Návrh RESTful API: Osvědčené postupy pro globální publikum

V dnešním propojeném světě jsou API (Application Programming Interfaces) páteří moderního vývoje softwaru. Zejména RESTful API se stala standardem pro tvorbu webových služeb díky své jednoduchosti, škálovatelnosti a interoperabilitě. Tento průvodce poskytuje komplexní osvědčené postupy pro návrh RESTful API se zaměřením na globální dostupnost, udržitelnost a bezpečnost.

Porozumění principům REST

REST (Representational State Transfer) je architektonický styl, který definuje sadu omezení pro vytváření webových služeb. Porozumění těmto principům je klíčové pro návrh efektivních RESTful API:

• Klient-Server: Klient a server jsou oddělené entity a mohou se vyvíjet nezávisle. Klient iniciuje požadavky a server je zpracovává a vrací odpovědi.
• Bezstavovost (Stateless): Server neukládá žádný stav klienta mezi požadavky. Každý požadavek od klienta obsahuje všechny informace potřebné k jeho pochopení a zpracování. To zlepšuje škálovatelnost a spolehlivost.
• Možnost cachování (Cacheable): Odpovědi by měly být explicitně označeny jako cachovatelné nebo necachovatelné. To umožňuje klientům a zprostředkovatelům ukládat odpovědi do mezipaměti, což zlepšuje výkon a snižuje zátěž serveru.
• Vrstevný systém (Layered System): Klient obvykle nemůže poznat, zda je připojen přímo ke koncovému serveru, nebo k prostředníkovi na cestě. Zprostředkující servery mohou zlepšit škálovatelnost systému tím, že umožňují vyvažování zátěže a poskytují sdílené mezipaměti.
• Kód na vyžádání (Code on Demand - volitelné): Servery mohou volitelně poskytovat klientům spustitelný kód, čímž rozšiřují funkcionalitu klienta. To je méně obvyklé, ale v určitých scénářích může být užitečné.
• Jednotné rozhraní (Uniform Interface): Toto je hlavní princip REST a zahrnuje několik dílčích omezení:
• Identifikace zdrojů: Každý zdroj by měl být identifikovatelný pomocí unikátního URI (Uniform Resource Identifier).
• Manipulace se zdroji prostřednictvím reprezentací: Klienti manipulují se zdroji výměnou reprezentací (např. JSON, XML) se serverem.
• Samo-popisné zprávy: Každá zpráva by měla obsahovat dostatek informací k popisu, jak ji zpracovat. Například hlavička Content-Type určuje formát těla zprávy.
• Hypermedia jako motor stavu aplikace (HATEOAS): Klienti by měli k navigaci v API používat hypertextové odkazy poskytnuté v odpovědi. To umožňuje API vyvíjet se, aniž by došlo k porušení funkčnosti klientů. Ačkoli není HATEOAS vždy striktně vynucován, podporuje volné propojení a evoluci.

Návrh RESTful zdrojů

Zdroje jsou klíčovými abstrakcemi v RESTful API. Reprezentují data, která API zpřístupňuje a se kterými manipuluje. Zde jsou některé osvědčené postupy pro návrh RESTful zdrojů:

1. Používejte podstatná jména, ne slovesa

Zdroje by měly být pojmenovány pomocí podstatných jmen, nikoli sloves. To odráží skutečnost, že zdroje jsou datové entity, ne akce. Například použijte /customers místo /getCustomers.

Příklad:

Místo:

            /getUser?id=123
            

              
                Copy
              
            
          

Použijte:

            /users/123
            

              
                Copy
              
            
          

2. Používejte podstatná jména v množném čísle

Pro kolekce zdrojů používejte podstatná jména v množném čísle. To podporuje konzistenci a srozumitelnost.

Příklad:

Použijte:

            /products
            

              
                Copy
              
            
          

Místo:

            /product
            

              
                Copy
              
            
          

3. Používejte hierarchické struktury zdrojů

K reprezentaci vztahů mezi zdroji používejte hierarchické struktury zdrojů. Díky tomu je API intuitivnější a snazší na navigaci.

