GraphQL مقابل REST: اختيار بنية واجهة برمجة التطبيقات (API) المناسبة لمشروعك

في المشهد دائم التطور لتطوير الويب وتطبيقات الموبايل، يعد اختيار بنية واجهة برمجة التطبيقات (API) المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لبناء تطبيقات فعالة وقابلة للتطوير وسهلة الصيانة. يبرز نهجان سائدان: REST (نقل الحالة التمثيلية) و GraphQL. في حين أن REST كان هو المعيار لسنوات، اكتسبت GraphQL زخمًا كبيرًا نظرًا لمرونتها وكفاءتها. سيتعمق هذا الدليل الشامل في تعقيدات كل من GraphQL و REST، مقارنًا نقاط القوة والضعف وحالات الاستخدام المثالية لمساعدتك على اتخاذ قرار مستنير لمشروعك التالي.

فهم REST: المعيار الراسخ

REST هو أسلوب معماري يستفيد من أساليب HTTP القياسية (GET, POST, PUT, DELETE) للتفاعل مع الموارد. وهو يعتمد على نموذج العميل والخادم، حيث يطلب العملاء الموارد من الخادم، ويستجيب الخادم بتمثيل لهذا المورد.

الخصائص الرئيسية لـ REST:

• انعدام الحالة (Statelessness): يجب أن يحتوي كل طلب من العميل إلى الخادم على جميع المعلومات اللازمة لفهم الطلب. لا يخزن الخادم أي سياق للعميل بين الطلبات.
• بنية العميل والخادم: فصل واضح للمهام بين العميل (واجهة المستخدم) والخادم (تخزين البيانات ومعالجتها).
• قابلية التخزين المؤقت (Cacheability): يمكن تخزين الاستجابات مؤقتًا، مما يحسن الأداء ويقلل الحمل على الخادم.
• نظام متعدد الطبقات: يمكن للعملاء التفاعل مع خوادم وسيطة (وكلاء، موازنات تحميل) دون الحاجة إلى معرفة وجودهم.
• واجهة موحدة: واجهة متسقة وقابلة للتنبؤ للتفاعل مع الموارد، باستخدام أساليب HTTP القياسية وتنسيقات البيانات (عادةً JSON أو XML).
• الكود عند الطلب (اختياري): يمكن للخوادم توفير كود قابل للتنفيذ للعملاء، مما يوسع وظائف العميل.

مزايا REST:

• معتمد على نطاق واسع: REST هو معيار راسخ مع نظام بيئي واسع من الأدوات والمكتبات والتوثيق.
• سهل الفهم: مبادئ REST بسيطة نسبيًا، مما يسهل على المطورين تعلمها وتنفيذها.
• قدرات تخزين مؤقت جيدة: طبيعة REST عديمة الحالة واستخدامها لترويسات HTTP تجعل من السهل تنفيذ آليات التخزين المؤقت.
• أدوات ناضجة: تتوفر ثروة من الأدوات والمكتبات لبناء واستهلاك واجهات برمجة تطبيقات RESTful بلغات برمجة مختلفة.

عيوب REST:

• الجلب المفرط للبيانات (Over-fetching): غالبًا ما تُرجع نقاط نهاية REST بيانات أكثر مما يحتاجه العميل بالفعل، مما يؤدي إلى إهدار عرض النطاق الترددي وقوة المعالجة. على سبيل المثال، قد يُرجع جلب ملف تعريف مستخدم معلومات العنوان والدفع التي لا يحتاجها العميل حاليًا.
• الجلب الناقص للبيانات (Under-fetching): قد يحتاج العملاء إلى إجراء طلبات متعددة إلى نقاط نهاية مختلفة لاسترداد جميع البيانات التي يحتاجونها، مما يزيد من زمن الاستجابة والتعقيد. على سبيل المثال، لعرض قائمة بالمقالات مع مؤلفيها، قد تحتاج إلى جلب المقالات ثم إجراء طلبات منفصلة لكل مؤلف.
• تحديات تحديد الإصدارات: يمكن أن يكون تطوير واجهات برمجة التطبيقات أمرًا صعبًا، حيث قد تؤدي التغييرات إلى تعطيل العملاء الحاليين. يمكن أن تصبح استراتيجيات تحديد الإصدارات معقدة وصعبة الإدارة.
• نقص المرونة: عادةً ما تكون نقاط نهاية REST ثابتة، مما يجعل من الصعب تخصيص الاستجابات لمتطلبات العميل المحددة.

