GraphQL ir REST: kaip pasirinkti tinkamą API architektūrą savo projektui

Nuolat besikeičiančioje interneto ir mobiliųjų programėlių kūrimo aplinkoje, teisingos API architektūros pasirinkimas yra labai svarbus kuriant efektyvias, plečiamas ir prižiūrimas programas. Išsiskiria du dominuojantys požiūriai: REST (Representational State Transfer) ir GraphQL. Nors REST daugelį metų buvo standartas, GraphQL sulaukė didelio populiarumo dėl savo lankstumo ir efektyvumo. Šis išsamus vadovas gilinsis į GraphQL ir REST subtilybes, palygins jų stipriąsias ir silpnąsias puses bei idealius naudojimo atvejus, kad padėtų jums priimti pagrįstą sprendimą dėl kito jūsų projekto.

Supraskime REST: nusistovėjęs standartas

REST yra architektūrinis stilius, kuris naudoja standartinius HTTP metodus (GET, POST, PUT, DELETE) sąveikai su ištekliais. Jis pagrįstas kliento-serverio modeliu, kai klientai prašo išteklių iš serverio, o serveris atsako su to ištekliaus reprezentacija.

Pagrindinės REST savybės:

• Būsenos nebuvimas (Statelessness): Kiekvienoje kliento užklausoje serveriui turi būti visa informacija, reikalinga užklausai suprasti. Serveris nesaugo jokio kliento konteksto tarp užklausų.
• Kliento-serverio architektūra: Aiškus atsakomybių atskyrimas tarp kliento (vartotojo sąsajos) ir serverio (duomenų saugojimo ir apdorojimo).
• Galimybė talpinti podėlyje (Cacheability): Atsakymai gali būti talpinami podėlyje, pagerinant našumą ir sumažinant serverio apkrovą.
• Sluoksniuota sistema: Klientai gali sąveikauti su tarpiniais serveriais (tarpiniais serveriais, apkrovos balansavimo įrenginiais), nežinodami apie jų egzistavimą.
• Vieninga sąsaja: Nuosekli ir nuspėjama sąsaja sąveikai su ištekliais, naudojant standartinius HTTP metodus ir duomenų formatus (dažniausiai JSON arba XML).
• Kodas pagal pareikalavimą (pasirinktinai): Serveriai gali teikti vykdomąjį kodą klientams, išplėsdami kliento funkcionalumą.

REST privalumai:

• Plačiai pritaikytas: REST yra gerai nusistovėjęs standartas su didžiule įrankių, bibliotekų ir dokumentacijos ekosistema.
• Lengva suprasti: REST principai yra gana paprasti, todėl programuotojams lengva juos išmokti ir įdiegti.
• Geros podėlio talpinimo galimybės: Dėl REST būsenos nebuvimo ir HTTP antraščių naudojimo lengva įdiegti podėlio talpinimo mechanizmus.
• Išvystyti įrankiai: Yra daugybė įrankių ir bibliotekų, skirtų kurti ir naudoti RESTful API įvairiomis programavimo kalbomis.

REST trūkumai:

• Duomenų perteklius (Over-fetching): REST prieigos taškai dažnai grąžina daugiau duomenų, nei klientui iš tikrųjų reikia, o tai lemia eikvojamą pralaidumą ir apdorojimo galią. Pavyzdžiui, gaunant vartotojo profilį gali būti grąžinama adreso ir mokėjimo informacija, kurios klientui šiuo metu nereikia.
• Duomenų trūkumas (Under-fetching): Klientams gali tekti pateikti kelias užklausas į skirtingus prieigos taškus, kad gautų visus reikiamus duomenis, o tai padidina delsą ir sudėtingumą. Pavyzdžiui, norint parodyti straipsnių sąrašą su jų autoriais, gali tekti gauti straipsnius ir tada pateikti atskiras užklausas kiekvienam autoriui.
• Versijavimo iššūkiai: API plėtojimas gali būti sudėtingas, nes pakeitimai gali sutrikdyti esamus klientus. Versijavimo strategijos gali tapti sudėtingos ir sunkiai valdomos.
• Lankstumo trūkumas: REST prieigos taškai paprastai yra fiksuoti, todėl sunku pritaikyti atsakymus pagal konkrečius kliento reikalavimus.

Pristatome GraphQL: lanksti ir efektyvi alternatyva

GraphQL yra užklausų kalba jūsų API ir serverio vykdymo laiko aplinka toms užklausoms vykdyti. Sukurta „Facebook“ ir vėliau tapusi atvirojo kodo, GraphQL leidžia klientams prašyti tik tų duomenų, kurių jiems reikia, taip išsprendžiant REST būdingas duomenų pertekliaus ir trūkumo problemas.