Příklad:

            /customers/{customer_id}/orders
            

              
                Copy
              
            
          

Toto reprezentuje kolekci objednávek patřících konkrétnímu zákazníkovi.

4. Udržujte URI zdrojů krátké a smysluplné

Krátké a smysluplné URI jsou snadněji pochopitelné a zapamatovatelné. Vyhněte se dlouhým a složitým URI, které je obtížné analyzovat.

5. Používejte konzistentní konvence pojmenování

Zaveďte konzistentní konvence pojmenování pro zdroje a dodržujte je v celém API. To zlepšuje čitelnost a udržitelnost. Zvažte použití celofiremního manuálu stylu.

Metody HTTP: Slovesa API

Metody HTTP definují akce, které lze na zdrojích provádět. Použití správné metody HTTP pro každou operaci je klíčové pro vytvoření RESTful API.

• GET: Získává zdroj nebo kolekci zdrojů. Požadavky GET by měly být bezpečné (tj. neměly by měnit zdroj) a idempotentní (tj. více identických požadavků by mělo mít stejný účinek jako jeden požadavek).
• POST: Vytváří nový zdroj. Požadavky POST se obvykle používají k odeslání dat na server ke zpracování.
• PUT: Aktualizuje existující zdroj. Požadavky PUT nahrazují celý zdroj novou reprezentací.
• PATCH: Částečně aktualizuje existující zdroj. Požadavky PATCH upravují pouze specifická pole zdroje.
• DELETE: Maže zdroj.

Příklad:

Vytvoření nového zákazníka:

            POST /customers
            

              
                Copy
              
            
          

Získání zákazníka:

            GET /customers/{customer_id}
            

              
                Copy
              
            
          

Aktualizace zákazníka:

            PUT /customers/{customer_id}
            

              
                Copy
              
            
          

Částečná aktualizace zákazníka:

            PATCH /customers/{customer_id}
            

              
                Copy
              
            
          

Smazání zákazníka:

            DELETE /customers/{customer_id}
            

              
                Copy
              
            
          

Stavové kódy HTTP: Sdělování výsledku

Stavové kódy HTTP se používají ke sdělení výsledku požadavku klientovi. Použití správného stavového kódu je nezbytné pro poskytnutí jasné a informativní zpětné vazby.

Zde jsou některé z nejběžnějších stavových kódů HTTP:

• 200 OK: Požadavek byl úspěšný.
• 201 Created: Byl úspěšně vytvořen nový zdroj.
• 204 No Content: Požadavek byl úspěšný, ale není k dispozici žádný obsah k vrácení.
• 400 Bad Request: Požadavek byl neplatný. Může to být způsobeno chybějícími parametry, neplatnými daty nebo jinými chybami.
• 401 Unauthorized: Klient není autorizován pro přístup ke zdroji. Obvykle to znamená, že se klient musí autentizovat.
• 403 Forbidden: Klient je autentizován, ale nemá oprávnění k přístupu ke zdroji.
• 404 Not Found: Zdroj nebyl nalezen.
• 405 Method Not Allowed: Metoda uvedená v řádku požadavku není pro zdroj identifikovaný URI požadavku povolena.
• 500 Internal Server Error: Na serveru došlo k neočekávané chybě.

Příklad:

Pokud je zdroj úspěšně vytvořen, server by měl vrátit stavový kód 201 Created spolu s hlavičkou Location, která specifikuje URI nového zdroje.

Formáty dat: Volba správné reprezentace

RESTful API používají reprezentace k výměně dat mezi klienty a servery. JSON (JavaScript Object Notation) je nejoblíbenějším datovým formátem pro RESTful API díky své jednoduchosti, čitelnosti a široké podpoře napříč programovacími jazyky. XML (Extensible Markup Language) je další běžnou možností, ale obecně je považován za výřečnější a složitější než JSON.

Jiné datové formáty, jako jsou Protocol Buffers (protobuf) a Apache Avro, lze použít pro specifické případy použití, kde je kritická výkonnost a efektivita serializace dat.

