استكشاف موجز لـ REST و gRPC و GraphQL في مشاريع الويب

في المشهد الديناميكي لتطوير الويب، اختيار تكنولوجيا API يلعب دورًا بالغ الأهمية في تحديد نجاح وكفاءة المشروع. في هذا المقال، نبدأ في استكشاف شامل لثلاثة منافسين بارزين: REST، gRPC، و GraphQL. كل من هذه التقنيات تجلب مجموعة من القوى والقدرات الخاصة بها إلى الطاولة، ملبية لأحوال ومواقف تطوير مختلفة.

ما هو REST؟

REST API، أو واجهة برمجة التطبيقات لنقل الحالة التمثيلية، هي مجموعة من المبادئ المعمارية والاتفاقيات لبناء خدمات الويب. يوفر وسيلة موحدة لتبادل البرامج التطبيقية بين بعضها البعض عبر الإنترنت. غالبًا ما يستخدم REST في سياق تطوير الويب لإنشاء واجهات برمجة تطبيقات قابلة للتوسع والصيانة يمكن تنفيذها بسهولة من قبل مجموعة متنوعة من العملاء، مثل متصفحات الويب أو التطبيقات المحمولة.

الصفات الرئيسية لـ REST API تشمل:

• اللاستيتية: يحتوي كل طلب من العميل إلى الخادم على جميع المعلومات اللازمة لفهم ومعالجة الطلب. لا يخزن الخادم أي معلومات حول حالة العميل بين الطلبات. هذا يعزز القابلية للتوسع ويبسط تنفيذها على كل من الجانبين العميل والخادم.
• قائم على الموارد: واجهات برمجة التطبيقات REST تتمحور حول الموارد، التي تتم التعرف عليها عبر عناوين URL (Uniform Resource Locators). يمكن لهذه الموارد أن تمثل كائنات مثل الكائنات، البيانات، أو الخدمات. CRUD (إنشاء، قراءة، تحديث، حذف) العمليات التي يتم إجراؤها على هذه الموارد باستخدام طرق HTTP القياسية مثل GET، POST، PUT، و DELETE.
• التمثيل: تُمثل الموارد بصيغة مثل JSON (JavaScript Object Notation) أو XML (eXtensible Markup Language). يمكن للعملاء طلب تمثيلات مختلفة لمورد واحد، وسيستجيب الخادم بتقديم البيانات بالتنسيق المطلوب.
• واجهة أحادية: واجهات برمجة التطبيقات REST تحافظ على واجهة أحادية، مما يجعل من السهل على المطورين فهم والعمل مع واجهات برمجة التطبيقات المختلفة. يتم تحقيق هذا التناظر من خلال مجموعة من القيود، بما في ذلك عدم وجود حالة، تمثيل قائم على الموارد، وطرق HTTP القياسية.
• التواصل عديم الحالة: التواصل بين العميل والخادم عديم الحالة، مما يعني أن كل طلب من العميل يحتوي على جميع المعلومات اللازمة للخادم لتلبية هذا الطلب. لا يخزن الخادم أي معلومات حول حالة العميل بين الطلبات.
• تصميم العميل والخادم: تتبع واجهات برمجة التطبيقات REST تصميم العميل والخادم، حيث يكون العميل والخادم كيانات مستقلة تتواصل عبر شبكة. هذا الانفصال يسمح بالمرونة والقابلية للتوسع، حيث لا تؤثر التغييرات في مكون واحد بالضرورة على الآخر.
• قابلية التخزين المؤقت: يمكن وضع علامة محددة على الردود من الخادم على أنها قابلة للتخزين المؤقت أو غير قابلة للتخزين المؤقت، مما يسمح للعملاء بتحسين الأداء عن طريق تخزين الردود عند الضرورة.

تستخدم واجهات برمجة التطبيقات REST بشكل كبير في تطوير الويب بسبب بساطتها، قابليتها للتوسع، وتوافقها مع بروتوكول HTTP. غالبًا ما يتم استخدامها لتمكين الاتصال بين مكونات مختلفة في تطبيق ويب، بما في ذلك عملاء الجبهة وخوادم الخلفية، أو لتسهيل التكامل بين أنظمة البرمجيات المختلفة.

