למד את היסודות והארכיטקטורה של API – מדריך ידידותי למתחילים

כאן כמה שאלות בשבילך: איך נכנסים לאפליקציות עם חשבון Google, Apple או Microsoft שלך? איך פועלות תשלומים מקוונים עם Paystack או PayPal? איך אפליקציות כמו פייסבוק ואינסטגרם משתפות מידע והודעות?

התשובה היא: הן משתמשות ב-APIs. אלו כלים חזקים שמניעים את הפיתוח של מובייל ואינטרנט ומגוון רחב של אפליקציות, כולל שירותי ענן, מכשירי IoT, תוכנות שולחניות ועוד.

APIs מאפשרים תקשורת בין אפליקציות, ומקלות על החלפת נתונים ואימות.

במאמר זה, תלמד הכל על APIs: סוגיהם השונים, הארכיטקטורה שלהם והסחרים בין הארכיטקטורות השונות.

הנה מה שנכסה:

מה זה API?
- איך פועלים APIs?
- למה APIs חשובים?
סוגי APIs
סוגי ארכיטקטורת API
איך לבחור ארכיטקטורת API
מסקנה וטרנדים עתידיים

מאמר זה מתאים למתחילים בפיתוח אתרים ואפליקציות ניידות ולמפתחים המחפשים הבנה קצרה של ממשקי ה- API ואיך הם פועלים.

מהו API?

API הוא ראשי תיבות של ממשק תכנותי של אפליקציות. זהו סט של כללים ופרוטוקולים שמאפשר למערכות תוכנה שונות לתקשר זו עם זו. API מגדיר איך אפליקציות מבקשות שירותים ומחליפות מידע, פועל כחוזה ברור בין לקוח לשרת.

APIs מפשטים קודים מורכבים לפקודות פשוטות, מאפשרים למפתחים לחבר מערכות ולהשתמש בתכונות מובנות ללא צורך לדעת את כל הפעולות הפנימיות.

איך API עובד?

תיצור דמיון של מסעדה: הלקוח (לקוח) מזמין אוכל דרך המלצר (API), שאז מעביר את ההזמנה למטבח (שרת). המטבח מכין את הארוחה ושולח אותה בחזרה דרך המלצר ללקוח. בדיוק כמו המלצר, ה- API עוסק בבקשות ותגובות, מאפשר ללקוח ליהנות מהארוחה מבלי לצטרך לדעת את הפרטים של פעולות המטבח.

דוגמה יותר מעשית היא כאשר אתה רוכש מינוי מקוון, ופרטי התשלום שלך נשלחים בצורה מאובטחת ל-Paystack דרך ה- API של התשלום שלה. ה- API הוא גורם אמצעי שמקבל את הבקשה שלך, מאמת ומעבד את פרטי התשלום שלך עם הבנק, ואז מחזיר אישור לאתר מבלי לחשוף ישירות נתונים רגישים.

מבחינה טכנית, לקוח מתחיל בבקשה אל מול שרת, כשהוא מפרט האם מדובר באחזור נתונים או בביצוע פרוצדורה. לאחר קבלת הבקשה ואימותה, ה- API מבצע את הפעולות הנדרשות. לאחר מכן, ה-API שולח תגובה ללקוח, כוללת את תוצאת הבקשה (הצלחה או כישלון) וכל אלמנטי הנתונים שביקשו.

למה APIs חשובים?

APIs חיוניים בפיתוח תוכנה מאחר שהם עוזרים לחבר בין יישומים שונים ושירותים. הם מאפשרים לך לשלב פונקציונליות חיצונית בלי לבנות הכל מאפס, חוסכים זמן ומפחיתים רמת מורכבות דרך פקודות מסודרות.

למשתמשים, APIs משפרים גם את האבטחה ואת חווית המשתמש. הם משמשים כשערים מאובטחים שסננו את תהליך התקשורת בין יישומים ושירותים חיצוניים, מגנים על מידע רגיש ומבטיחים אינטראקציות חלקות ואמינותיות.

סוגי APIs

ה-APIs מסוגים שונים מסווגים בעיקר לפי נגישותם ושימושם. יש ארבעה סוגי APIs, כלומר:

Open (Public) APIs
Partner APIs
Internal (Private) APIs
Composite APIs

Open APIs

Open APIs הם APIs שנעשים זמינים לציבור הרחב. זה מעודד מפתחים, ארגונים ואנשים אחרים להשתמש בהם כדי לפתח יישומים, לשלב אותם בשירותים שלהם ולשפרם. Open APIs מספקים גישה מתוקנת לנתונים או לשירותים דרך האינטרנט.

