تصميم واجهة برمجة التطبيقات RESTful: أفضل الممارسات لجمهور عالمي

في عالم اليوم المترابط، تعد واجهات برمجة التطبيقات (Application Programming Interfaces) العمود الفقري لتطوير البرمجيات الحديثة. وقد أصبحت واجهات برمجة التطبيقات RESTful، على وجه الخصوص، المعيار المعتمد لبناء خدمات الويب نظرًا لبساطتها وقابليتها للتوسع وقابليتها للتشغيل البيني. يقدم هذا الدليل أفضل الممارسات الشاملة لتصميم واجهات برمجة التطبيقات RESTful مع التركيز على إمكانية الوصول العالمية، والصيانة، والأمان.

فهم مبادئ REST

REST (نقل الحالة التمثيلية) هو نمط معماري يحدد مجموعة من القيود التي يجب استخدامها لإنشاء خدمات الويب. يعد فهم هذه المبادئ أمرًا بالغ الأهمية لتصميم واجهات برمجة تطبيقات RESTful فعالة:

• العميل-الخادم (Client-Server): العميل والخادم كيانان منفصلان ويمكن أن يتطورا بشكل مستقل. يبدأ العميل الطلبات، ويقوم الخادم بمعالجتها وإرجاع الاستجابات.
• عديم الحالة (Stateless): لا يقوم الخادم بتخزين أي حالة للعميل بين الطلبات. يحتوي كل طلب من العميل على جميع المعلومات اللازمة لفهم الطلب ومعالجته. هذا يحسن قابلية التوسع والموثوقية.
• قابل للتخزين المؤقت (Cacheable): يجب تمييز الاستجابات بوضوح على أنها قابلة للتخزين المؤقت أو غير قابلة للتخزين المؤقت. وهذا يسمح للعملاء والوسطاء بتخزين الاستجابات مؤقتًا، مما يحسن الأداء ويقلل من الحمل على الخادم.
• نظام متعدد الطبقات (Layered System): لا يمكن للعميل عادةً معرفة ما إذا كان متصلاً مباشرة بالخادم النهائي، أو بوسيط على طول الطريق. يمكن للخوادم الوسيطة تحسين قابلية التوسع للنظام من خلال تمكين موازنة التحميل وتوفير ذاكرات تخزين مؤقت مشتركة.
• الكود عند الطلب (اختياري): يمكن للخوادم توفير كود قابل للتنفيذ للعملاء بشكل اختياري، مما يوسع وظائف العميل. هذا أقل شيوعًا ولكنه يمكن أن يكون مفيدًا في سيناريوهات معينة.
• واجهة موحدة (Uniform Interface): هذا هو المبدأ الأساسي لـ REST ويشمل العديد من القيود الفرعية:
• تحديد الموارد: يجب أن يكون كل مورد قابلاً للتحديد باستخدام معرف مورد موحد (URI).
• معالجة الموارد من خلال التمثيلات: يعالج العملاء الموارد عن طريق تبادل التمثيلات (مثل JSON، XML) مع الخادم.
• رسائل ذاتية الوصف: يجب أن تحتوي كل رسالة على معلومات كافية لوصف كيفية معالجة الرسالة. على سبيل المثال، يشير ترويسة Content-Type إلى تنسيق جسم الرسالة.
• الوسائط الفائقة كمحرك لحالة التطبيق (HATEOAS): يجب على العملاء استخدام الارتباطات التشعبية المقدمة في الاستجابة للتنقل في واجهة برمجة التطبيقات. هذا يسمح لواجهة برمجة التطبيقات بالتطور دون كسر العملاء. على الرغم من عدم فرضها دائمًا بصرامة، إلا أن HATEOAS تعزز الاقتران الضعيف وقابلية التطور.

تصميم موارد RESTful

الموارد هي المفاهيم الأساسية في واجهة برمجة تطبيقات RESTful. إنها تمثل البيانات التي تكشفها واجهة برمجة التطبيقات وتعالجها. إليك بعض أفضل الممارسات لتصميم موارد RESTful:

١. استخدم الأسماء، وليس الأفعال

يجب تسمية الموارد باستخدام الأسماء، وليس الأفعال. يعكس هذا حقيقة أن الموارد هي كيانات بيانات، وليست إجراءات. على سبيل المثال، استخدم /customers بدلاً من /getCustomers.