Osvědčené postupy:

• Používejte JSON jako výchozí datový formát, pokud neexistuje pádný důvod použít něco jiného.
• Používejte hlavičku Content-Type k určení formátu těl požadavků a odpovědí.
• V případě potřeby podporujte více datových formátů. Použijte vyjednávání obsahu (hlavička Accept), aby si klienti mohli určit preferovaný datový formát.

Verzování API: Správa změn

API se postupem času vyvíjejí. Přidávají se nové funkce, opravují se chyby a stávající funkcionalita se může měnit nebo odstraňovat. Verzování API je mechanismus pro správu těchto změn, aniž by došlo k porušení funkčnosti stávajících klientů.

Existuje několik běžných přístupů k verzování API:

• Verzování v URI: Zahrňte verzi API do URI. Například /v1/customers, /v2/customers.
• Verzování v hlavičce: Použijte vlastní HTTP hlavičku k určení verze API. Například X-API-Version: 1.
• Verzování pomocí Media Type: Použijte vlastní media type k určení verze API. Například Accept: application/vnd.example.customer.v1+json.

Osvědčené postupy:

• Používejte verzování v URI jako nejjednodušší a nejrozšířenější přístup.
• Postupně zastarávejte staré verze API. Poskytněte klientům jasnou dokumentaci a migrační průvodce.
• Kdykoli je to možné, vyhněte se změnám, které by mohly narušit zpětnou kompatibilitu. Pokud jsou takové změny nutné, zaveďte novou verzi API.

Zabezpečení API: Ochrana vašich dat

Zabezpečení API je klíčové pro ochranu citlivých dat a zabránění neoprávněnému přístupu. Zde jsou některé osvědčené postupy pro zabezpečení vašeho RESTful API:

• Autentizace: Ověřte identitu klienta. Běžné metody autentizace zahrnují:
• Základní autentizace (Basic Authentication): Jednoduchá, ale nezabezpečená. Měla by se používat pouze přes HTTPS.
• API klíče: Unikátní klíče přidělené každému klientovi. Lze je použít ke sledování využití a vynucování omezení rychlosti.
• OAuth 2.0: Standardní protokol pro delegovanou autorizaci. Umožňuje klientům přistupovat ke zdrojům jménem uživatele, aniž by vyžadoval jeho přihlašovací údaje.
• JSON Web Tokens (JWT): Kompaktní a soběstačný způsob pro bezpečný přenos informací mezi stranami jako objekt JSON.
• Autorizace: Řiďte přístup ke zdrojům na základě identity a oprávnění klienta. Běžným přístupem je řízení přístupu na základě rolí (RBAC).
• HTTPS: Používejte HTTPS k šifrování veškeré komunikace mezi klientem a serverem. To chrání data před odposlechem a manipulací.
• Validace vstupu: Validujte všechna vstupní data, abyste předešli útokům typu injection a dalším bezpečnostním zranitelnostem.
• Omezení rychlosti (Rate Limiting): Omezte počet požadavků, které může klient provést v daném časovém období. To chrání API před zneužitím a útoky typu denial-of-service.
• API Firewall: Použijte Web Application Firewall (WAF) nebo API Gateway k ochraně vašeho API před běžnými útoky.

Dokumentace API: Zpřístupnění vašeho API

Dobrá dokumentace API je nezbytná pro jeho snadné nalezení a použití. Dokumentace by měla být jasná, stručná a aktuální.

Zde jsou některé osvědčené postupy pro dokumentaci API:

• Používejte standardní formát dokumentace, jako je OpenAPI Specification (Swagger) nebo RAML. Tyto formáty vám umožní automaticky generovat interaktivní dokumentaci API a klientské SDK.
• Poskytněte podrobné popisy všech zdrojů, metod a parametrů.
• Zahrňte příklady kódu v několika programovacích jazycích.
• Poskytněte jasné chybové zprávy a tipy pro řešení problémů.
• Udržujte dokumentaci aktuální s nejnovější verzí API.
• Nabídněte testovací prostředí (sandbox), kde mohou vývojáři testovat API bez ovlivnění produkčních dat.