כמה APIs פתוחים מאוד שימושיים כוללים:

TradeWatch – נתוני שוק פיננסיים בזמן אמת
SearchApi – API של תוצאות חיפוש גוגל בזמן אמת
TwitterApi.io – גישה לנתונים בזמן אמת והיסטוריים
Instagram Post Generator – יצירת פוסטים עם תבניות מעמודי IG פופולריים

APIs שותפים

APIs שותפים משותפים עם שותפי עסקים ספציפיים ולעיתים קרובות דורשים אימות והסכמים. הם מבצעים פונקציות חיוניות לעסקים וליישומים.

לדוגמה, API תשלומים כמו Paystack מתקשר ישירות עם ספקי שירותים ופלטפורמות בנקאיות כדי לעבד תשלומים עבור מוצרים ושירותים.

API פנימיים

API פנימיים משמשים לתקשורת פנימית בתוך הארגון. הם מאפשרים אינטגרציה ומייעלים תהליכים פנימיים. צוותים פנימיים משתמשים ב-API כדי לגשת ולשתף נתונים בין היישומים שלהם. ה-API לא נחשף לציבור, מה שמבטיח שההגיון העסקי הרגיש יישאר מאובטח.

דוגמה היא API פנימית של חברה שמחברת בין מערכות משאבי אנוש, שכר, וניהול פרויקטים.

API משולבים

API משולבים מאחדים מספר קריאות API לבקשה אחת. הם חיוניים בארכיטקטורות מיקרו-שירותים, שבהן פעולה אחת עשויה לדרוש נתונים מכמה שירותים. קריאה אחת ל-API מפעילה בקשות למספר APIs בסיסיים, וה-API המשולב מאחד את התגובות ומחזיר תוצאה מאוחדת.

לדוגמה, פלטפורמת מסחר אלקטרוני עשויה להשתמש ב-API משולב כדי לקבל פרטי מוצר, מחירים, ומידע על מלאי בפעם אחת, תוך הפחתת השיהוי ופישוט תהליך האינטגרציה.

סוגי ארכיטקטורת API

APIs מאורגנים בצורה שונה בהתאם למקרה השימוש, יכולת הרחבה, אבטחה, ונגישות. ישנן דרכים רבות לארגון API, אבל נתמקד רק בסגנונות הארכיטקטורה הנפוצים ביותר בשימוש בפיתוח אתרים. הם כוללים:

REST
SOAP
GraphQL
gRPC

REST APIs

Representational State Transfer (REST) הוא סגנון ארכיטקטוני המשתמש בשיטות HTTP (POST, GET, PUT, DELETE) כדי לבצע פעולות CRUD (צור, קרא, עדכן, מחק) על יישות מבוססת כתובות URI.

REST APIs מבוססות על פריימוורקים כמו Express.js (Node.js), Django/Flask (Python) ו-Spring Boot (Java).

רכיבים עיקריים

משאבים ונקודות סיום:
- הישויות שנחשפות על ידי ה- API יכולות לכלול כל דבר: משתמשים, מוצרים, מסמכים וכו'.
- כל משאב מזוהה על ידי URI ייחודי (מזהה מקור ייחודי).

שיטות HTTP:
- GET: מחזיר משאב.
- POST: יוצר משאב חדש.
- PUT: מעדכן משאב קיים.
- DELETE: מסיר משאב.
- PATCH: מעדכן משאב קיים חלקית.

ייצוג נתונים:
- למשאבים יכולות להיות ייצוגים מרובים (למשל, JSON, XML).
- ה-API מגיב עם הייצוג המבוקש, מה שמאפשר למיין ולפרש נתונים בקלות.

כותרות HTTP ופרמטרי שאילתה:
- כותרות HTTP מספקות מידע נוסף על הבקשה או התגובה.
- ניתן להשתמש בהן לאימות, מו"מ על תוכן ומטרות נוספות.

חוסר מצב:
- כל בקשה מלקוח לשרת חייבת להכיל את כל המידע הנדרש כדי להבין ולעבד את הבקשה.
- השרת אינו שומר על מצב הלקוח בין הבקשות.