الإيجابيات والسلبيات في REST

يعتمد REST على العديد من المزايا التي تساهم في تبنيه على نطاق واسع في تطوير الويب. إحدى المزايا الرئيسية هي بساطته، حيث تكون واجهات برمجة التطبيقات REST سهلة الفهم والتنفيذ. تسريع هذه البساطة في عملية التطوير وتسهيل التكامل بين مكونات النظام المختلفة. عدم وجود حالة في الاتصالات RESTful تسمح بالقابلية للتوسع بسهولة، حيث تحتوي كل طلب من العميل على جميع المعلومات اللازمة، ولا تحتاج الخوادم للاحتفاظ بحالة العميل بين الطلبات. مرونة REST، وتوافقه مع تنسيقات بيانات مختلفة (عادة JSON)، ودعمه للتخزين المؤقت تعزز مدى أدائه العام. قياسيته ودعمه من أدوات وإطارات عديدة يجعل REST خيارًا شهيرًا وقابلاً للوصول لبناء واجهات برمجة التطبيقات.

ومع ذلك، يأتي REST مع بعض العيوب. تشكل تحول البيانات إلى الفرط أو النقصان منها تحديًا قويًا ، حيث قد يتلقى العملاء معلومات أكثر مما يحتاجون إليه أو بيانات غير كافية ، مما يؤدي إلى طلبات إضافية. عدم المرونة في استرداد البيانات، خاصة في حالات تتطلب فيها العملاء توليد مجموعات بيانات محددة، قد يؤدي إلى عدم الكفاءة. علاوة على ذلك، بينما يتمتع REST بدعم ممتاز للتواصل غير المدون على حاله، فإنه يفتقر إلى دعم مدمج للميزات الحقيقية الزمنية، مما يتطلب من المطورين تنفيذ تكنولوجيات إضافية أو حلول مختلفة للتحديثات الفورية للبيانات. على الرغم من هذه القيود، إلا أن مزايا البساطة والقابلية للتوسع والدعم الواسع يجعلان REST خيارًا قويًا للعديد من مشاريع تطوير الويب.

ما هو gRPC؟

gRPC، والذي يعني “دعم إجراءات الاتصال البعيد gRPC”، هو إطار عمل استدعاء الإجراءات البعيدة (RPC) مفتوح المصدر تم تطويره بواسطة جوجل. يستخدم HTTP/2 كبروتوكول نقل و Protocol Buffers (protobuf) كلغة تعريف الواجهة. يسهم gRPC في التواصل بين تطبيقات العميل والخادم، مما يسمح لهما باستدعاء الطرق على بعضهما البعض كما لو كانا إجراءات محلية، مما يجعله أداة قوية لبناء أنظمة موزعة كفؤة وقابلة للتوسع.

تشمل الميزات الرئيسية لـ gRPC:

• الأداء: تم تصميم gRPC ليكون ذو كفاءة عالية، حيث يستفيد من قدرات HTTP/2 لتوافق عدة استفسارات على اتصال واحد. كما يستخدم Protocol Buffers، وهو تنسيق ترميز ثنائي، مما يؤدي إلى نقل بيانات أسرع وأكثر مضغوطة مقارنة بالتنسيقات النصية التقليدية مثل JSON.
• لغة غير متعلقة باللغة: يدعم gRPC العديد من لغات البرمجة، مما يسمح للمطورين ببناء تطبيقات بلغات مثل الجافا، السي بلس بلس، بيثون، Go، روبي، وأكثر من ذلك. هذا الطبيعة اللغوية تعزز التوافق بين مكونات مختلفة في النظام.
• IDL (لغة تعريف الواجهة): يستخدم gRPC Protocol Buffers كـ IDL لتحديد طرق الخدمة وأنواع الرسائل التي يتبادلها العميل والخادم. هذا يوفر طريقة واضحة ومنظمة لتحديد واجهات برمجة التطبيقات، مما يسمح بتوليد الكود الآلي في لغات برمجة مختلفة.
• التدفق الثنائي الاتجاه: إحدى الميزات البارزة لـ gRPC هي دعم التدفق الثنائي الاتجاه. هذا يعني أنه يمكن لكل من العميل والخادم إرسال تيار من الرسائل إلى بعضهما البعض على اتصال واحد، مما يوفر مرونة في أنماط الاتصال.
• توليد الكود: gRPC يولد رمز العميل ورمز الخادم بناءً على تعريف الخدمة المكتوب بلغة Protocol Buffers. يبسط هذا التوليد التلقائي رمز عملية التطوير ويضمن أن واجهات العميل والخادم متزامنة.
• النوع القوي: يستخدم gRPC رسائلًا وتعريفات خدمة ذات نوع صارم، مما يقلل من فرص الأخطاء في وقت التشغيل، ويجعل الاتصال بين الخدمات أكثر قوة.
• دعم التوكيد والترخيص: يدعم gRPC آليات توكيد مختلفة، بما في ذلك SSL/TLS للتواصل الآمن. كما يسمح بتنفيذ آليات توكيد وترخيص يديوية.

