Dizajniranje frontend API-ja: REST, GraphQL i RPC uzorci

U modernom web razvoju, frontend djeluje kao ključno sučelje između korisnika i pozadinskih servisa. Odabir pravog uzorka za dizajniranje API-ja ključan je za izgradnju učinkovitih, skalabilnih i održivih aplikacija. Ovaj članak pruža sveobuhvatnu usporedbu tri popularna uzorka za dizajniranje API-ja: REST, GraphQL i RPC (Remote Procedure Call), ističući njihove prednosti, nedostatke i prikladne slučajeve uporabe.

Razumijevanje uzoraka za dizajniranje API-ja

Uzorak za dizajniranje API-ja (Application Programming Interface) pruža strukturirani pristup dizajniranju komunikacije između različitih softverskih sustava. On određuje kako se postavljaju zahtjevi, kako se strukturiraju podaci i kako se obrađuju odgovori. Izbor uzorka značajno utječe na performanse, fleksibilnost i održivost i frontenda i backenda.

1. REST (Representational State Transfer)

Što je REST?

REST je arhitektonski stil koji se oslanja na bezstanjski (stateless) klijent-poslužitelj komunikacijski protokol, najčešće HTTP. Resursi se identificiraju pomoću URI-ja (Uniform Resource Identifiers) i manipuliraju se pomoću standardnih HTTP metoda kao što su GET, POST, PUT, PATCH i DELETE.

Ključna načela REST-a

• Bezstanjski (Stateless): Svaki zahtjev od klijenta prema poslužitelju mora sadržavati sve informacije potrebne za razumijevanje zahtjeva. Poslužitelj ne pohranjuje nikakav kontekst klijenta između zahtjeva.
• Klijent-poslužitelj: Jasno razdvajanje odgovornosti između klijenta (frontend) i poslužitelja (backend).
• Mogućnost predmemoriranja (Cacheable): Odgovori bi trebali biti predmemorabilni kako bi se poboljšale performanse i smanjilo opterećenje poslužitelja.
• Slojeviti sustav: Klijent ne bi trebao moći znati je li spojen izravno na krajnji poslužitelj ili na posrednika na putu.
• Jedinstveno sučelje: Ovo je najvažnije načelo i uključuje:
• Identifikacija resursa: Resursi se identificiraju pomoću URI-ja.
• Manipulacija resursima putem reprezentacija: Klijenti manipuliraju resursima razmjenom reprezentacija (npr. JSON, XML).
• Samodostatne poruke: Poruke sadrže dovoljno informacija da bi bile razumljive.
• Hipermedija kao pokretač stanja aplikacije (HATEOAS): Klijenti navigiraju API-jem prateći poveznice navedene u odgovorima.

Prednosti REST-a

• Jednostavnost i poznatost: REST je široko prihvaćen i dobro razumljiv developerima. Njegovo oslanjanje na HTTP olakšava rad s njim.
• Skalabilnost: Bezstanjska priroda REST-a omogućuje jednostavno skaliranje dodavanjem više poslužitelja.
• Mogućnost predmemoriranja: RESTful API-ji mogu iskoristiti HTTP mehanizme predmemoriranja za poboljšanje performansi.
• Fleksibilnost: REST je prilagodljiv različitim formatima podataka (npr. JSON, XML) i može se koristiti s različitim programskim jezicima.
• HATEOAS: Iako se često zanemaruje, HATEOAS može značajno poboljšati otkrivanje API-ja i smanjiti povezanost između klijenta i poslužitelja.

Nedostaci REST-a

• Prekomjerno dohvaćanje (Over-fetching): REST krajnje točke često vraćaju više podataka nego što je klijentu zapravo potrebno, što dovodi do gubitka propusnosti i procesorske snage. Na primjer, zahtjev za korisničkim podacima može vratiti adresu ili postavke koje korisnik ne treba vidjeti na jednostavnom prikazu profila.
• Nedovoljno dohvaćanje (Under-fetching): Klijenti će možda morati uputiti više zahtjeva različitim krajnjim točkama kako bi prikupili sve potrebne podatke. To može dovesti do povećane latencije i složenosti.
• Izazovi s verzioniranjem: Verzioniranje API-ja može biti složeno, često zahtijevajući promjene URI-ja ili zaglavlja.