רכיבים בולטים נוספים הם אפשרות לשמור במטמון, סטטוס HTTP ו-HATEOAS. ביחד, רכיבים אלה מגדירים את המבנה וההתנהגות של מערכות RESTful, ומאפשרים תקשורת חלקה ויעילה בין לקוחות לשרתים.

סקירת פעולה

ממשקי API של REST חושפים משאבים דרך URI ייחודיים ומאפשרים ללקוחות לבצע פעולות באמצעות שיטות HTTP כגון GET, POST, PUT, DELETE ו-PATCH. לקוחות יכולים לבקש נתונים בפורמטים שונים, כמו JSON או XML, ולכלול פרטים נוספים דרך כותרות HTTP ופרמטרי שאילתה.

כל בקשה היא חסרת מצב ומכילה את כל המידע הנדרש לעיבוד מבלי להסתמך על נתוני לקוח שמורים. ה-API גם משתמש בקודי סטטוס של HTTP, אפשרות לשמור במטמון ו-HATEOAS לניהול תגובות ולהנחות אינטראקציות נוספות, ובכך להבטיח מסגרת תקשורת חלקה ויעילה בין לקוחות לשרתים.

דוגמה מעשית ומקרי שימוש בעולם האמיתי

כדי להמחיש איך APIs של REST פועלות בפועל, נניח שיש API של ספרים שמאפשר למשתמשים לנהל אוסף של ספרים. ה-API בדוגמה שלנו נוצר באמצעות NodeJS ו-ExpressJS. אני לא אסביר איך המסגרות הללו פועלות כאן, כי זה מעבר להיקף של מאמר זה. אז אם אתה לא מבין את התחביר בקוד למטה, אל תדאג – פשוט התמקד בלוגיקת בקשות ותגובות.

ה-API הזה עוקב אחרי עקרונות REST על ידי שימוש בשיטות HTTP סטנדרטיות כדי לבצע פעולות CRUD (יצירה, קריאה, עדכון, מחיקה):

const express = require("express"); const bodyParser = require("body-parser");
const app = express(); app.use(bodyParser.json());

const app = express();
app.use(bodyParser.json());

// מסד נתונים דמה
let books = [
  { id: 1, title: "The Pragmatic Programmer", author: "Andy Hunt" },
  { id: 2, title: "Clean Code", author: "Robert C. Martin" },
];

// קבל את כל הספרים (הלקוח מבקש, השרת מגיב)
app.get("/books", (req, res) => res.json(books));

// קבל ספר בודד לפי מזהה
app.get("/books/:id", (req, res) => {
  const book = books.find((b) => b.id === parseInt(req.params.id));
  book ? res.json(book) : res.status(404).json({ message: "Not found" });
});

// פוסט ספר חדש (הלקוח שולח נתונים, השרת מעדכן את מסד הנתונים)
app.post("/books", (req, res) => {
  const newBook = { id: books.length + 1, ...req.body };
  books.push(newBook);
  res.status(201).json(newBook);
});

// PUT (עדכן) ספר
app.put("/books/:id", (req, res) => {
  const book = books.find((b) => b.id === parseInt(req.params.id));
  if (book) {
    Object.assign(book, req.body);
    res.json(book);
  } else {
    res.status(404).json({ message: "Not found" });
  }
});

// מחוק ספר
app.delete("/books/:id", (req, res) => {
  const index = books.findIndex((b) => b.id === parseInt(req.params.id));
  if (index !== -1) {
    books.splice(index, 1);
    res.json({ message: "Deleted" });
  } else {
    res.status(404).json({ message: "Not found" });
  }
});

app.listen(3000, () => console.log("API running on port 3000"));

הנה מה שקורה בקוד הזה:

הלקוח שולח בקשה: משתמש (או אפליקציית צד לקוח) מבקש נתונים באמצעות שיטות HTTP כמו GET, POST, PUT או DELETE. דוגמה: GET /books מבקש את כל הספרים או POST /books שולח ספר חדש למסד הנתונים.
השרת מעבד את הבקשה: השרת מקבל את הבקשה, מחפש את הנתונים (לדוגמה, מבסיס הנתונים או ממערך בזיכרון), ומעבד אותם.
השרת שולח תשובה: השרת שולח חזרה תשובת JSON המכילה את הנתונים שביקשו או הודעת אישור. הנה דוגמה:

[
  { "id": 1, "title": "The Pragmatic Programmer", "author": "Andy Hunt" },
  { "id": 2, "title": "Clean Code", "author": "Robert C. Martin" }
]

הלקוח מקבל ומשתמש בנתונים: האפליקציה הקדמית או שירות אחר צורף את תגובת ה- API ומציג או מעבד אותה בהתאם.