تقديم GraphQL: بديل مرن وفعال

GraphQL هي لغة استعلام لواجهة برمجة التطبيقات الخاصة بك ووقت تشغيل من جانب الخادم لتنفيذ تلك الاستعلامات. تم تطويرها بواسطة فيسبوك ثم أصبحت مفتوحة المصدر، وتسمح GraphQL للعملاء بطلب البيانات التي يحتاجونها فقط، مما يعالج مشاكل الجلب المفرط والجلب الناقص المتأصلة في REST.

الخصائص الرئيسية لـ GraphQL:

• جلب البيانات التعريفي: يحدد العملاء بالضبط البيانات التي يحتاجونها في استعلام، ويعيد الخادم تلك البيانات فقط.
• مخطط محدد النوع بقوة: يحدد المخطط أنواع البيانات المتاحة في واجهة برمجة التطبيقات، مما يوفر عقدًا بين العميل والخادم.
• الاستبطان (Introspection): يمكن للعملاء الاستعلام عن المخطط لاكتشاف الأنواع والحقول المتاحة، مما يتيح أدوات وتوثيقًا قويًا.
• نقطة نهاية واحدة: عادةً ما تكشف واجهات برمجة تطبيقات GraphQL عن نقطة نهاية واحدة، مما يبسط إدارة واجهة برمجة التطبيقات ويقلل من الحاجة إلى تحديد الإصدارات.
• تحديثات في الوقت الفعلي: تدعم GraphQL الاشتراكات (subscriptions)، مما يسمح للعملاء بتلقي تحديثات في الوقت الفعلي من الخادم.

مزايا GraphQL:

• القضاء على الجلب المفرط والجلب الناقص: يسترجع العملاء البيانات التي يحتاجونها فقط، مما يحسن الأداء ويقلل من استهلاك عرض النطاق الترددي. وهذا مفيد بشكل خاص لتطبيقات الموبايل ذات النطاق الترددي المحدود.
• تحسين تجربة المطور: توفر إمكانيات المخطط والاستبطان في GraphQL أدوات وتوثيقًا ممتازين، مما يسهل على المطورين العمل مع واجهة برمجة التطبيقات. توفر أدوات مثل GraphiQL و GraphQL Playground استكشافًا تفاعليًا للاستعلامات وتوثيقًا للمخطط.
• دورات تطوير أسرع: تسمح مرونة GraphQL للمطورين بالتكرار بسرعة والتكيف مع المتطلبات المتغيرة دون تعديل الكود من جانب الخادم.
• تحديد النوع والتحقق القوي: يوفر المخطط تحديدًا قويًا للأنواع والتحقق من صحتها، مما يكتشف الأخطاء في وقت مبكر من عملية التطوير.
• قدرات في الوقت الفعلي: تتيح اشتراكات GraphQL تحديثات في الوقت الفعلي، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب بيانات حية، مثل تطبيقات الدردشة أو لوحات المعلومات المالية.

عيوب GraphQL:

• التعقيد: يمكن أن تكون GraphQL أكثر تعقيدًا في الإعداد والتنفيذ من REST، خاصة بالنسبة لواجهات برمجة التطبيقات البسيطة.
• عبء الأداء: يمكن أن تكون معالجة استعلامات GraphQL المعقدة مكلفة من الناحية الحسابية، مما قد يؤثر على أداء الخادم. تعد استراتيجيات تحسين الاستعلام والتخزين المؤقت الدقيقة أمرًا بالغ الأهمية.
• تحديات التخزين المؤقت: يمكن أن يكون التخزين المؤقت في GraphQL أكثر تعقيدًا منه في REST بسبب الطبيعة المرنة للاستعلامات.
• منحنى التعلم: قد يحتاج المطورون إلى تعلم لغة استعلام ومفاهيم جديدة.
• رفع الملفات: يمكن أن يكون التعامل مع رفع الملفات أكثر تعقيدًا في GraphQL مقارنة بـ REST.