مثال:

بدلاً من:

/getUser?id=123

استخدم:

/users/123

٢. استخدم الأسماء بصيغة الجمع

استخدم الأسماء بصيغة الجمع لمجموعات الموارد. هذا يعزز الاتساق والوضوح.

مثال:

استخدم:

/products

بدلاً من:

/product

٣. استخدم هياكل الموارد الهرمية

استخدم هياكل الموارد الهرمية لتمثيل العلاقات بين الموارد. هذا يجعل واجهة برمجة التطبيقات أكثر بديهية وأسهل في التنقل.

مثال:

/customers/{customer_id}/orders

يمثل هذا مجموعة الطلبات التي تخص عميلاً معينًا.

٤. حافظ على معرفات الموارد (URIs) قصيرة وذات معنى

المعرفات القصيرة وذات المعنى أسهل في الفهم والتذكر. تجنب المعرفات الطويلة والمعقدة التي يصعب تحليلها.

٥. استخدم اصطلاحات تسمية متسقة

ضع اصطلاحات تسمية متسقة للموارد والتزم بها في جميع أنحاء واجهة برمجة التطبيقات. هذا يحسن قابلية القراءة والصيانة. فكر في استخدام دليل أسلوب على مستوى الشركة.

أساليب HTTP: أفعال واجهة برمجة التطبيقات

تحدد أساليب HTTP الإجراءات التي يمكن تنفيذها على الموارد. يعد استخدام أسلوب HTTP الصحيح لكل عملية أمرًا بالغ الأهمية لبناء واجهة برمجة تطبيقات RESTful.

• GET: يسترجع موردًا أو مجموعة من الموارد. يجب أن تكون طلبات GET آمنة (أي، لا يجب أن تعدل المورد) ومتعادلة (أي، يجب أن يكون لعدة طلبات متطابقة نفس تأثير طلب واحد).
• POST: ينشئ موردًا جديدًا. تُستخدم طلبات POST عادةً لإرسال البيانات إلى الخادم للمعالجة.
• PUT: يحدّث موردًا موجودًا. تستبدل طلبات PUT المورد بأكمله بالتمثيل الجديد.
• PATCH: يحدّث موردًا موجودًا جزئيًا. تعدل طلبات PATCH حقولًا معينة فقط من المورد.
• DELETE: يحذف موردًا.

مثال:

لإنشاء عميل جديد:

POST /customers

لاسترجاع عميل:

GET /customers/{customer_id}

لتحديث عميل:

PUT /customers/{customer_id}

لتحديث عميل جزئيًا:

PATCH /customers/{customer_id}

لحذف عميل:

DELETE /customers/{customer_id}

رموز حالة HTTP: توصيل النتيجة

تُستخدم رموز حالة HTTP لتوصيل نتيجة الطلب إلى العميل. يعد استخدام رمز الحالة الصحيح أمرًا ضروريًا لتقديم ملاحظات واضحة ومفيدة.

فيما يلي بعض من أكثر رموز حالة HTTP شيوعًا:

• 200 OK: تم الطلب بنجاح.
• 201 Created: تم إنشاء مورد جديد بنجاح.
• 204 No Content: تم الطلب بنجاح، ولكن لا يوجد محتوى لإرجاعه.
• 400 Bad Request: كان الطلب غير صالح. قد يكون هذا بسبب معلمات مفقودة، أو بيانات غير صالحة، أو أخطاء أخرى.
• 401 Unauthorized: العميل غير مصرح له بالوصول إلى المورد. هذا يعني عادةً أن العميل بحاجة إلى المصادقة.
• 403 Forbidden: العميل مصادق عليه ولكنه لا يملك الإذن للوصول إلى المورد.
• 404 Not Found: لم يتم العثور على المورد.
• 405 Method Not Allowed: الأسلوب المحدد في سطر الطلب غير مسموح به للمورد المحدد بواسطة معرف الطلب-URI.
• 500 Internal Server Error: حدث خطأ غير متوقع على الخادم.