צוותים משתמשים ב- REST APIs עבור שירותי אינטרנט, אפליקציות ניידות, ואינטגרציות ענן. פלטפורמות רשת חברתית מאחזרות פוסטים, בעוד אתרי מסחר אלקטרוני מחזירים פרטי מוצרים. שערי תשלומים מעבדים עסקאות ואפליקציות מזג אוויר נגשות לתחזיות בזמן אמת. הפשטות והקידמה של REST עושים אותו לבחירה המועדפת עבור APIs ציבוריים ופנימיים.

SOAP APIs

הפרוטוקול לגישה לאובייקטים פשוטים (SOAP) משתמש ב- XML לשליחת הודעות וכולל סטנדרטים מובנים לאבטחה, עסקאות, וטיפול בשגיאות. ההסכם הפורמלי שלו מוגדר על ידי WSDL (שפת תיאור שירותי האינטרנט).

אדריכלות זו מעניקה עדיפות לאבטחה ולמהימנות באמצעות תכונות כמו WS-Security וניהול עסקאות, מה שהופך אותה מתאימה ליישומי ארגונים מורכבים שדורשים תקנים נוקשים וטיפול חזק בשגיאות.

API של SOAP נוצרות באמצעות מסגרות או כלים כמו Apache CXF, .NET WCF ו-JAX-WS (Java).

מרכיבים מרכזיים

מעטפת SOAP:
- זהו האלמנט השורשי של הודעת SOAP ומגדיר את המבנה הכולל של מסמך ה-XML.
- הוא כולל את כותרת ה-SOAP ואת גוף ה-SOAP.

גוף SOAP:
- קטע זה מכיל את הנתונים בפועל המוחלפים בין הלקוח לשרת.
- הוא כולל את הודעות הבקשה או התגובה, אשר בדרך כלל מאורגנות כאלמנטים של XML.

WSDL (שפת תיאור שירותי האינטרנט):
- זהו מסמך XML שמתאר את שירות האינטרנט, כולל את הפעולות שלו, פורמטי ההודעות וסוגי הנתונים.
- זה פועל כקונטרקט בין הלקוח לשרת, המפרט כיצד אינטראקציה עם ה-API.

מעבד SOAP:
- זהו רכיב תוכנה שמעבד הודעות SOAP.
- זה מנתח את מסמך ה-XML, שולף את הנתונים הרלוונטיים ומבצע את הפעולה המבוקשת.

יש גם את נקודת הקצה של SOAP, שהיא ה-URL שבו ניתן לגשת לשירות ה-SOAP, ואת סכמת ה-XML (XSD), המגדירה את המבנה וסוגי הנתונים המשמשים בהודעת ה-SOAP ב-XML.

סקירת פעולה

API של SOAP פועלים על ידי עטיפת נתונים במבנה מבוסס XML המוגדר על ידי מעטפת SOAP, הכוללת גם כותרת למטא-נתונים וגם גוף עבור המידע של הבקשה או התגובה בפועל. הגוף נושא את נתוני ההחלפה, בעוד מסמך WSDL משמש כהסכם המפרט את פעולות השירות, פורמטי ההודעות וסוגי הנתונים.

מעבד SOAP אז מנתח את ה-XML, שולף נתונים רלוונטיים ומבצע את הפעולות המבוקשות לפי כללים המוגדרים על ידי סכמת XML נלווית (XSD). התקשורת עם השירות מתבצעת דרך נקודת קצה ספציפית של SOAP, ומבטיחה מסגרת סטנדרטית ואינטרופראבילית לאינטראקציות של שירותי רשת.

דוגמאות מעשיות ומקרים בשימוש בעולם האמיתי

כדי להמחיש את ה-API של SOAP ואיך הם עובדים בפועל, נבחן API של שירות בנקאי מבוסס SOAP המספק פעולות מאובטחות לניהול חשבונות ועסקאות. API של SOAP משתמשים בהודעות XML כדי להבטיח תקשורת מאובטחת ומסודרת בין מערכות. יצירת API של SOAP והודעות XML חורגת מהיקף מאמר זה, אז כאן נתמקד רק בלוגיקת הבקשה והתגובה.