Výkon API: Optimalizace pro rychlost a škálovatelnost

Výkon API je klíčový pro poskytnutí dobrého uživatelského zážitku. Pomalá API mohou vést k frustrovaným uživatelům a ztrátě obchodu.

Zde jsou některé osvědčené postupy pro optimalizaci výkonu API:

• Používejte cachování ke snížení zátěže databáze. Ukládejte často přistupovaná data do paměti nebo do distribuované mezipaměti.
• Optimalizujte databázové dotazy. Používejte indexy, vyhněte se prohledávání celých tabulek a používejte efektivní dotazovací jazyky.
• Používejte sdružování připojení (connection pooling) ke snížení režie databázových připojení.
• Komprimujte odpovědi pomocí gzipu nebo jiných kompresních algoritmů.
• Používejte síť pro doručování obsahu (CDN) k ukládání statického obsahu blíže k uživatelům.
• Monitorujte výkon API pomocí nástrojů jako New Relic, Datadog nebo Prometheus.
• Profilujte svůj kód k identifikaci úzkých míst výkonu.
• Zvažte použití asynchronního zpracování pro dlouhotrvající úkoly.

Internacionalizace (i18n) a lokalizace (l10n) API

Při návrhu API pro globální publikum zvažte internacionalizaci (i18n) a lokalizaci (l10n). To zahrnuje návrh API tak, aby podporovalo více jazyků, měn a formátů data/času.

Osvědčené postupy:

• Používejte kódování Unicode (UTF-8) pro všechna textová data.
• Ukládejte veškerý text v neutrálním jazyce (např. angličtině) a poskytujte překlady pro ostatní jazyky.
• Používejte hlavičku Accept-Language k určení preferovaného jazyka uživatele.
• Používejte hlavičku Accept-Charset k určení preferované znakové sady uživatele.
• Používejte hlavičku Accept k určení preferovaného formátu obsahu uživatele.
• Podporujte více měn a používejte standard kódů měn ISO 4217.
• Podporujte více formátů data/času a používejte standard formátu data/času ISO 8601.
• Zvažte dopad kulturních rozdílů na návrh API. Například některé kultury mohou preferovat různé formáty data/času nebo čísel.

Příklad:

Globální e-commerce API by mohlo podporovat více měn (USD, EUR, JPY) a umožnit uživatelům určit preferovanou měnu pomocí parametru požadavku nebo hlavičky.

            GET /products?currency=EUR
            

              
                Copy
              
            
          

Monitorování a analytika API

Monitorování výkonu, využití a chyb vašeho API je klíčové pro zajištění jeho zdraví a stability. Analytika API poskytuje cenné poznatky o tom, jak je vaše API používáno, a může vám pomoci identifikovat oblasti pro zlepšení.

Klíčové metriky k monitorování:

• Doba odezvy: Průměrná doba, za kterou API odpoví na požadavek.
• Chybovost: Procento požadavků, které vedou k chybě.
• Objem požadavků: Počet požadavků za jednotku času.
• Vzorce použití: Které koncové body API jsou nejvíce využívány? Kdo jsou hlavní uživatelé?
• Využití zdrojů: Využití CPU, paměti a sítě serverů API.

Nástroje pro monitorování a analytiku API:

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

Závěr

Návrh RESTful API pro globální publikum vyžaduje pečlivé zvážení několika faktorů, včetně principů REST, návrhu zdrojů, metod a stavových kódů HTTP, datových formátů, verzování API, bezpečnosti, dokumentace, výkonu, internacionalizace a monitorování. Dodržováním osvědčených postupů uvedených v tomto průvodci můžete vytvářet API, která jsou škálovatelná, udržitelná, bezpečná a dostupná pro vývojáře po celém světě. Pamatujte, že návrh API je iterativní proces. Neustále monitorujte své API, shromažďujte zpětnou vazbu od uživatelů a přizpůsobujte svůj návrh podle vyvíjejících se potřeb.