GraphQL در مقابل REST: انتخاب معماری API مناسب برای پروژه شما

در چشم‌انداز همواره در حال تحول توسعه وب و موبایل، انتخاب معماری API مناسب برای ساخت برنامه‌های کارآمد، مقیاس‌پذیر و قابل نگهداری حیاتی است. دو رویکرد غالب برجسته هستند: REST (Representational State Transfer) و GraphQL. در حالی که REST سال‌هاست که استاندارد بوده، GraphQL به دلیل انعطاف‌پذیری و کارایی خود، محبوبیت قابل توجهی کسب کرده است. این راهنمای جامع به بررسی جزئیات هر دو، یعنی GraphQL و REST، می‌پردازد و نقاط قوت، ضعف و موارد استفاده ایده‌آل آن‌ها را مقایسه می‌کند تا به شما در تصمیم‌گیری آگاهانه برای پروژه بعدی‌تان کمک کند.

درک REST: استاندارد جاافتاده

REST یک سبک معماری است که از متدهای استاندارد HTTP (GET, POST, PUT, DELETE) برای تعامل با منابع استفاده می‌کند. این معماری بر اساس مدل کلاینت-سرور است، جایی که کلاینت‌ها منابع را از سرور درخواست می‌کنند و سرور با نمایشی از آن منبع پاسخ می‌دهد.

ویژگی‌های کلیدی REST:

• بی‌حالت بودن (Statelessness): هر درخواست از کلاینت به سرور باید شامل تمام اطلاعات لازم برای درک درخواست باشد. سرور هیچ اطلاعاتی از کلاینت را بین درخواست‌ها ذخیره نمی‌کند.
• معماری کلاینت-سرور: جداسازی واضح مسئولیت‌ها بین کلاینت (رابط کاربری) و سرور (ذخیره‌سازی و پردازش داده).
• قابلیت کش شدن (Cacheability): پاسخ‌ها می‌توانند کش شوند که باعث بهبود عملکرد و کاهش بار سرور می‌شود.
• سیستم لایه‌ای (Layered System): کلاینت‌ها می‌توانند با سرورهای واسط (پراکسی‌ها، لود بالانسرها) تعامل داشته باشند بدون اینکه نیاز به دانستن وجود آن‌ها داشته باشند.
• رابط یکپارچه (Uniform Interface): یک رابط سازگار و قابل پیش‌بینی برای تعامل با منابع، با استفاده از متدهای استاندارد HTTP و فرمت‌های داده (معمولاً JSON یا XML).
• کد بر اساس تقاضا (Code on Demand) (اختیاری): سرورها می‌توانند کد اجرایی را به کلاینت‌ها ارائه دهند و عملکرد کلاینت را گسترش دهند.

مزایای REST:

• پذیرش گسترده: REST یک استاندارد کاملاً جاافتاده با اکوسیستم وسیعی از ابزارها، کتابخانه‌ها و مستندات است.
• یادگیری آسان: اصول REST نسبتاً ساده هستند و این امر یادگیری و پیاده‌سازی آن را برای توسعه‌دهندگان آسان می‌کند.
• قابلیت‌های خوب کشینگ: ماهیت بی‌حالت REST و استفاده از هدرهای HTTP، پیاده‌سازی مکانیزم‌های کشینگ را آسان می‌کند.
• ابزارهای بالغ: مجموعه گسترده‌ای از ابزارها و کتابخانه‌ها برای ساخت و استفاده از APIهای RESTful در زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف موجود است.

معایب REST:

• دریافت داده اضافی (Over-fetching): اندپوینت‌های REST اغلب داده‌های بیشتری از آنچه کلاینت واقعاً نیاز دارد برمی‌گردانند، که منجر به هدر رفتن پهنای باند و قدرت پردازش می‌شود. به عنوان مثال، دریافت پروفایل یک کاربر ممکن است اطلاعات آدرس و پرداخت را که کلاینت در حال حاضر به آن نیازی ندارد، برگرداند.
• دریافت داده ناقص (Under-fetching): کلاینت‌ها ممکن است برای بازیابی تمام داده‌های مورد نیاز خود، مجبور به ارسال چندین درخواست به اندپوینت‌های مختلف شوند که باعث افزایش تأخیر و پیچیدگی می‌شود. به عنوان مثال، برای نمایش لیستی از مقالات به همراه نویسندگان آن‌ها، ممکن است نیاز باشد ابتدا مقالات را دریافت کرده و سپس برای هر نویسنده درخواست‌های جداگانه‌ای ارسال کنید.
• چالش‌های نسخه‌بندی: تکامل APIها می‌تواند چالش‌برانگیز باشد، زیرا تغییرات ممکن است کلاینت‌های موجود را دچار مشکل کند. استراتژی‌های نسخه‌بندی می‌توانند پیچیده و مدیریت آن‌ها دشوار شود.
• عدم انعطاف‌پذیری: اندپوینت‌های REST معمولاً ثابت هستند، که سفارشی‌سازی پاسخ‌ها برای نیازهای خاص کلاینت را دشوار می‌کند.