איך זה עובד:

שחזור מידע על חשבון: הלקוח שולח בקשת XML כדי לשלוף את פרטי החשבון של המשתמש:

<soapenv:Envelope xmlns:soapenv="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
                  xmlns:bank="http://example.com/bank">
   <soapenv:Header/>
   <soapenv:Body>
      <bank:GetAccountDetails>
         <bank:AccountNumber>123456789</bank:AccountNumber>
      </bank:GetAccountDetails>
   </soapenv:Body>
</soapenv:Envelope>

השרת מגיב עם הודעת XML המכילה את פרטי החשבון:

<soapenv:Envelope xmlns:soapenv="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/">
   <soapenv:Body>
      <GetAccountDetailsResponse>
         <AccountNumber>123456789</AccountNumber>
         <Balance>5000.00</Balance>
         <Currency>USD</Currency>
      </GetAccountDetailsResponse>
   </soapenv:Body>
</soapenv:Envelope>

עיבוד העברת כסף: הלקוח מגיש בקשת העברה עם פרטי אימות:

  <soapenv:Envelope xmlns:soapenv="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
                    xmlns:bank="http://example.com/bank">
     <soapenv:Header/>
     <soapenv:Body>
        <bank:TransferFunds>
           <bank:FromAccount>123456789</bank:FromAccount>
           <bank:ToAccount>987654321</bank:ToAccount>
           <bank:Amount>100.00</bank:Amount>
           <bank:Currency>USD</bank:Currency>
        </bank:TransferFunds>
     </soapenv:Body>
  </soapenv:Envelope>

אם הפעולה הצליחה, השרת מחזיר תשובת אישור:

  <soapenv:Envelope xmlns:soapenv="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/">
     <soapenv:Body>
        <TransferFundsResponse>
           <Status>Success</Status>
           <TransactionID>TXN987654</TransactionID>
        </TransferFundsResponse>
     </soapenv:Body>
  </soapenv:Envelope>

בנקים, ספקי שירותי בריאות וסוכנויות ממשלתיות משתמשים ב-SOAP עבור APIs מאובטחים ואמינים. מוסדות פיננסיים מעבדים עסקאות עם זיהוי קפדני, בעוד שמערכות בריאות מחליפות נתוני מטופלים בהתאם לרגולציות. חברות תעופה סומכות על SOAP להזמנות וכרטיסים, ומבטיחות עקביות של שלמות הנתונים בין המערכות.

APIs של GraphQL

GraphQL היא שפת שאילתות וסביבת ריצה עבור APIs שפותחה על ידי פייסבוק. היא מאפשרת ללקוחות לבקש בדיוק את הנתונים שהם צריכים בבקשה אחת, מה שמפחית את כמות הנתונים המיותרת והחסרה.

מרכיבים מרכזיים

סכמה: זהו הלב של API ב-GraphQL. היא מגדירה את המבנה של הנתונים שלך, כולל סוגי האובייקטים, השדות שלהם והקשרים ביניהם. היא פועלת כהסכם בין הלקוח לשרת, ומציינת אילו נתונים ניתן לשאול.

סוגים: אלה מגדירים את המבנה של האובייקטים בנתונים שלך. הם מציינים את השדות שכל אובייקט מכיל ואת סוגי הנתונים של השדות הללו.

שדות: אלה הם החלקים הבודדים של נתונים שניתן לשאול על אובייקט.

שאילתות: אלה הן הבקשות מהלקוח לשחזר נתונים. הן מציינות את השדות שהלקוח רוצה לשחזר.

שינויים: אלה הן הבקשות מהלקוח לשנות נתונים (ליצור, לעדכן או למחוק).

מפתרים: אלו פונקציות שמשיגות את הנתונים עבור כל שדה בסכימה. הן מחברות את סכימת ה-GraphQL למקורות הנתונים התחתונים.

מינויים: אלו מאפשרים עדכונים בזמן אמת. לקוחות יכולים להירשם לאירועים מסוימים, והשרת ידחוף עדכונים בכל פעם שהם מתרחשים.

סקירת פעולה

ב-GraphQL מוגדרת סכימה שמציינת סוגי נתונים זמינים ואת הקשרים ביניהם. לקוחות מבצעים אזימונים או מוטציות שבודקים בדיוק את השדות שנדרשים. השרת של GraphQL מעבד את הבקשות הללו, באמצעות מפתרים לשיגור נתונים ממקורות בקאנד.