GraphQL مقابل REST: مقارنة تفصيلية

دعنا نقارن GraphQL و REST عبر عدة أبعاد رئيسية:

جلب البيانات:

• REST: نقاط نهاية متعددة، احتمال الجلب المفرط والجلب الناقص للبيانات.
• GraphQL: نقطة نهاية واحدة، يحدد العميل متطلبات البيانات الدقيقة.

المخطط:

• REST: لا يوجد تعريف رسمي للمخطط.
• GraphQL: يحدد المخطط ذو النوع القوي البيانات والعمليات المتاحة.

تحديد الإصدارات:

• REST: يتطلب تحديد إصدارات لنقاط النهاية للتعامل مع التغييرات.
• GraphQL: يسمح تطور المخطط بإجراء تغييرات غير معطلة دون تحديد إصدارات.

التخزين المؤقت:

• REST: آليات تخزين مؤقت مدمجة باستخدام ترويسات HTTP.
• GraphQL: يتطلب استراتيجيات تخزين مؤقت أكثر تعقيدًا بسبب مرونة الاستعلام.

تحديثات في الوقت الفعلي:

• REST: يتطلب تقنيات منفصلة مثل WebSockets للتحديثات في الوقت الفعلي.
• GraphQL: دعم مدمج للتحديثات في الوقت الفعلي من خلال الاشتراكات (subscriptions).

معالجة الأخطاء:

• REST: يستخدم أكواد حالة HTTP للإشارة إلى النجاح أو الفشل.
• GraphQL: يُرجع الأخطاء في جسم الاستجابة، مما يسمح بمعلومات أكثر تفصيلاً عن الخطأ.

الأدوات:

• REST: نظام بيئي ناضج للأدوات مع مكتبات وأطر عمل مختلفة.
• GraphQL: نظام بيئي متنامٍ للأدوات مع أدوات قوية مثل GraphiQL و GraphQL Playground.

متى تستخدم REST

يظل REST خيارًا قابلاً للتطبيق للعديد من المشاريع، خاصة عندما:

• تكون واجهة برمجة التطبيقات بسيطة ولا تتطلب جلب بيانات معقد. على سبيل المثال، واجهة برمجة تطبيقات CRUD (إنشاء، قراءة، تحديث، حذف) أساسية لتطبيق صغير.
• تحتاج إلى قدرات تخزين مؤقت قوية وأنت مرتاح لآليات التخزين المؤقت لـ HTTP. طبيعة REST عديمة الحالة واستخدامها لترويسات HTTP تجعلها مناسبة تمامًا للتخزين المؤقت.
• لديك فريق ملم بالفعل بـ REST ولديه خبرة محدودة في GraphQL. يمكن أن يكون منحنى تعلم GraphQL كبيرًا، لذا من المهم مراعاة خبرة فريقك.
• تقوم ببناء واجهة برمجة تطبيقات عامة حيث تكون قابلية الاكتشاف والتوحيد القياسي مهمة. إن الاعتماد الواسع لـ REST وأدواته الناضجة تجعل من السهل على المطورين الخارجيين التكامل مع واجهة برمجة التطبيقات الخاصة بك.
• تتطلب بنية قياسية ومعترف بها على نطاق واسع للتشغيل البيني مع الأنظمة الأخرى. تم تصميم العديد من الأنظمة والمكتبات الحالية للعمل مع واجهات برمجة تطبيقات RESTful.

مثال: قد تكون واجهة برمجة تطبيقات بسيطة للتجارة الإلكترونية لإدارة كتالوجات المنتجات والطلبات مناسبة تمامًا لـ REST. يمكن لواجهة برمجة التطبيقات كشف نقاط نهاية لاسترداد تفاصيل المنتج وإنشاء الطلبات وتحديث المخزون. متطلبات البيانات واضحة نسبيًا، والتخزين المؤقت مهم للأداء.