معرفی GraphQL: یک جایگزین انعطاف‌پذیر و کارآمد

GraphQL یک زبان کوئری برای API شما و یک رانتایم سمت سرور برای اجرای آن کوئری‌ها است. GraphQL که توسط فیسبوک توسعه یافته و بعداً متن‌باز شد، به کلاینت‌ها اجازه می‌دهد تا فقط داده‌هایی را که نیاز دارند درخواست کنند و به این ترتیب مشکلات دریافت داده اضافی و ناقص ذاتی در REST را برطرف می‌کند.

ویژگی‌های کلیدی GraphQL:

• واکشی داده به صورت اعلانی: کلاینت‌ها دقیقاً داده‌های مورد نیاز خود را در یک کوئری مشخص می‌کنند و سرور فقط همان داده‌ها را برمی‌گرداند.
• اسکمای قویاً تایپ‌شده (Strongly Typed Schema): یک اسکما انواع داده‌های موجود در API را تعریف می‌کند و یک قرارداد بین کلاینت و سرور فراهم می‌آورد.
• درون‌نگری (Introspection): کلاینت‌ها می‌توانند از اسکما کوئری بگیرند تا انواع و فیلدهای موجود را کشف کنند، که این امر ابزارها و مستندات قدرتمندی را ممکن می‌سازد.
• اندپوینت واحد: APIهای GraphQL معمولاً یک اندپوینت واحد را ارائه می‌دهند که مدیریت API را ساده کرده و نیاز به نسخه‌بندی را کاهش می‌دهد.
• به‌روزرسانی‌های آنی (Real-time): GraphQL از اشتراک‌ها (Subscriptions) پشتیبانی می‌کند و به کلاینت‌ها اجازه می‌دهد به‌روزرسانی‌های آنی را از سرور دریافت کنند.

مزایای GraphQL:

• حذف دریافت داده اضافی و ناقص: کلاینت‌ها فقط داده‌های مورد نیاز خود را دریافت می‌کنند که باعث بهبود عملکرد و کاهش مصرف پهنای باند می‌شود. این امر به ویژه برای برنامه‌های موبایلی با پهنای باند محدود مفید است.
• تجربه توسعه‌دهنده بهبودیافته: اسکما و قابلیت‌های درون‌نگری GraphQL ابزارها و مستندات عالی را فراهم می‌کنند و کار با API را برای توسعه‌دهندگان آسان‌تر می‌سازند. ابزارهایی مانند GraphiQL و GraphQL Playground امکان کاوش تعاملی کوئری و مستندات اسکما را ارائه می‌دهند.
• چرخه‌های توسعه سریع‌تر: انعطاف‌پذیری GraphQL به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا به سرعت تکرار کرده و با نیازمندی‌های در حال تغییر سازگار شوند بدون اینکه نیاز به تغییر کد سمت سرور داشته باشند.
• تایپ قوی و اعتبارسنجی: اسکما تایپ قوی و اعتبارسنجی را فراهم می‌کند و خطاها را در مراحل اولیه فرآیند توسعه شناسایی می‌کند.
• قابلیت‌های آنی: اشتراک‌های GraphQL به‌روزرسانی‌های آنی را ممکن می‌سازند و آن را برای برنامه‌هایی که به داده‌های زنده نیاز دارند، مانند برنامه‌های چت یا داشبوردهای مالی، مناسب می‌سازد.