השרת מאמת את הבקשה נגד הסכימה, מבצע את המפתרים, ומחזיר תגובת JSON המכילה רק את הנתונים שביקשו. לקוחות יכולים להקים מינויים לעדכונים בזמן אמת, מאפשרים לשרת לדחוף שינויים בנתונים כאשר הם מתרחשים. גישה זו ממזערת גם את ההבאות והאי הבאות, משפרת את היעילות והגמישות בלקיחת הנתונים.

דוגמאות מעשיות ומקרי שימוש בעולם אמיתי

בואו נשקף על כיצד מתפקדים ממשקי ה-GraphQL מבחינה פרקטית על ידי פיתוח API למסחר אלקטרוני המופעל על ידי GraphQL. API זה יכול לשגשג לאורך זמן את פרטי המוצר, ביקורות וזמינות במלאי. השרת נוצר באמצעות NodeJS ו. יצירת השרת חורגת מטווח המאמר הזה, לכן נתמקד בסכימה (כיצד מבנה מסד נתונים מובנה ומיוצג חזותית) ובלוגיקת הבקשה והתגובה.

סכימה:

# סכימה (schema.graphql)

type Product {
  id: ID!
  name: String!
  description: String
  price: Float!
  inventory: Int!
  category: String!
}

type Query {
  product(id: ID!): Product
  products(category: String): [Product!]!
}

type Mutation {
  createProduct(name: String!, description: String, price: Float!, inventory: Int!, category: String!): Product!
  updateProductInventory(id: ID!, inventory: Int!): Product!
}

הסכימה מגדירה את סוגי הנתונים (מוצר, שאילתה, מוטציה) ומציינת את השאילות הזמינות (מוצר, מוצרים), ואת המוטציות (צורמוצר, עדכןמלאי). היא משתמשת ב-מערכת הסוגים של GraphQL (String, Int, Float, ID, [ ], !)

בקשות ותגובות

שליפת נתוני מוצר – לקוח מבקש שדות מוצר מסוימים (לדוגמה, שם, מחיר ותיאור):

  query {
    product(id: "123") {
      name
      price
      description
    }
  }

אם הבקשה הצליחה, השרת ישיב רק עם הנתונים שנדרשו:

  {
    "data": {
      "product": {
        "name": "אוזניות אלחוטיות",
        "price": 99.99,
        "inStock": true
      }
    }
  }

יצירת מוצר חדש:

  mutation {
    createProduct(name: "עכבר", price: 30, inventory: 100, category: "אלקטרוניקה") {
      id
      name
      price
    }
  }

עדכון מידע על מוצר:

  mutation {
    updateProduct(id: "123", price: 89.99) {
      name
      price
    }
  }

אם הצליח, השרת מחזיר את הפרטים המעודכנים:

  {
    "data": "updateProduct": "name": "אוזניות אלחוטיות",
        "price": 89.99
      }
    }
  }

חברות כמו פייסבוק ושופיפיי משתמשות ב-GraphQL עבור APIs יעילים וגמישים. אפליקציות מסחר אלקטרוני וחברתיות מקבלות רק את הנתונים הנדרשים, מה שמפחית את כמות הנתונים המיותרת. אפליקציות ניידות אופטימיזות את הביצועים, בעוד כלי ניתוח אוגרים נתונים מורכבים בצורה חלקה.

APIs של gRPC

קריאת הליך מרחוק (gRPC) היא מסגרת RPC בעלת ביצועים גבוהים שמסדרת נתונים מובנים באמצעות HTTP/2 ו-Protocal Buffers. היא תומכת בתקשורת סינכרונית ואסינכרונית ותכונות כמו סטרימינג.

HTTP/2 היא ההתפתחות האחרונה של HTTP, שנועדה עם תכונות מרגשות כמו מסגור בינארי, ריבוי, דחיסת כותרות ודחיפת שרת כדי לשפר את הביצועים ולהפחית את השיהוי. gRPC מנצלת במלואה את היכולות הללו, ומאפשרת תקשורת מהירה, יעילה ומקבילית, מה שהופך אותה להתאמה מושלמת עבור מיקרו-שירותים ואפליקציות בזמן אמת.