Pagrindinės GraphQL savybės:

• Deklaratyvus duomenų gavimas: Klientai užklausoje tiksliai nurodo, kokių duomenų jiems reikia, o serveris grąžina tik tuos duomenis.
• Griežtai tipizuota schema: Schema apibrėžia API prieinamų duomenų tipus, sudarydama sutartį tarp kliento ir serverio.
• Introspekcija: Klientai gali pateikti užklausą schemai, kad atrastų galimus tipus ir laukus, o tai suteikia galingus įrankius ir dokumentaciją.
• Vienas prieigos taškas (endpoint): GraphQL API paprastai atidengia vieną prieigos tašką, supaprastindama API valdymą ir sumažindama versijavimo poreikį.
• Atnaujinimai realiuoju laiku: GraphQL palaiko prenumeratas (subscriptions), leidžiančias klientams gauti atnaujinimus iš serverio realiuoju laiku.

GraphQL privalumai:

• Pašalina duomenų perteklių ir trūkumą: Klientai gauna tik tuos duomenis, kurių jiems reikia, pagerindami našumą ir sumažindami pralaidumo suvartojimą. Tai ypač naudinga mobiliosioms programoms su ribotu pralaidumu.
• Geresnė programuotojo patirtis: GraphQL schemos ir introspekcijos galimybės suteikia puikius įrankius ir dokumentaciją, todėl programuotojams lengviau dirbti su API. Įrankiai, tokie kaip GraphiQL ir GraphQL Playground, siūlo interaktyvų užklausų tyrinėjimą ir schemos dokumentaciją.
• Greitesni kūrimo ciklai: GraphQL lankstumas leidžia programuotojams greitai iteruoti ir prisitaikyti prie besikeičiančių reikalavimų, nekeičiant serverio kodo.
• Griežtas tipizavimas ir patvirtinimas: Schema suteikia griežtą tipizavimą ir patvirtinimą, anksti aptikdama klaidas kūrimo procese.
• Realaus laiko galimybės: GraphQL prenumeratos leidžia atnaujinti realiuoju laiku, todėl tinka programoms, kurioms reikalingi tiesioginiai duomenys, pavyzdžiui, pokalbių programoms ar finansų prietaisų skydeliams.

GraphQL trūkumai:

• Sudėtingumas: GraphQL gali būti sudėtingiau nustatyti ir įdiegti nei REST, ypač paprastoms API.
• Našumo pridėtinės išlaidos: Sudėtingų GraphQL užklausų apdorojimas gali būti skaičiavimo požiūriu brangus, o tai gali paveikti serverio našumą. Labai svarbios yra kruopščios užklausų optimizavimo ir podėlio talpinimo strategijos.
• Podėlio talpinimo iššūkiai: Podėlio talpinimas GraphQL gali būti sudėtingesnis nei REST dėl lanksčios užklausų prigimties.
• Mokymosi kreivė: Programuotojams gali tekti išmokti naują užklausų kalbą ir koncepcijas.
• Failų įkėlimas: Failų įkėlimo tvarkymas GraphQL gali būti sudėtingesnis, palyginti su REST.

GraphQL ir REST: detalus palyginimas

Palyginkime GraphQL ir REST pagal kelis pagrindinius aspektus:

Duomenų gavimas:

• REST: Keli prieigos taškai, galimas duomenų perteklius ir trūkumas.
• GraphQL: Vienas prieigos taškas, klientas nurodo tikslius duomenų reikalavimus.

Schema:

• REST: Nėra formalaus schemos apibrėžimo.
• GraphQL: Griežtai tipizuota schema apibrėžia galimus duomenis ir operacijas.

Versijavimas:

• REST: Reikalingas prieigos taškų versijavimas, kad būtų galima valdyti pakeitimus.
• GraphQL: Schemos evoliucija leidžia atlikti pakeitimus, kurie nesutrikdo esamų sistemų, be versijavimo.

Podėlio talpinimas:

• REST: Integruoti podėlio talpinimo mechanizmai naudojant HTTP antraštes.
• GraphQL: Reikalingos sudėtingesnės podėlio talpinimo strategijos dėl užklausų lankstumo.

Atnaujinimai realiuoju laiku:

• REST: Reikalingos atskiros technologijos, pvz., WebSockets, atnaujinimams realiuoju laiku.
• GraphQL: Integruotas palaikymas atnaujinimams realiuoju laiku per prenumeratas.

Klaidų apdorojimas:

• REST: Naudoja HTTP būsenos kodus sėkmei ar nesėkmei nurodyti.
• GraphQL: Grąžina klaidas atsakymo kūne, leidžiant gauti išsamesnę informaciją apie klaidą.

Įrankiai:

• REST: Išvystyta įrankių ekosistema su įvairiomis bibliotekomis ir karkasais.
• GraphQL: Auganti įrankių ekosistema su galingais įrankiais, tokiais kaip GraphiQL ir GraphQL Playground.

