REST API - kätevän verkkopalvelun luominen

Vuonna 2000 ohjelmistorajapintojen arkkitehtuurin suunnittelun alalla muodostettiin uusi standardi asiakkaiden ja palvelimien väliselle vuorovaikutukselle. Sitä kutsuttiin nimellä REST. Tämän käsitteen tärkein alullepanija oli Roy Fielding, yksi HTTP-protokollan kehittäjistä. Nykymaailmassa REST API:sta on tulossa yhä suositumpi väline tiedonvaihtoon, joka tarjoaa tehokasta vuorovaikutusta kaikenlaisten sovellusten välillä.

RESTful API on luettelo periaatteista ja säännöistä, joilla asiakkaan ja palvelimen välinen vuorovaikutus järjestetään. Sen avulla kehittäjät voivat tehdä helposti muutettavia ja skaalautuvia verkkosovelluksia. REST:n perusajatuksena on esittää resursseja, joihin pääsee käsiksi yksilöllisillä URI-tunnisteilla, ja käsitellä niitä tavallisilla HTTP-menetelmillä.

REST API:n peruskäsitteet

Mikä on API? Se on rajapinta, jonka avulla eri ohjelmat voivat kommunikoida keskenään. Siinä määritellään, miten pyyntöjä voidaan esittää ja mitä vastauksia voidaan vastaanottaa. API toimii perustana eri järjestelmien integroinnille, ja se on olennainen osa nykyistä sovelluskehitystä.

Mikä on REST? Se on arkkitehtuurityyli, joka perustuu periaatteisiin, jotka tekevät verkkopalvelujen soveltamisesta kätevää ja helposti ymmärrettävää. Se perustuu HTTP-protokolliin ja käyttää standardimenetelmiä, jotka puretaan seuraavaksi. Jokaisella API:n kautta saatavilla olevalla resurssilla on oma yksilöllinen tunnisteensa (URI), joka helpottaa sen käyttöä.

REST API:n toimintaperiaatteet

Tärkeimmät niistä ovat:

1. Asiakas-palvelin. Asiakas- ja palvelinosien erottaminen toisistaan helpottaa molempien osapuolten itsenäistä kehittämistä ja muuttamista.
2. Ei-stationaarisuus. Palvelin ei tallenna asiakaspyyntöjen tilaa, mikä tekee jokaisesta pyynnöstä riippumattoman ja omavaraisen.
3. Välimuistitallennus. Mahdollisuus välimuistiin tallennettuun vastaustietoon auttaa parantamaan sovelluksen suorituskykyä vähentämällä palvelimelle tehtävien toistuvien pyyntöjen määrää.
4. Yhtenäinen käyttöliittymä. Se yksinkertaistaa vuorovaikutusta ja tekee järjestelmistä ennustettavampia käyttämällä vakioelementtejä.
5. Monitasoinen järjestelmä. Arkkitehtuuri voi koostua useista kerroksista, joista kukin vastaa järjestelmän tietyistä osa-alueista. Tämä lisää turvallisuutta ja hallittavuutta.
6. Tilauskoodi. Tämä koodi välitetään asiakkaalle sovelluksen ominaisuuksien parantamiseksi.

REST API:n edut

Tämän välineen käyttö tarjoaa monia etuja.

1. Skaalautuvuus. Kun asiakas- ja palvelinkomponentit erotetaan toisistaan, sovellus voi skaalautua helposti.
2. Joustavuus. REST API tukee erilaisia ohjelmointikieliä ja -alustoja ja mahdollistaa eri järjestelmien integroinnin.
3. Suorituskyky. Välimuistitallennuksen käyttö parantaa vastausnopeutta ja vähentää palvelimen kuormitusta.
4. Turvallisuus. Porrastettu järjestelmäarkkitehtuuri parantaa turvallisuutta, koska kriittiset resurssit voidaan eristää.

RESTin ilmeisistä eduista huolimatta markkinoilla on myös muita tekniikoita, kuten SOAP ja GraphQL. Ensin mainittua käytetään tietyissä sovelluksissa ja se tarjoaa omia ominaisuuksiaan, kun taas jälkimmäinen on Facebookin kehittämä. GraphQL on vaihtoehto REST:lle. Se soveltuu paremmin laajamittaisiin projekteihin.

Miten REST API toimii?

Asiakas-palvelin-vuorovaikutusprosessi voidaan jakaa useisiin vaiheisiin:

1. Pyynnön lähettäminen. Asiakas lähettää tietoja palvelimelle ja muotoilee ne API-asiakirjojen mukaisesti.
2. Todentaminen. Palvelin tarkistaa asiakkaan käyttöoikeuden. Jos todennus ei onnistu, palautetaan virhe 403.
3. Pyynnön käsittely. Onnistuneen todennuksen jälkeen palvelin vastaanottaa pyynnön, tekee tarvittavat käsittelyt ja muodostaa vastauksen.
4. Vastauksen palauttaminen. Palvelin lähettää vastauksen asiakkaalle. Se sisältää komennon suorituksen tilan ja pyydetyt tiedot.

HTTP-menetelmät REST API:ssa

Resurssien kanssa työskentelyyn käytetään klassisia HTTP-menetelmiä:

• GET: Käytetään tietojen hakemiseen (esimerkiksi GET /cities palauttaa luettelon kaupungeista);
• POST: Käytetään uusien resurssien luomiseen (esim. POST /istanbul lisää uuden kahvilan Istanbulissa);
• PUT: Käytetään olemassa olevien resurssien päivittämiseen (esim. PUT /cities muuttaa kaupunkien luetteloa);
• DELETE: Käytetään resurssien poistamiseen (esim. DELETE /istanbul poistaa kahvilan Istanbulissa).