רכיבים מרכזיים

הגדרת שירות: זה מוגדר בקובץ .proto. הוא מפרט את השירותים המוצעים ואת שיטות ה-RPC הזמינות, ומשמש כקונטרקט בין הלקוח לשרת.
הודעות הן מבני נתונים המוגדרים באמצעות Protocol Buffers, אשר סדרים ומסדרים נתונים בין מערכות בצורה יעילה.
גרסאות: קוד לקוח ושרת שנוצר באופן אוטומטי שמאפשר ללקוח לקרוא לשיטות רחוקות כאילו הן מקומיות ומאפשר לשרת ליישם את הלוגיקה של השירות.
ערוצים: אלה ניהולים את החיבור בין הלקוח והשרת, עוסקים בתקשורת הרשת התחתונה.
שיטות RPC: gRPC תומך בסוגים שונים של שיחות, כולל שיחה יחידה (בקשה ותגובה אחת), זרימת לקוח, זרימת שרת וזרימה דו-כיוונית, כל סוג מתאים למקרים שימוש שונים.
מפנים ומטא-נתונים: אלה מספקים מנגנונים להוספת פונקציות נוספות, כגון אימות, רישום וטיפול בשגיאות, על ידי הצרפת מטא-נתונים לשיחות RPC.

סקירת הפעולה

gRPC מאפשר למפתחים להגדיר חוזי שירות וסוגי הודעות בקובץ .proto באמצעות Protocol Buffers, מה שמשמש כשרטוט עבור שיטות RPC זמינות. מחולל הקוד מייצר קטעי קוד ללקוח ולשרת, מה שמאפשר לקרוא להליכים מרוחקים כמו פונקציות מקומיות, בעוד שהערוצים מנהלים תקשורת ברשת מבוססת HTTP/2.

זה תומך בזרימה חד-כיוונית, זרימה של לקוח, זרימה של שרת וזרימה דו-כיוונית עבור דפוסי חילופי נתונים שונים. בנוסף, ניתן לשלב מתערבים ומטא-נתונים למשימות כמו אימות ורישום, מה ששומר על המערכת חזקה, בטוחה ויעילה.

דוגמאות מעשיות ומקרים מהעולם האמיתי

נבחן אפליקציית שיתוף נסיעות המשתמשת ב-gRPC לתקשורת מהירה בין לקוחות (אפליקציות ניידות) לשירותי Backend. gRPC משתמש בסידור בינארי באמצעות Protobuf במקום בפורמטים מבוססי טקסט כמו JSON או XML. זה מקנה תקשורת רשת מהירה ויעילה יותר באופן משמעותי.

קובץ ה-.proto מגדיר את מבנה ה-API:

syntax = "proto3";

service RideService {
  rpc RequestRide(RideRequest) returns (RideResponse);
  rpc StreamRideUpdates(RideUpdateRequest) returns (stream RideUpdate);
}

message RideRequest {
  string user_id = 1;
  string pickup_location = 2;
  string destination = 3;
}

message RideResponse {
  string ride_id = 1;
  string driver_name = 2;
  string car_model = 3;
}

message RideUpdate {
  string ride_id = 1;
  string status = 2;
  string driver_location = 3;
}

message RideUpdateRequest {
  string ride_id = 1;
}

כאשר לקוח שולח בקשת RideRequest, היא מומרת לפורמט בינארי קומפקטי באמצעות Protobuf. זה מפחית את גודל המטען, מזרז את ההעברה ומשפר את היעילות. השרת ממיר אותה חזרה לאובייקט מובנה לפני העיבוד.

בקשה ותגובה:
- בקשת נסיעה: הלקוח שולח בקשה לנסיעה בלחיצת כפתור הכוללת:
```
  {
    "user_id": "U123",
    "pickup_location": "סנטרל פארק",
    "destination": "טיימס סקוור"
  }
```
  השרת מגיב עם פרטי הנהג:
```
  {
    "ride_id": "R456",
    "driver_name": "ג'ון דו",
    "car_model": "טויוטה פריוס"
  }
```
  אתם בטח תוהים למה הבקשות והתגובות מוצגות ב-JSON בעוד ש-gRPC לא משתמש בפורמטים מבוססי טקסט כמו JSON ו-XML. הזרם הבינארי המכווץ המשמש ב-gRPC אינו קריא על ידי בני אדם כמו JSON. זהו פורמט קידוד קומפקטי ויעיל שדורש דסיריאליזציה של Protobuf מאחורי הקלעים כדי להיות מובן. בפורמט של זרם בינארי מכווץ, הבקשה או התגובה ייראו כך:
```
  08 D2 04 12 0D 43 65 6E 74 72 61 6C 20 50 61 72 6B 1A 0B 54 69 6D 65 73 20 53 71 75 61 72 65
```
- עדכוני נסיעה בשידור חי: לאחר שנסיעה הוקצתה, השרת משדר עדכונים בזמן אמת ללקוח:
```
  {
    "ride_id": "R456",
    "status": "הנהג בדרך",
    "driver_location": "שדרת החמישית"
  }
```