مثال:

إذا تم إنشاء مورد بنجاح، يجب على الخادم إرجاع رمز حالة 201 Created مع ترويسة Location تحدد معرف المورد الجديد.

تنسيقات البيانات: اختيار التمثيل الصحيح

تستخدم واجهات برمجة التطبيقات RESTful التمثيلات لتبادل البيانات بين العملاء والخوادم. يعد JSON (JavaScript Object Notation) هو تنسيق البيانات الأكثر شيوعًا لواجهات برمجة التطبيقات RESTful نظرًا لبساطته وقابليته للقراءة ودعمه الواسع عبر لغات البرمجة. XML (لغة التوصيف القابلة للتوسيع) هو خيار شائع آخر، ولكنه يعتبر بشكل عام أكثر تفصيلاً وتعقيدًا من JSON.

يمكن استخدام تنسيقات بيانات أخرى، مثل Protocol Buffers (protobuf) و Apache Avro، لحالات استخدام محددة حيث يكون الأداء وكفاءة تسلسل البيانات أمرًا بالغ الأهمية.

أفضل الممارسات:

• استخدم JSON كتنسيق البيانات الافتراضي ما لم يكن هناك سبب مقنع لاستخدام شيء آخر.
• استخدم ترويسة Content-Type لتحديد تنسيق أجسام الطلب والاستجابة.
• ادعم تنسيقات بيانات متعددة إذا لزم الأمر. استخدم تفاوض المحتوى (ترويسة Accept) للسماح للعملاء بتحديد تنسيق البيانات المفضل لديهم.

إصدارات واجهة برمجة التطبيقات: إدارة التغيير

تتطور واجهات برمجة التطبيقات بمرور الوقت. يتم إضافة ميزات جديدة، وإصلاح الأخطاء، وقد يتم تغيير الوظائف الحالية أو إزالتها. يعد إصدار واجهة برمجة التطبيقات آلية لإدارة هذه التغييرات دون كسر العملاء الحاليين.

هناك العديد من الأساليب الشائعة لإصدار واجهات برمجة التطبيقات:

• الإصدار عبر URI: قم بتضمين إصدار واجهة برمجة التطبيقات في URI. على سبيل المثال، /v1/customers، /v2/customers.
• الإصدار عبر الترويسة: استخدم ترويسة HTTP مخصصة لتحديد إصدار واجهة برمجة التطبيقات. على سبيل المثال، X-API-Version: 1.
• الإصدار عبر نوع الوسائط: استخدم نوع وسائط مخصص لتحديد إصدار واجهة برمجة التطبيقات. على سبيل المثال، Accept: application/vnd.example.customer.v1+json.

أفضل الممارسات:

• استخدم الإصدار عبر URI باعتباره النهج الأبسط والأكثر فهمًا على نطاق واسع.
• أوقف استخدام إصدارات واجهة برمجة التطبيقات القديمة تدريجيًا. قدم توثيقًا واضحًا وأدلة ترحيل للعملاء.
• تجنب التغييرات الكاسرة كلما أمكن ذلك. إذا كانت التغييرات الكاسرة ضرورية، فقدم إصدارًا جديدًا لواجهة برمجة التطبيقات.

أمان واجهة برمجة التطبيقات: حماية بياناتك

يعد أمان واجهة برمجة التطبيقات أمرًا بالغ الأهمية لحماية البيانات الحساسة ومنع الوصول غير المصرح به. إليك بعض أفضل الممارسات لتأمين واجهة برمجة تطبيقات RESTful الخاصة بك:

