, ландшафт разработки API готов к дальнейшим трансформациям. Выходящие технологии, такие как машинное обучение, вычисления на периферии и IoT, будут стимулировать новые потребности, которые потребуют эволюции подходов к API. Кроме того, с быстрым ростом распределенных систем, API будут играть ключевую роль в обеспечении коммуникации.

Для разработчика чрезвычайно важно понимать сильные и слабые стороны каждого стиля API и выбирать подход, наиболее подходящий для данного требования. Этот подход может помочь разработчикам ориентироваться в ландшафте API с уверенностью.

Это выдержка из отчета DZone за 2024 год, Современный менеджмент API: соединение архитектур, управляемых данными, наряду с AI, автоматизацией и микросервисами.

Прочитайте бесплатный отчет