Primjer REST-a

Razmotrimo REST API za upravljanje knjižnicom. Evo nekoliko primjera krajnjih točaka (endpoints):

• GET /books: Dohvaća popis svih knjiga.
• GET /books/{id}: Dohvaća određenu knjigu prema ID-u.
• POST /books: Stvara novu knjigu.
• PUT /books/{id}: Ažurira postojeću knjigu.
• DELETE /books/{id}: Briše knjigu.

Međunarodni primjer: Globalna platforma za e-trgovinu koristi REST API-je za upravljanje katalozima proizvoda, korisničkim računima i obradom narudžbi u različitim regijama i jezicima. Svaki proizvod može imati različite opise ovisno o lokaciji.

2. GraphQL

Što je GraphQL?

GraphQL je upitni jezik za vaš API i poslužiteljsko okruženje za izvršavanje tih upita. Razvijen od strane Facebooka, omogućuje klijentima da zatraže točno one podatke koji su im potrebni i ništa više, rješavajući problem prekomjernog dohvaćanja podataka (over-fetching) koji postoji kod REST-a.

Ključne značajke GraphQL-a

• Definicija sheme: GraphQL API-ji definirani su shemom koja opisuje dostupne podatke i kako im klijenti mogu pristupiti.
• Upitni jezik: Klijenti koriste deklarativni upitni jezik kako bi naveli točne podatke koji su im potrebni.
• Sustav tipova: GraphQL koristi snažan sustav tipova za provjeru valjanosti upita i osiguravanje dosljednosti podataka.
• Introspekcija: Klijenti mogu postaviti upit samoj shemi kako bi otkrili dostupne podatke i tipove.

Prednosti GraphQL-a

• Smanjeno prekomjerno i nedovoljno dohvaćanje: Klijenti traže samo podatke koji su im potrebni, smanjujući korištenje propusnosti i poboljšavajući performanse.
• Strogo tipizirana shema: Shema djeluje kao ugovor između klijenta i poslužitelja, osiguravajući dosljednost podataka i smanjujući pogreške.
• Evolucija API-ja: GraphQL omogućuje neometane promjene API-ja dodavanjem novih polja u shemu.
• Iskustvo za developere: Alati poput GraphiQL-a pružaju interaktivno okruženje za istraživanje i testiranje GraphQL API-ja.
• Jedna krajnja točka (endpoint): Tipično, GraphQL API izlaže jednu krajnju točku (npr. /graphql), pojednostavljujući konfiguraciju klijenta.

Nedostaci GraphQL-a

• Složenost: Postavljanje i upravljanje GraphQL poslužiteljem može biti složenije od REST API-ja.
• Izazovi s performansama: Složeni upiti mogu dovesti do problema s performansama ako nisu pravilno optimizirani.
• Predmemoriranje (Caching): HTTP predmemoriranje je manje učinkovito s GraphQL-om jer svi zahtjevi idu na istu krajnju točku. Zahtijeva sofisticiranija rješenja za predmemoriranje.
• Krivulja učenja: Developeri moraju naučiti novi upitni jezik i razumjeti GraphQL shemu.

Primjer GraphQL-a

Razmotrimo GraphQL API za platformu društvenih medija. Klijent može zatražiti samo ime i profilnu sliku korisnika:

query {
  user(id: "123") {
    name
    profilePicture
  }
}

Poslužitelj bi vratio samo zatražene podatke:

{
  "data": {
    "user": {
      "name": "John Doe",
      "profilePicture": "https://example.com/john.jpg"
    }
  }
}

Međunarodni primjer: Multinacionalna novinska organizacija koristi GraphQL za agregiranje sadržaja iz različitih izvora i prezentiranje na personaliziran način korisnicima u različitim regijama. Korisnici mogu odabrati da vide članke iz određenih zemalja ili na određenim jezicima.

3. RPC (Remote Procedure Call)

Što je RPC?