معایب GraphQL:

• پیچیدگی: راه‌اندازی و پیاده‌سازی GraphQL می‌تواند پیچیده‌تر از REST باشد، به ویژه برای APIهای ساده.
• سربار عملکردی: پردازش کوئری‌های پیچیده GraphQL می‌تواند از نظر محاسباتی سنگین باشد و به طور بالقوه بر عملکرد سرور تأثیر بگذارد. بهینه‌سازی دقیق کوئری و استراتژی‌های کشینگ بسیار مهم هستند.
• چالش‌های کشینگ: کشینگ در GraphQL به دلیل ماهیت انعطاف‌پذیر کوئری‌ها می‌تواند پیچیده‌تر از REST باشد.
• منحنی یادگیری: توسعه‌دهندگان ممکن است نیاز به یادگیری یک زبان کوئری و مفاهیم جدید داشته باشند.
• آپلود فایل: مدیریت آپلود فایل در GraphQL در مقایسه با REST می‌تواند پیچیده‌تر باشد.

GraphQL در مقابل REST: یک مقایسه دقیق

بیایید GraphQL و REST را در چندین بعد کلیدی مقایسه کنیم:

واکشی داده:

• REST: چندین اندپوینت، احتمال دریافت داده اضافی و ناقص.
• GraphQL: یک اندپوینت واحد، کلاینت نیازمندی‌های دقیق داده را مشخص می‌کند.

اسکما:

• REST: تعریف رسمی اسکما وجود ندارد.
• GraphQL: اسکمای قویاً تایپ‌شده، داده‌ها و عملیات موجود را تعریف می‌کند.

نسخه‌بندی:

• REST: برای مدیریت تغییرات نیاز به نسخه‌بندی اندپوینت‌ها دارد.
• GraphQL: تکامل اسکما اجازه می‌دهد تا تغییرات غیرمخرب بدون نیاز به نسخه‌بندی انجام شوند.

کشینگ:

• REST: مکانیزم‌های کشینگ داخلی با استفاده از هدرهای HTTP.
• GraphQL: به دلیل انعطاف‌پذیری کوئری، به استراتژی‌های کشینگ پیچیده‌تری نیاز دارد.

به‌روزرسانی‌های آنی:

• REST: برای به‌روزرسانی‌های آنی به فناوری‌های جداگانه‌ای مانند WebSockets نیاز دارد.
• GraphQL: پشتیبانی داخلی از به‌روزرسانی‌های آنی از طریق اشتراک‌ها (Subscriptions).

مدیریت خطا:

• REST: از کدهای وضعیت HTTP برای نشان دادن موفقیت یا شکست استفاده می‌کند.
• GraphQL: خطاها را در بدنه پاسخ برمی‌گرداند که امکان ارائه اطلاعات دقیق‌تر در مورد خطا را فراهم می‌کند.

ابزارها:

• REST: اکوسیستم ابزارهای بالغ با کتابخانه‌ها و فریم‌ورک‌های مختلف.
• GraphQL: اکوسیستم ابزارهای در حال رشد با ابزارهای قدرتمندی مانند GraphiQL و GraphQL Playground.

چه زمانی از REST استفاده کنیم

REST همچنان یک گزینه مناسب برای بسیاری از پروژه‌ها است، به ویژه زمانی که:

• API ساده است و به واکشی داده پیچیده نیاز ندارد. به عنوان مثال، یک API ساده CRUD (ایجاد، خواندن، به‌روزرسانی، حذف) برای یک برنامه کوچک.
• شما به قابلیت‌های کشینگ قوی نیاز دارید و با مکانیزم‌های کشینگ HTTP راحت هستید. ماهیت بی‌حالت REST و استفاده از هدرهای HTTP آن را برای کشینگ بسیار مناسب می‌کند.
• تیمی دارید که از قبل با REST آشناست و تجربه محدودی در GraphQL دارد. منحنی یادگیری GraphQL می‌تواند قابل توجه باشد، بنابراین در نظر گرفتن تخصص تیم شما مهم است.
• در حال ساخت یک API عمومی هستید که در آن قابلیت کشف و استانداردسازی مهم است. پذیرش گسترده و ابزارهای بالغ REST، ادغام با API شما را برای توسعه‌دهندگان خارجی آسان‌تر می‌کند.
• شما به یک معماری استاندارد و شناخته‌شده برای قابلیت همکاری با سیستم‌های دیگر نیاز دارید. بسیاری از سیستم‌ها و کتابخانه‌های موجود برای کار با APIهای RESTful طراحی شده‌اند.