gRPC مناسب بشكل خاص للسيناريوهات التي تكون فيها الأداء العالي والقابلية للتوسع والاتصال الفعال بين الأنظمة الموزعة مهمة، مثل في أبسط الميكروخدمات. استخدامه للبروتوكولات والتقنيات الحديثة جعله خيارًا مقنعًا لبناء تطبيقات معقدة وقابلة للتوسع.

الإيجابيات والسلبيات في gPRC

gRPC يقدم العديد من المزايا التي تساهم في شهرته في الأنظمة الموزعة الحديثة. إحدى القوى الرئيسية هي كفاءته، حيث يستخدم بروتوكول HTTP/2، مما يسمح بتوافقية الطلبات المتعددة على اتصال واحد ويقلل من تأخر الاستجابة. هذه الكفاءة، إلى جانب استخدام Protocol Buffers للترميز، يؤدي إلى نقل بيانات أسرع وأكثر مضغوطة مقارنة بواجهات برمجة التطبيقات (APIs) التقليدية REST، مما يجعل gRPC مناسبًا جدًا للتطبيقات ذات الأداء العالي. طبيعة gRPC المستقلة عن اللغات تسمح للمطورين بالعمل بلغتهم المفضلة، مما يعزز التوافق في البيئات غير المتجانسة. تضيف التدفقات الثنائية المتبادلة والترميز القوي من خلال Protocol Buffers إلى ذلك إمكاناته المتزايدة، مما يوفر المرونة والموثوقية في الاتصال بين مكونات العميل والخادم.

على الرغم من أن gRPC يقدم مزايا كبيرة، إلا أنه يأتي مع بعض التحديات. إحدى العيوب البارزة هي منحنى التعلم المرتبط بتبني gRPC، خاصة بالنسبة للفرق الذين لا يعرفون Protocol Buffers ومفهوم الدعوة البعيدة للإجراءات. قد يكون تصحيح خدمات gRPC أكثر صعوبة نظرًا لطبيعتها الثنائية لـ Protocol Buffers، مما يتطلب أدوات ومعرفة متخصصة للتصحيح الفعال. علاوة على ذلك، قد تختلف نضوج بيئة gRPC عبر لغات ومنصات مختلفة، مما قد يؤثر على توافر المكتبات الثالثة والدعم المجتمعي. دمج gRPC في أنظمة سابقة أو بيئات لا تدعم HTTP/2 بشكل كامل قد يشكل تحديات توافقية، مما يتطلب التأمل الدقيق قبل الترحيل. على الرغم من هذه التحديات، إلا أن الكفاءة والمرونة وفوائد الأداء تجعل gRPC خيارًا مقنعًا لأنواع معينة من الأنظمة الموزعة.

ما هو GraphQL؟

GraphQL هو لغة استعلام لواجهات برمجة التطبيقات (APIs) ووقت تشغيل لتنفيذ هذه الاستعلامات باستخدام البيانات الحالية. تم تطويره بواسطة Facebook في عام 2012 ومن ثم تم تطويعه في عام 2015. يوفر GraphQL بديلًا أكثر كفاءة وقوة ومرونة مقارنة بواجهات برمجة التطبيقات التقليدية REST عن طريق السماح للعملاء بطلب البيانات المحددة التي يحتاجونها فقط.