RPC je protokol koji omogućuje programu na jednom računalu da izvrši proceduru (ili funkciju) na drugom računalu, kao da je procedura lokalna. Fokusira se na akcije, a ne na resurse, za razliku od REST-a.

Ključne karakteristike RPC-a

• Orijentiran na procedure: RPC definira operacije u terminima procedura ili funkcija.
• Čvrsta povezanost: RPC često uključuje čvršću povezanost između klijenta i poslužitelja u usporedbi s REST-om ili GraphQL-om.
• Binarni protokoli: RPC implementacije često koriste binarne protokole poput gRPC-a za učinkovitu komunikaciju.
• Generiranje koda: RPC okviri često koriste generiranje koda za stvaranje klijentskih i poslužiteljskih "stubova" iz definicije usluge.

Prednosti RPC-a

• Performanse: RPC može ponuditi značajne prednosti u performansama zbog upotrebe binarnih protokola i optimizirane komunikacije.
• Učinkovitost: RPC protokoli poput gRPC-a dizajnirani su za komunikaciju visokih performansi i niske latencije.
• Generiranje koda: Generiranje koda pojednostavljuje razvoj i smanjuje rizik od pogrešaka.
• Zasnovan na ugovoru: RPC se oslanja na dobro definirane ugovore o uslugama, osiguravajući dosljednost između klijenta i poslužitelja.

Nedostaci RPC-a

• Čvrsta povezanost: Promjene u definiciji usluge mogu zahtijevati ažuriranja i klijenta i poslužitelja.
• Ograničena interoperabilnost: RPC može biti manje interoperabilan od REST-a, posebno kada se koriste binarni protokoli.
• Strmija krivulja učenja: RPC okviri poput gRPC-a mogu imati strmiju krivulju učenja od REST-a.
• Složenost otklanjanja pogrešaka: Otklanjanje pogrešaka u RPC pozivima preko mreže može biti izazovnije.

Primjer RPC-a

Razmotrimo RPC servis za izračun troškova dostave. Klijent bi pozvao udaljenu proceduru nazvanu CalculateShippingCost s parametrima kao što su adresa odredišta i težina paketa:

// Client-side code (example using gRPC)

stub.calculateShippingCost(ShippingRequest.newBuilder()
    .setDestinationAddress("123 Main St, Anytown, USA")
    .setPackageWeight(5.0)
    .build());

Poslužitelj bi izvršio proceduru i vratio trošak dostave:

// Server-side code (example using gRPC)

@Override
public void calculateShippingCost(ShippingRequest request, StreamObserver responseObserver) {
  double shippingCost = calculateCost(request.getDestinationAddress(), request.getPackageWeight());
  ShippingResponse response = ShippingResponse.newBuilder().setCost(shippingCost).build();
  responseObserver.onNext(response);
  responseObserver.onCompleted();
}

Međunarodni primjer: Globalna logistička tvrtka koristi gRPC za internu komunikaciju između svojih mikrousluga, obrađujući velik broj transakcija i praćenje pošiljaka u stvarnom vremenu diljem različitih zemalja. To osigurava nisku latenciju i visoku učinkovitost u obradi logističkih podataka širom svijeta.

Usporedna tablica

Ovdje je tablica koja sažima ključne razlike između REST-a, GraphQL-a i RPC-a:

Značajka	REST	GraphQL	RPC
Stil komunikacije	Orijentiran na resurse	Orijentiran na upite	Orijentiran na procedure
Dohvaćanje podataka	Prekomjerno/nedovoljno dohvaćanje	Precizno dohvaćanje podataka	Definirano procedurom
Shema	Slabo definirana	Strogo tipizirana	Eksplicitan ugovor
Povezanost	Slaba	Slaba	Čvrsta
Performanse	Dobre (s predmemoriranjem)	Potencijalno bolje (s optimizacijom)	Izvrsne
Složenost	Niska	Srednja	Srednja do visoka
Interoperabilnost	Visoka	Visoka	Niža (posebno s binarnim protokolima)
Slučajevi uporabe	CRUD operacije, jednostavni API-ji	Složeni zahtjevi za podacima, mobilne aplikacije	Komunikacija mikrousluga, sustavi visokih performansi