مثال: یک API ساده تجارت الکترونیک برای مدیریت کاتالوگ محصولات و سفارشات ممکن است برای REST بسیار مناسب باشد. این API می‌تواند اندپوینت‌هایی برای بازیابی جزئیات محصول، ایجاد سفارشات و به‌روزرسانی موجودی ارائه دهد. نیازمندی‌های داده نسبتاً ساده هستند و کشینگ برای عملکرد مهم است.

چه زمانی از GraphQL استفاده کنیم

GraphQL یک انتخاب عالی برای پروژه‌هایی است که نیازمند موارد زیر هستند:

• نیازمندی‌های پیچیده واکشی داده. زمانی که کلاینت‌ها نیاز به بازیابی داده از چندین منبع دارند یا به کنترل دقیق بر روی داده‌هایی که دریافت می‌کنند نیاز دارند.
• برنامه‌های موبایلی با پهنای باند محدود. توانایی GraphQL در بازیابی فقط داده‌های ضروری می‌تواند به طور قابل توجهی عملکرد را بهبود بخشد و مصرف پهنای باند را در دستگاه‌های تلفن همراه کاهش دهد.
• به‌روزرسانی‌های آنی. اشتراک‌های GraphQL یک مکانیزم داخلی برای ارائه به‌روزرسانی‌های آنی به کلاینت‌ها فراهم می‌کنند.
• تمرکز قوی بر تجربه توسعه‌دهنده. اسکما و قابلیت‌های درون‌نگری GraphQL ابزارها و مستندات عالی را فراهم می‌کنند.
• توسعه تکراری و انعطاف‌پذیری. زبان کوئری انعطاف‌پذیر GraphQL به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا به سرعت با نیازمندی‌های در حال تغییر سازگار شوند بدون اینکه نیاز به تغییر کد سمت سرور داشته باشند.
• تجمیع داده‌ها از چندین میکروسرویس در یک API واحد. GraphQL می‌تواند به عنوان یک API Gateway عمل کند و تعامل کلاینت با چندین سرویس بک‌اند را ساده سازد.

مثال: یک برنامه شبکه اجتماعی با روابط داده‌ای پیچیده و به‌روزرسانی‌های آنی از GraphQL بهره‌مند خواهد شد. کاربران می‌توانند فیدهای داده خود را برای نمایش فقط اطلاعات مورد نیازشان سفارشی کنند و از به‌روزرسانی‌های آنی می‌توان برای ارائه پست‌ها، نظرات و اعلان‌های جدید استفاده کرد.

مثالی دیگر: یک برنامه داشبورد مالی را در نظر بگیرید که قیمت‌های لحظه‌ای سهام و داده‌های بازار را نمایش می‌دهد. از اشتراک‌های GraphQL می‌توان برای ارسال به‌روزرسانی‌های زنده به کلاینت استفاده کرد و اطمینان حاصل کرد که کاربران همیشه آخرین اطلاعات را در اختیار دارند.

ملاحظات عملی: پیاده‌سازی و استقرار

پیاده‌سازی و استقرار APIهای REST و GraphQL نیازمند برنامه‌ریزی و ملاحظات دقیق است. در اینجا برخی از جنبه‌های عملی که باید در نظر داشته باشید آورده شده است:

پیاده‌سازی REST:

• یک فریم‌ورک مناسب انتخاب کنید: فریم‌ورک‌های محبوب برای ساخت APIهای REST شامل Spring Boot (جاوا)، Express.js (Node.js)، Django REST framework (پایتون) و Laravel (PHP) هستند.
• اندپوینت‌های خود را با دقت طراحی کنید: از اصول و قراردادهای RESTful پیروی کنید تا یک API سازگار و قابل پیش‌بینی داشته باشید.
• احراز هویت و مجوزدهی مناسب را پیاده‌سازی کنید: API خود را با استفاده از مکانیزم‌های احراز هویت استاندارد صنعتی مانند OAuth 2.0 یا JWT (JSON Web Tokens) ایمن کنید.
• استراتژی‌های کشینگ را پیاده‌سازی کنید: از هدرهای کشینگ HTTP و سایر تکنیک‌های کشینگ برای بهبود عملکرد و کاهش بار سرور استفاده کنید.
• API خود را مستند کنید: از ابزارهایی مانند Swagger/OpenAPI برای تولید مستندات API استفاده کنید.