تتضمن ميزات رئيسية لـ GraphQL:

• استدعاء بيانات عددي: يمكن للعملاء تحديد بنية الاستجابة التي يحتاجون إليها، بما في ذلك البيانات المتداخلة والعلاقات، في عملية استعلام واحدة. هذا يقلل من حجم الاستيراد الزائد والاستيراد الناقص للبيانات، مما يضمن أن يتلقى العملاء بالضبط المعلومات التي يطلبونها.
• نقطة واحدة: عادةً ما تكشف واجهات برمجة التطبيقات GraphQL عن نقطة واحدة فقط، مما يجمع بين عدة نقاط توجيه RESTful في واحدة. هذا يبسط مساحة واجهة البرمجة التطبيقية ويسمح للعملاء بطلب جميع البيانات المطلوبة في عملية استعلام واحدة.
• النوع القوي والمخطط: تعرف واجهات برمجة التطبيقات GraphQL بواسطة مخطط يحدد أنواع البيانات التي يمكن استعلامها والعلاقات بينها. يوفر هذا المخطط عقدًا واضحًا بين العملاء والخوادم، مما يمكّن النوع القوي والتحقق التلقائي للاستعلامات.
• تحديثات فورية (الاشتراكات): تدعم GraphQL تحديثات البيانات في الوقت الفعلي من خلال ميزة تسمى الاشتراكات. يمكن للعملاء الاشتراك في أحداث معينة، وسيقوم الخادم بإرسال تحديثات إلى العميل عندما تتغير البيانات ذات الصلة.
• التأمل: تعتبر واجهات برمجة التطبيقات GraphQL موثوقة ذاتيًا. يمكن للعملاء استعلام المخطط نفسه لاكتشاف الأنواع والحقول والعلاقات المتاحة في واجهة البرمجة التطبيقية، مما يسهل استكشاف وفهم نموذج البيانات.
• الاستعلامات المجمعة: يمكن للعملاء إرسال عدة استعلامات في طلب واحد، مما يقلل من عدد طلبات الشبكة ويحسن الكفاءة.
• تجميع الخلفي: تسمح GraphQL للخلفي بتجميع البيانات من مصادر متعددة، مثل القواعد البيانية، الخدمات المعدنية، أو واجهات برمجة التطبيقات (APIs) من جهات خارجية، وتقديمها للعميل بطريقة موحدة.

يستخدم GraphQL غالباً في تطوير الويب الحديث، وخاصة في تطبيقات الصفحة الواحدة (SPAs) والتطبيقات المحمولة، حيث يكون تحسين نقل البيانات وتقليل الاستيلاء الزائد أمرًا حاسمًا. لقد اكتسب اعتمادًا واسعًا ويدعمها لغات البرمجة والإطارات المختلفة، سواء على الجانب العميل أو الخادم.

تحديد التكنولوجيا المناسبة للواجهة البرمجة التطبيقية

اختيار بين REST، gRPC، و GraphQL يعتمد على المتطلبات والخصائص الخاصة بمشروعك. كل تقنية لها قوى وضعفاء، مما يجعلها أكثر ملاءمة للحالات الاستخدام المعينة. فيما يلي بعض الاعتبارات حول متى تختار REST، gRPC، أو GraphQL:

اختر REST عندما:

• البساطة هي المفتاح: REST سهل الفهم ويمكن فهمه بسهولة. إذا كان مشروعك يتطلب واجهة برمجة تطبيقات بسيطة وبديهية، فقد يكون REST هو الخيار الأفضل.
• اللاستاتيكية تكفي: إذا كانت اللاستاتيكية تتماشى مع متطلبات تطبيقك ولا تحتاج إلى ميزات متقدمة مثل البث الثنائي الاتجاه، فREST هو خيار جيد.
• التبني الواسع والتوافق: إذا كنت بحاجة إلى توافق واسع مع عملاء مختلفين، منصات، وأدوات، فREST معمارية معمول بها ومدعومة بشكل واسع.