Odabir pravog uzorka za dizajniranje API-ja

Izbor uzorka za dizajniranje API-ja ovisi o specifičnim zahtjevima vaše aplikacije. Razmotrite sljedeće čimbenike:

• Složenost zahtjeva za podacima: Za aplikacije sa složenim zahtjevima za podacima, GraphQL može biti dobar izbor.
• Potrebe za performansama: Za sustave visokih performansi, RPC bi mogao biti prikladniji.
• Zahtjevi za skalabilnošću: REST je dobro prilagođen za skalabilne aplikacije.
• Poznavanje uzorka unutar tima: Razmotrite iskustvo tima sa svakim uzorkom.
• Zahtjevi za interoperabilnošću: REST je najinteroperabilniji uzorak.

Primjeri scenarija:

• Web stranica za e-trgovinu: REST API se može koristiti za upravljanje proizvodima, narudžbama i korisničkim računima. GraphQL se može koristiti za pretraživanje i filtriranje proizvoda, omogućujući korisnicima da navedu točne atribute koje žele vidjeti.
• Aplikacija za mobilno bankarstvo: GraphQL se može koristiti za dohvaćanje informacija o korisničkim računima i povijesti transakcija, smanjujući prijenos podataka i poboljšavajući performanse na mobilnim uređajima.
• Arhitektura mikrousluga: RPC (npr. gRPC) se može koristiti za učinkovitu komunikaciju između mikrousluga.
• Sustav za upravljanje sadržajem (CMS): REST API za jednostavne operacije, GraphQL za složene odnose između elemenata sadržaja.
• IoT (Internet of Things) platforma: RPC za komunikaciju s uređajima niske latencije, REST za analitiku podataka i izvještavanje.

Najbolje prakse za integraciju frontend API-ja

Bez obzira na odabrani uzorak za dizajniranje API-ja, slijedite ove najbolje prakse za besprijekornu integraciju frontenda:

• Koristite dosljedan API klijent: Odaberite pouzdanu HTTP klijentsku biblioteku (npr. Axios, Fetch API) i koristite je dosljedno u cijeloj aplikaciji.
• Elegantno obrađujte pogreške: Implementirajte robusno rukovanje pogreškama kako biste uhvatili i prikazali API pogreške korisniku.
• Implementirajte stanja učitavanja: Pružite vizualnu povratnu informaciju korisniku dok se podaci dohvaćaju s API-ja.
• Optimizirajte dohvaćanje podataka: Koristite tehnike poput memoizacije i predmemoriranja kako biste smanjili nepotrebne API pozive.
• Osigurajte svoje API ključeve: Zaštitite svoje API ključeve od neovlaštenog pristupa.
• Pratite performanse API-ja: Koristite alate za praćenje kako biste pratili performanse API-ja i identificirali potencijalne probleme.
• Implementirajte ograničenje broja zahtjeva (rate limiting): Spriječite zlouporabu ograničavanjem broja zahtjeva s jednog klijenta.
• Dokumentirajte korištenje API-ja: Jasno dokumentirajte kako frontend komunicira s API-jem.

Zaključak

Odabir pravog uzorka za dizajniranje API-ja ključna je odluka koja može značajno utjecati na uspjeh vaše frontend aplikacije. REST, GraphQL i RPC nude jedinstvene prednosti i nedostatke. Pažljivim razmatranjem zahtjeva vaše aplikacije i čimbenika o kojima se raspravljalo u ovom članku, možete odabrati uzorak koji najbolje odgovara vašim potrebama i izgraditi robustan, učinkovit i održiv frontend.

Ne zaboravite dati prednost jednostavnosti, skalabilnosti i održivosti prilikom dizajniranja vašeg frontend API-ja. Kako se tehnologija razvija, informiranost o najnovijim trendovima i najboljim praksama u dizajniranju API-ja ključna je za izgradnju uspješnih web aplikacija u globalnom kontekstu.