پیاده‌سازی GraphQL:

• یک پیاده‌سازی سرور GraphQL انتخاب کنید: گزینه‌های محبوب شامل Apollo Server (Node.js)، GraphQL Java و Graphene (پایتون) هستند.
• اسکمای خود را با دقت طراحی کنید: اسکما پایه و اساس API GraphQL شماست، بنابراین مهم است که آن را با دقت طراحی کنید و اطمینان حاصل کنید که مدل داده شما را به درستی منعکس می‌کند.
• Resolverها را پیاده‌سازی کنید: Resolverها توابعی هستند که داده‌ها را برای هر فیلد در اسکمای شما واکشی می‌کنند. Resolverهای خود را برای اطمینان از واکشی کارآمد داده بهینه کنید.
• احراز هویت و مجوزدهی را پیاده‌سازی کنید: از دایرکتیوها یا میان‌افزارهای GraphQL برای اعمال قوانین احراز هویت و مجوزدهی استفاده کنید.
• استراتژی‌های کشینگ را پیاده‌سازی کنید: از تکنیک‌هایی مانند کشینگ کوئری و کشینگ در سطح فیلد برای بهبود عملکرد استفاده کنید.
• از ابزارهایی مانند GraphiQL یا GraphQL Playground برای توسعه و اشکال‌زدایی استفاده کنید.

ملاحظات استقرار:

• یک پلتفرم میزبانی مناسب انتخاب کنید: گزینه‌ها شامل ارائه‌دهندگان ابری مانند AWS، Google Cloud و Azure و همچنین ارائه‌دهندگان میزبانی سنتی هستند.
• سرور خود را برای عملکرد بهینه پیکربندی کنید: تنظیمات سرور خود را برای به حداکثر رساندن عملکرد و مقیاس‌پذیری تنظیم کنید.
• API خود را نظارت کنید: از ابزارهای نظارت برای ردیابی عملکرد API و شناسایی مشکلات احتمالی استفاده کنید.
• مدیریت خطا و لاگ‌گیری مناسب را پیاده‌سازی کنید: خطاها و استثناها را برای کمک به عیب‌یابی مشکلات لاگ کنید.
• استفاده از یک API Gateway را در نظر بگیرید: یک API Gateway می‌تواند قابلیت‌های اضافی مانند احراز هویت، مجوزدهی، محدودیت نرخ درخواست و تبدیل درخواست را فراهم کند.

روندهای آینده و فناوری‌های نوظهور

چشم‌انداز API دائماً در حال تحول است. در اینجا برخی از روندهای آینده و فناوری‌های نوظهور که باید به آنها توجه کرد آورده شده است:

• GraphQL بدون سرور (Serverless): استقرار APIهای GraphQL با استفاده از توابع بدون سرور، مقیاس‌پذیری و صرفه‌جویی در هزینه را ارائه می‌دهد.
• فدراسیون GraphQL: ترکیب چندین API GraphQL در یک API واحد و یکپارچه.
• GraphQL Mesh: کوئری گرفتن از منابع مختلف (APIهای REST، پایگاه‌های داده، سرویس‌های gRPC) با استفاده از یک اندپوینت GraphQL واحد.
• طراحی API با قدرت هوش مصنوعی: استفاده از هوش مصنوعی برای خودکارسازی طراحی و توسعه API.
• WebAssembly (Wasm) برای کلاینت‌های API: بهبود عملکرد کلاینت API با استفاده از WebAssembly.

نتیجه‌گیری: انتخاب درست برای پروژه شما

انتخاب بین GraphQL و REST به نیازمندی‌های خاص پروژه شما بستگی دارد. REST یک استاندارد کاملاً جاافتاده است که برای APIهای ساده با نیازمندی‌های واکشی داده سرراست مناسب است. GraphQL انعطاف‌پذیری و کارایی بیشتری را ارائه می‌دهد، به ویژه برای برنامه‌های پیچیده با نیازمندی‌های داده‌ای زیاد و به‌روزرسانی‌های آنی. مزایا و معایب هر رویکرد و همچنین ملاحظات عملی مورد بحث در این راهنما را به دقت در نظر بگیرید تا تصمیمی آگاهانه بگیرید که پروژه شما را برای موفقیت آماده کند. در بسیاری از برنامه‌های مدرن، یک رویکرد ترکیبی که از هر دو REST و GraphQL برای قابلیت‌های مختلف استفاده می‌کند، ممکن است بهینه‌ترین راه‌حل باشد.

در نهایت، بهترین معماری API آن است که به بهترین شکل نیازهای کاربران، تیم توسعه و اهداف تجاری شما را برآورده کند.