اختر gRPC عندما:

• الأداء العالي أمر حيوي: تم تصميم gRPC للتواصل العالي الأداء، مما يجعله مناسبًا للسيناريوهات التي يكون فيها الخطأ المنخفض ونقل البيانات الفعال أمرًا حيويًا، مثل هياكل الخدمات الدقيقة.
• النوع القوي مهم: إذا كنت تقدر النوع القوي وتوليد الكود التلقائي للعديد من لغات البرمجة، فإن استخدام gRPC لـ Protocol Buffers يمكن أن يكون ميزة كبيرة.
• التدفق الثنائي الاتجاهي مطلوب: بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب التدفق الثنائي الاتجاهي والتحديثات الفورية والتواصل الفعال بين العملاء والخوادم، يوفر gRPC حلًا قويًا.

اختر GraphQL عندما:

• الحصول على بيانات مرنة مطلوب: إذا كان تطلب تطبيقك مرونة في جلب البيانات ويسمح للعملاء بتحديد البيانات التي يحتاجونها بالضبط، فإن لغة الاستعلام في GraphQL توفر حلًا قويًا وفعالًا.
• الحد من الاستيراد الزائد والناقص أمر عاجل: يساعد GraphQL على القضاء على الاستيراد الزائد والناقص للبيانات عن طريق السماح للعملاء بطلب البيانات المحددة التي يحتاجونها فقط. هذا مفيد في السيناريوهات التي يكون فيها تحسين نقل البيانات أمرًا حيويًا.
• التحديثات الفورية أمر أساسي: إذا كانت الميزات الفورية والقدرة على الاشتراك في تحديثات البيانات أمرًا حيويًا لتطبيقك (مثل تطبيقات المحادثة، الإشعارات الحية)، فإن دعم GraphQL للاشتراكات يجعله منافسًا قويًا.

في النهاية، الاختيار بين REST و gRPC و GraphQL يجب أن يعتمد على تقييم دقيق لمتطلبات مشروعك، البنية التحتية الحالية، والميزات المحددة التي يقدمها كل تقنية. إلى جانب ذلك، يجب التأثر بعوامل مثل إطلاع المطورين، الدعم المجتمعي، ونضج النظام البيئي عند اتخاذ قرارك. كما هو مهم أيضًا أن نلاحظ أن الأساليب الهجينة، حيث يتم استخدام تقنيات مختلفة لأجزاء مختلفة من التطبيق، يمكن أن تكون عملية في مواقف معينة.

الخاتمة

الاختيار بين REST و gRPC و GraphQL هو قرار دقيق يعتمد على المتطلبات والأهداف المحددة لمشروع معين.

REST، ببساطتها وتبنيها الشامل، لا يزال خيارًا قويًا في السيناريوهات التي يكون فيها فهم السهولة والتوافق أمرًا أساسيًا. كونها غير مستديرة ودعمها الواسع يجعلها مثالية للعديد من مشاريع تطوير الويب.

من ناحية أخرى، gRPC يظهر كمنافس قوي عندما تكون الأداء العالي والكفاءة مهمين، خاصة في أعمال الميكرو خدمات. نظرته القوية للنوع، والتيار الثنائي، وتوليد الكود التلقائي يجعله مناسبًا تمامًا للتطبيقات التي تتطلب اتصالات ذات تأخير منخفض وتحديثات في الوقت الحقيقي.

وفي الوقت نفسه، GraphQL يعالج الحاجة إلى استرداد البيانات المرنة والقضاء على التجاوز والتحطم، مما يجعله خيارًا مثاليًا للسيناريوهات التي تكون فيها التخصيص وتحسين نقل البيانات أمرًا حيويًا، خاصة في التطبيقات التي تتطلب ميزات في الوقت الحقيقي.

في النهاية، يجب أن يتبع القرار تقييمًا دقيقًا لمتطلبات المشروع وخبرةالمطورين والميزات المحددة التي يقدمها كل تقنية، مع الإدراك أن اتباع نهج هجين قد يقدم حلاً واقعيًا في بعض السياقات.