متى تستخدم GraphQL

تعد GraphQL خيارًا ممتازًا للمشاريع التي تتطلب:

• متطلبات جلب بيانات معقدة. عندما يحتاج العملاء إلى استرداد البيانات من مصادر متعددة أو يحتاجون إلى تحكم دقيق في البيانات التي يتلقونها.
• تطبيقات الموبايل ذات النطاق الترددي المحدود. يمكن لقدرة GraphQL على استرداد البيانات الضرورية فقط أن تحسن الأداء بشكل كبير وتقلل من استهلاك عرض النطاق الترددي على الأجهزة المحمولة.
• تحديثات في الوقت الفعلي. توفر اشتراكات GraphQL آلية مدمجة لتقديم تحديثات في الوقت الفعلي للعملاء.
• تركيز قوي على تجربة المطور. توفر إمكانيات المخطط والاستبطان في GraphQL أدوات وتوثيقًا ممتازين.
• التطوير التكراري والمرونة. تسمح لغة استعلام GraphQL المرنة للمطورين بالتكيف مع المتطلبات المتغيرة بسرعة دون تعديل الكود من جانب الخادم.
• تجميع البيانات من خدمات مصغرة متعددة في واجهة برمجة تطبيقات واحدة. يمكن أن تعمل GraphQL كبوابة API، مما يبسط تفاعل العميل مع خدمات الواجهة الخلفية المتعددة.

مثال: سيستفيد تطبيق وسائط اجتماعية ذو علاقات بيانات معقدة وتحديثات في الوقت الفعلي من GraphQL. يمكن للمستخدمين تخصيص خلاصات بياناتهم لعرض المعلومات التي يحتاجونها فقط، ويمكن استخدام التحديثات في الوقت الفعلي لتقديم منشورات وتعليقات وإشعارات جديدة.

مثال آخر: فكر في تطبيق لوحة معلومات مالية يعرض أسعار الأسهم وبيانات السوق في الوقت الفعلي. يمكن استخدام اشتراكات GraphQL لدفع التحديثات الحية إلى العميل، مما يضمن أن المستخدمين لديهم دائمًا أحدث المعلومات.

اعتبارات عملية: التنفيذ والنشر

يتطلب تنفيذ ونشر كل من واجهات برمجة تطبيقات REST و GraphQL تخطيطًا ودراسة متأنية. إليك بعض الجوانب العملية التي يجب أخذها في الاعتبار:

تنفيذ REST:

• اختر إطار عمل مناسبًا: تشمل الأطر الشائعة لبناء واجهات برمجة تطبيقات REST Spring Boot (Java) و Express.js (Node.js) و Django REST framework (Python) و Laravel (PHP).
• صمم نقاط النهاية بعناية: اتبع مبادئ واتفاقيات RESTful لضمان واجهة برمجة تطبيقات متسقة وقابلة للتنبؤ.
• نفّذ المصادقة والتفويض المناسبين: أمّن واجهة برمجة التطبيقات الخاصة بك باستخدام آليات مصادقة قياسية في الصناعة مثل OAuth 2.0 أو JWT (JSON Web Tokens).
• نفّذ استراتيجيات التخزين المؤقت: استخدم ترويسات تخزين HTTP المؤقت وتقنيات التخزين المؤقت الأخرى لتحسين الأداء وتقليل الحمل على الخادم.
• وثّق واجهة برمجة التطبيقات الخاصة بك: استخدم أدوات مثل Swagger/OpenAPI لإنشاء توثيق لواجهة برمجة التطبيقات.