• المصادقة: تحقق من هوية العميل. تشمل طرق المصادقة الشائعة ما يلي:
• المصادقة الأساسية: بسيطة ولكنها غير آمنة. يجب استخدامها فقط عبر HTTPS.
• مفاتيح API: مفاتيح فريدة مخصصة لكل عميل. يمكن استخدامها لتتبع الاستخدام وفرض حدود للمعدل.
• OAuth 2.0: بروتوكول قياسي للتفويض المفوض. يسمح للعملاء بالوصول إلى الموارد نيابة عن المستخدم دون الحاجة إلى بيانات اعتماد المستخدم.
• رموز الويب JSON (JWT): طريقة مدمجة ومكتفية ذاتيًا لنقل المعلومات بشكل آمن بين الأطراف ككائن JSON.
• التفويض: التحكم في الوصول إلى الموارد بناءً على هوية العميل وأذوناته. يعد التحكم في الوصول المستند إلى الأدوار (RBAC) نهجًا شائعًا.
• HTTPS: استخدم HTTPS لتشفير جميع الاتصالات بين العميل والخادم. هذا يحمي البيانات من التنصت والعبث.
• التحقق من صحة الإدخال: تحقق من صحة جميع بيانات الإدخال لمنع هجمات الحقن وغيرها من الثغرات الأمنية.
• تحديد المعدل: حدد عدد الطلبات التي يمكن للعميل إجراؤها في فترة زمنية معينة. هذا يحمي واجهة برمجة التطبيقات من إساءة الاستخدام وهجمات الحرمان من الخدمة.
• جدار حماية API: استخدم جدار حماية تطبيقات الويب (WAF) أو بوابة API لحماية واجهة برمجة التطبيقات الخاصة بك من الهجمات الشائعة.

توثيق واجهة برمجة التطبيقات: جعل واجهتك قابلة للاكتشاف

التوثيق الجيد لواجهة برمجة التطبيقات ضروري لجعل واجهتك قابلة للاكتشاف وسهلة الاستخدام. يجب أن يكون التوثيق واضحًا وموجزًا ومحدثًا.

فيما يلي بعض أفضل الممارسات لتوثيق واجهة برمجة التطبيقات:

• استخدم تنسيق توثيق قياسي، مثل مواصفات OpenAPI (Swagger) أو RAML. تتيح لك هذه التنسيقات إنشاء توثيق تفاعلي لواجهة برمجة التطبيقات ومجموعات تطوير البرامج للعميل (SDKs) تلقائيًا.
• قدم أوصافًا مفصلة لجميع الموارد والأساليب والمعلمات.
• قم بتضمين أمثلة للكود بلغات برمجة متعددة.
• قدم رسائل خطأ واضحة ونصائح لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها.
• حافظ على تحديث التوثيق بأحدث إصدار لواجهة برمجة التطبيقات.
• قدم بيئة تجريبية (sandbox) حيث يمكن للمطورين اختبار واجهة برمجة التطبيقات دون التأثير على بيانات الإنتاج.

أداء واجهة برمجة التطبيقات: التحسين من أجل السرعة والقابلية للتوسع

يعد أداء واجهة برمجة التطبيقات أمرًا بالغ الأهمية لتوفير تجربة مستخدم جيدة. يمكن أن تؤدي واجهات برمجة التطبيقات البطيئة إلى إحباط المستخدمين وفقدان الأعمال.

فيما يلي بعض أفضل الممارسات لتحسين أداء واجهة برمجة التطبيقات:

• استخدم التخزين المؤقت لتقليل الحمل على قاعدة البيانات. قم بتخزين البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر في الذاكرة أو في ذاكرة تخزين مؤقت موزعة.
• قم بتحسين استعلامات قاعدة البيانات. استخدم الفهارس، وتجنب مسح الجداول بالكامل، واستخدم لغات استعلام فعالة.
• استخدم تجميع الاتصالات لتقليل النفقات العامة لاتصال قاعدة البيانات.
• اضغط الاستجابات باستخدام gzip أو خوارزميات ضغط أخرى.
• استخدم شبكة توصيل المحتوى (CDN) لتخزين المحتوى الثابت مؤقتًا بالقرب من المستخدمين.
• راقب أداء واجهة برمجة التطبيقات باستخدام أدوات مثل New Relic، Datadog، أو Prometheus.
• قم بتحليل الكود الخاص بك لتحديد اختناقات الأداء.
• فكر في استخدام المعالجة غير المتزامنة للمهام طويلة الأمد.