Jokainen HTTP-pyyntö palauttaa tilakoodin, joka kertoo operaation tuloksen. Koodi, joka alkaa numerolla 2, tarkoittaa onnistunutta suoritusta, kun taas koodit 4 tai 5 kertovat virheistä.

REST API:sta on tullut standardi verkkopalvelujen kehittämisessä, ja se tarjoaa käyttäjille hyvän välineen joustavien ja skaalautuvien ratkaisujen rakentamiseen. Sen periaatteet ja hyödyt ovat vaikuttaneet sen laajaan suosioon ja käyttöön monenlaisissa sovelluksissa pienten verkkosovellusten rakentamisesta monimutkaisiin hajautettuihin järjestelmiin. Tässä REST API:n laajassa esittelyssä tarkastelemme tarkemmin sen pääkomponentteja, vertailemme sitä muihin tekniikoihin, keskustelemme REST:n käytöstä käytännössä ja käsittelemme sen kehitysnäkymiä.

Tietotyypit ja -muodot REST API:n kanssa työskenneltäessä

REST-API:iden kanssa vuorovaikutuksessa on tärkeää ottaa huomioon, mitä tietomuotoja käytetään. Yleisin formaatti on JSON (javaScript), jota on helppo lukea ja kirjoittaa, joten se on ihanteellinen tiedonsiirtoon. Joskus käytetään kuitenkin myös muita formaatteja, kuten XML:ää ja HTML:ää. Tietoformaatin valinta voi riippua sovelluksen vaatimuksista ja kehittäjän mieltymyksistä. JSON-muoto tukee monimutkaisia tietorakenteita ja tarjoaa taloudellisen kaistanleveyden käytön, mikä on toinen REST API:n etu.

Tunnistus ja valtuutus

Tietoturva on tärkeä näkökohta REST-API:iden kanssa työskenneltäessä. Yksi todennusmenetelmistä on tunnisteiden käyttö. Tämä tarjoaa suojatun pääsyn suojattuihin resursseihin. Yksi yleisimmistä menetelmistä on JWT-tunnisteiden käyttö. Tämän menetelmän avulla asiakas voi käyttää API:ta tietyn ajan todennuksen jälkeen. Palvelimen ei tarvitse tallentaa tilaa, mikä vahvistaa RESTin "no state" -konseptia.

Lisäksi tällaista todennusta voidaan täydentää OAuth 2.0:lla. Tämä lisää ylimääräisen turvallisuuskerroksen ja yksinkertaistaa integrointia sosiaalisen median ja muiden alustojen kanssa.

REST API:t ja mobiilisovellukset

Älypuhelinten suosion kasvaessa REST API:sta on tullut tärkeä työkalupakki mobiilisovelluksia rakentaville kehittäjille. REST API:n avulla sovellukset voivat olla vuorovaikutuksessa etäpalvelimien kanssa, vastaanottaa ja päivittää tietoja reaaliajassa. Siksi on mahdollista luoda monimutkaisia sovelluksia: viestinviejiä, sosiaalisia verkostoja ja muita ohjelmistoratkaisuja, jotka edellyttävät nopeaa tiedonsaantia.

Esimerkki REST API:n toiminnasta käytännön sovelluksessa

REST API:n ymmärtämiseksi paremmin tarkastellaan hypoteettista esimerkkiä työskentelystä kirjastonhallintaan tarkoitetun API:n kanssa. Oletetaan, että meillä on RESTful API, jonka avulla voimme suorittaa seuraavat toiminnot:

• hakea luettelo kirjoista - asiakas voi tehdä GET-pyynnön osoitteeseen /books saadakseen tietoja kaikista saatavilla olevista kirjoista;
• uuden kirjan lisääminen - tarvittaessa asiakas voi lähettää POST-pyynnön osoitteeseen /books, jossa on JSON-muodossa olevat tiedot uudesta kirjasta;
• kirjan tietojen korjaaminen - olemassa olevan kirjan tietojen muuttamiseksi käytetään PUT-pyyntöä osoitteeseen /books/{id}, jossa {id} on kirjan yksilöllinen tunniste;
• kirjan poistaminen - toiminto voidaan suorittaa DELETE-pyynnöllä, joka lähetetään samaan URI:hen.

Nämä yksinkertaiset esimerkit osoittavat, miten tehokas resurssienhallinta voidaan toteuttaa REST API:iden avulla.

Työkalut ja teknologiat REST API:iden kanssa työskentelyyn

Yhteistyötä helpottavia ominaisuuksia ja kirjastoja on monia. Esimerkiksi Postman on suosittu sovellus, jonka avulla kehittäjät voivat lähettää pyyntöjä, testata ja analysoida vastauksia. Muiden työkalujen, kuten Swaggerin, avulla voit dokumentoida API:t ja luoda automaattisesti koodia useilla eri ohjelmointikielillä.

Pythonissa voit käyttää kirjastoja (Requests), jotka tarjoavat yksinkertaisen käyttöliittymän HTTP-pyyntöjen lähettämiseen ja vastausten käsittelyyn. Javascriptissä, erityisesti frontend-kehityksessä, voit käyttää Fetch APIa tai Axiosia.

Johtopäätös

REST API on edelleen yksi suosituimmista välineistä asiakkaan ja palvelimen vuorovaikutukseen. Sen periaatteet tarjoavat joustavuutta, skaalautuvuutta ja helppokäyttöisyyttä, mikä tekee siitä ihanteellisen ratkaisun useimmille nykyaikaisille verkkosovelluksille. Vaihtoehtojen (GraphQL.)