تنفيذ GraphQL:

• اختر تنفيذًا لخادم GraphQL: تشمل الخيارات الشائعة Apollo Server (Node.js) و GraphQL Java و Graphene (Python).
• صمم المخطط الخاص بك بعناية: المخطط هو أساس واجهة برمجة تطبيقات GraphQL الخاصة بك، لذلك من المهم تصميمه بعناية والتأكد من أنه يعكس نموذج البيانات الخاص بك بدقة.
• نفّذ المحللات (Resolvers): المحللات هي وظائف تجلب البيانات لكل حقل في المخطط الخاص بك. قم بتحسين المحللات الخاصة بك لضمان جلب البيانات بكفاءة.
• نفّذ المصادقة والتفويض: استخدم توجيهات GraphQL أو البرامج الوسيطة لفرض قواعد المصادقة والتفويض.
• نفّذ استراتيجيات التخزين المؤقت: استخدم تقنيات مثل التخزين المؤقت للاستعلامات والتخزين المؤقت على مستوى الحقل لتحسين الأداء.
• استخدم أدوات مثل GraphiQL أو GraphQL Playground للتطوير وتصحيح الأخطاء.

اعتبارات النشر:

• اختر منصة استضافة مناسبة: تشمل الخيارات مقدمي الخدمات السحابية مثل AWS و Google Cloud و Azure، بالإضافة إلى مقدمي الاستضافة التقليديين.
• قم بتكوين الخادم الخاص بك للحصول على الأداء الأمثل: اضبط إعدادات الخادم الخاص بك لزيادة الأداء وقابلية التوسع.
• راقب واجهة برمجة التطبيقات الخاصة بك: استخدم أدوات المراقبة لتتبع أداء واجهة برمجة التطبيقات وتحديد المشكلات المحتملة.
• نفّذ معالجة الأخطاء والتسجيل المناسبين: سجّل الأخطاء والاستثناءات للمساعدة في استكشاف المشكلات وإصلاحها.
• فكر في استخدام بوابة API: يمكن أن توفر بوابة API وظائف إضافية مثل المصادقة والتفويض وتحديد المعدل وتحويل الطلبات.

الاتجاهات المستقبلية والتقنيات الناشئة

مشهد واجهات برمجة التطبيقات في تطور مستمر. إليك بعض الاتجاهات المستقبلية والتقنيات الناشئة التي يجب مراقبتها:

• GraphQL بدون خادم (Serverless GraphQL): يوفر نشر واجهات برمجة تطبيقات GraphQL باستخدام وظائف بدون خادم قابلية للتوسع وفعالية من حيث التكلفة.
• اتحاد GraphQL (GraphQL Federation): دمج العديد من واجهات برمجة تطبيقات GraphQL في واجهة برمجة تطبيقات واحدة موحدة.
• شبكة GraphQL (GraphQL Mesh): الاستعلام عن البيانات من مصادر مختلفة (واجهات برمجة تطبيقات REST، قواعد البيانات، خدمات gRPC) باستخدام نقطة نهاية GraphQL واحدة.
• تصميم واجهة برمجة التطبيقات المدعوم بالذكاء الاصطناعي: استخدام الذكاء الاصطناعي لأتمتة تصميم وتطوير واجهة برمجة التطبيقات.
• WebAssembly (Wasm) لعملاء API: تحسين أداء عميل API باستخدام WebAssembly.

الخلاصة: اتخاذ القرار الصحيح لمشروعك

يعتمد الاختيار بين GraphQL و REST على المتطلبات المحددة لمشروعك. REST هو معيار راسخ مناسب لواجهات برمجة التطبيقات البسيطة ذات متطلبات جلب البيانات الواضحة. توفر GraphQL مرونة وكفاءة أكبر، خاصة للتطبيقات المعقدة ذات متطلبات البيانات الصعبة والتحديثات في الوقت الفعلي. فكر بعناية في مزايا وعيوب كل نهج، بالإضافة إلى الاعتبارات العملية التي تمت مناقشتها في هذا الدليل، لاتخاذ قرار مستنير من شأنه أن يمهد الطريق لنجاح مشروعك. في العديد من التطبيقات الحديثة، قد يكون النهج المختلط الذي يستفيد من كل من REST و GraphQL لوظائف مختلفة هو الحل الأمثل.

في النهاية، أفضل بنية لواجهة برمجة التطبيقات هي تلك التي تلبي بشكل أفضل احتياجات المستخدمين وفريق التطوير وأهداف عملك.