تدويل (i18n) وتوطين (l10n) واجهة برمجة التطبيقات

عند تصميم واجهات برمجة التطبيقات لجمهور عالمي، ضع في اعتبارك التدويل (i18n) والتوطين (l10n). يتضمن ذلك تصميم واجهة برمجة التطبيقات الخاصة بك لدعم لغات وعملات وتنسيقات تاريخ/وقت متعددة.

أفضل الممارسات:

• استخدم ترميز Unicode (UTF-8) لجميع البيانات النصية.
• خزّن كل النصوص بلغة محايدة (مثل الإنجليزية) وقدم ترجمات للغات الأخرى.
• استخدم ترويسة Accept-Language لتحديد اللغة المفضلة للمستخدم.
• استخدم ترويسة Accept-Charset لتحديد مجموعة الأحرف المفضلة للمستخدم.
• استخدم ترويسة Accept لتحديد تنسيق المحتوى المفضل للمستخدم.
• ادعم عملات متعددة واستخدم معيار رمز العملة ISO 4217.
• ادعم تنسيقات تاريخ/وقت متعددة واستخدم معيار تنسيق التاريخ/الوقت ISO 8601.
• ضع في اعتبارك تأثير الاختلافات الثقافية على تصميم واجهة برمجة التطبيقات. على سبيل المثال، قد تفضل بعض الثقافات تنسيقات تاريخ/وقت أو تنسيقات أرقام مختلفة.

مثال:

قد تدعم واجهة برمجة تطبيقات التجارة الإلكترونية العالمية عملات متعددة (USD، EUR، JPY) وتسمح للمستخدمين بتحديد عملتهم المفضلة باستخدام معلمة طلب أو ترويسة.

GET /products?currency=EUR

مراقبة وتحليلات واجهة برمجة التطبيقات

تعد مراقبة أداء واجهة برمجة التطبيقات واستخدامها وأخطائها أمرًا بالغ الأهمية لضمان صحتها واستقرارها. توفر تحليلات واجهة برمجة التطبيقات رؤى قيمة حول كيفية استخدام واجهتك ويمكن أن تساعدك في تحديد مجالات التحسين.

المقاييس الرئيسية للمراقبة:

• زمن الاستجابة: متوسط الوقت الذي تستغرقه واجهة برمجة التطبيقات للرد على الطلب.
• معدل الخطأ: النسبة المئوية للطلبات التي تؤدي إلى خطأ.
• حجم الطلبات: عدد الطلبات لكل وحدة زمنية.
• أنماط الاستخدام: ما هي نقاط نهاية واجهة برمجة التطبيقات الأكثر استخدامًا؟ من هم كبار المستخدمين؟
• استخدام الموارد: استخدام وحدة المعالجة المركزية والذاكرة والشبكة لخوادم واجهة برمجة التطبيقات.

أدوات مراقبة وتحليلات واجهة برمجة التطبيقات:

• New Relic
• Datadog
• Prometheus
• Amazon CloudWatch
• Google Cloud Monitoring
• Azure Monitor

الخلاصة

يتطلب تصميم واجهة برمجة تطبيقات RESTful لجمهور عالمي دراسة متأنية لعدة عوامل، بما في ذلك مبادئ REST، وتصميم الموارد، وأساليب ورموز حالة HTTP، وتنسيقات البيانات، وإصدارات واجهة برمجة التطبيقات، والأمان، والتوثيق، والأداء، والتدويل، والمراقبة. باتباع أفضل الممارسات الموضحة في هذا الدليل، يمكنك بناء واجهات برمجة تطبيقات قابلة للتوسع والصيانة وآمنة ومتاحة للمطورين في جميع أنحاء العالم. تذكر أن تصميم واجهة برمجة التطبيقات هو عملية تكرارية. راقب واجهتك باستمرار، واجمع التعليقات من المستخدمين، وقم بتكييف تصميمك حسب الحاجة لتلبية الاحتياجات المتطورة.