חברות משתמשות ב-gRPC עבור אפליקציות בפורמנס גבוה, בזמן אמת, שדורשות תקשורת שירותית יעילה. ענקי טכנולוגיה כמו גוגל, נטפליקס ודרופבוקס משתמשים ב-gRPC עבור מיקרו-שירותים נמצאים. אפליקציות לשיתוף נסיעות חלוקה מיקום של נהגים בזמן אמת, בעוד פלטפורמות פינטק ניהלות עסקאות מאובטחות וממוצעות נמוכים בלטנציה. מערכות IoT ואפליקציות AI תלויות ב-gRPC עבור תמורת נתונים בזמן אמת ואינטראקציות יעילות.

איך לבחור ארכיטקטורת API

בחירת ארכיטקטורת API משלבת שיוז, כולל בין השאר ביצוע, התרחבות, קלות שימוש ואבטחה, לפי צרכי הפרויקט הספציפיים שלך.

REST ידועה בפשטות שלה ובעיצובה ללא מצב, שמסייע להתרחבות ולקלות השימוש, אך אבטחתה תלויה בעיקר באמצעים חיצוניים כמו HTTPS ומנגנוני אימות נכונים.

SOAP, למרות שמורכבת יותר, מספקת תקנים אבטחה מובנים חזקים (כמו WS-Security) ותמיכה טרנזקציונית אמינה, מה שהופך אותה למתאימה לסביבות עסקיות.

GraphQL מציעה אימוץ נתונים יעיל וביצועים גבוהים על ידי אפשרות ללקוחות לבקש רק את הנתונים שהם זקוקים אליהם. עם זאת, ייתכן שידרוש אמצעי אבטחה נוספים כגון הגבלת עומק שאילתה ואימות תקין בצד השרת.

gRPC מספק ביצועים יוצאים ומושלמת למיקרו-שירותים עם צרכים לנתונים בזמן אמת. הוא משתמש ב-HTTP/2 וב-TLS עבור תקשורת מאובטחת ויעילה, אף על פי שיש לו עקרון למידה תלול.

הטבלה למטה מסכמת את התכונות וההתמודדות בין ארכיטקטורות אלה:

תכונה	REST	SOAP	GraphQL	gRPC
ביצועים	בינוני (פוטנציאל להבאת יתר נתונים)	נמוך	גבוה	גבוה
קידמה	גבוהה	בינונית	גבוה	גבוה מאוד (יעיל למיקרושירות ונתונים בזמן אמת)
קלות השימוש	פשוט ונפוץ	מורכב	אינטואיטיבי עבור לקוחות (מורכבות בצד השרת עשויה לגדול)	סיפור למידה תלול
אבטחה	תלוי במנגנונים חיצוניים (HTTPS, OAuth, וכו')	אבטחה מובנית חזקה דרך WS-Security וחוזים רשמיים	דורש צעדים נוספים (אימות שאילתות, הגבלת קצב)	אבטחה גבוהה עם תמיכה מובנית ב- TLS ופרוטוקולי אימות חזקים

מסקנות וטרנדים עתידיים

ממשקי ה- API הפכו לקרן בפיתוח תוכנה מודרני, מקלים על תקשורת חלקה והחלפת נתונים בין יישומים שונים. השפעתם אינה ניתנת לכחד, מ- API ציבוריים שמעודדים חדשנות עד ל- API פרטיים שמפשירים תהליכים פנימיים.

הבנת הארכיטקטורות השונות של ה- API, כמו REST, SOAP, GraphQL, ו- gRPC, מעצימה מפתחים לבחירת הגישה האופטימלית עבור צרכיהם המסוימים, מאזן בין ביצועים, קידמה וקלות השימוש.

בהסתכלות קדימה, נוף ה-API צפוי לשינויים מרגשים. עם APIs מונחי AI, ארכיטקטורות מבוזרות ואמצעי אבטחה משופרים, נראה דרכים חדשות לבנות ולתקשר עם תוכנה. ההתפתחות המתמדת של תקני API והצמיחה של פלטפורמות low-code/no-code הופכות את פיתוח ה-API לנגיש יותר לכולם.