Kada naudoti REST

REST išlieka tinkamu pasirinkimu daugeliui projektų, ypač kai:

• API yra paprasta ir nereikalauja sudėtingo duomenų gavimo. Pavyzdžiui, pagrindinė CRUD (Create, Read, Update, Delete) API mažai programai.
• Jums reikia stiprių podėlio talpinimo galimybių ir esate susipažinę su HTTP podėlio talpinimo mechanizmais. Dėl REST būsenos nebuvimo ir HTTP antraščių naudojimo jis puikiai tinka podėlio talpinimui.
• Jūsų komanda jau yra susipažinusi su REST ir turi ribotą patirtį su GraphQL. Mokymosi kreivė GraphQL gali būti reikšminga, todėl svarbu atsižvelgti į savo komandos patirtį.
• Kuriate viešą API, kur svarbus aptinkamumas ir standartizavimas. Dėl plačiai paplitusio REST pritaikymo ir išvystytų įrankių išoriniams programuotojams lengviau integruotis su jūsų API.
• Jums reikalinga standartinė ir plačiai pripažinta architektūra sąveikai su kitomis sistemomis. Daugelis esamų sistemų ir bibliotekų yra sukurtos dirbti su RESTful API.

Pavyzdys: Paprasta el. prekybos API, skirta produktų katalogams ir užsakymams valdyti, gali būti puikiai tinkama REST. API galėtų atidengti prieigos taškus produktų informacijai gauti, užsakymams kurti ir atsargoms atnaujinti. Duomenų reikalavimai yra gana paprasti, o podėlio talpinimas yra svarbus našumui.

Kada naudoti GraphQL

GraphQL yra puikus pasirinkimas projektams, kuriems reikia:

• Sudėtingų duomenų gavimo reikalavimų. Kai klientams reikia gauti duomenis iš kelių šaltinių arba reikia smulkios kontrolės, kokius duomenis jie gauna.
• Mobiliųjų programų su ribotu pralaidumu. GraphQL galimybė gauti tik reikiamus duomenis gali žymiai pagerinti našumą ir sumažinti pralaidumo suvartojimą mobiliuosiuose įrenginiuose.
• Atnaujinimų realiuoju laiku. GraphQL prenumeratos suteikia integruotą mechanizmą atnaujinimams realiuoju laiku teikti klientams.
• Didelio dėmesio programuotojo patirčiai. GraphQL schemos ir introspekcijos galimybės suteikia puikius įrankius ir dokumentaciją.
• Iteracinio kūrimo ir lankstumo. GraphQL lanksti užklausų kalba leidžia programuotojams greitai prisitaikyti prie besikeičiančių reikalavimų, nekeičiant serverio kodo.
• Duomenų agregavimo iš kelių mikropaslaugų į vieną API. GraphQL gali veikti kaip API šliuzas, supaprastindamas kliento sąveiką su keliomis serverio paslaugomis.

Pavyzdys: Socialinių tinklų programa su sudėtingomis duomenų sąsajomis ir atnaujinimais realiuoju laiku gautų naudos iš GraphQL. Vartotojai gali pritaikyti savo duomenų srautus, kad būtų rodoma tik jiems reikalinga informacija, o atnaujinimai realiuoju laiku gali būti naudojami naujiems įrašams, komentarams ir pranešimams teikti.

Kitas pavyzdys: Apsvarstykime finansų prietaisų skydelio programą, kuri rodo realaus laiko akcijų kainas ir rinkos duomenis. GraphQL prenumeratos gali būti naudojamos tiesioginiams atnaujinimams siųsti klientui, užtikrinant, kad vartotojai visada turėtų naujausią informaciją.

Praktiniai aspektai: diegimas ir paleidimas

Tiek REST, tiek GraphQL API diegimas ir paleidimas reikalauja kruopštaus planavimo ir apsvarstymo. Štai keletas praktinių aspektų, kuriuos reikia turėti omenyje:

REST diegimas:

• Pasirinkite tinkamą karkasą: Populiarūs karkasai REST API kūrimui yra Spring Boot (Java), Express.js (Node.js), Django REST framework (Python) ir Laravel (PHP).
• Atidžiai suprojektuokite savo prieigos taškus: Laikykitės RESTful principų ir konvencijų, kad užtikrintumėte nuoseklią ir nuspėjamą API.
• Įdiekite tinkamą autentifikavimą ir autorizavimą: Apsaugokite savo API naudodami pramonės standartų autentifikavimo mechanizmus, pvz., OAuth 2.0 arba JWT (JSON Web Tokens).
• Įdiekite podėlio talpinimo strategijas: Naudokite HTTP podėlio antraštes ir kitas podėlio talpinimo technikas, kad pagerintumėte našumą ir sumažintumėte serverio apkrovą.
• Dokumentuokite savo API: Naudokite įrankius, pvz., Swagger/OpenAPI, API dokumentacijai generuoti.

GraphQL diegimas:

• Pasirinkite GraphQL serverio diegimą: Populiarūs variantai yra Apollo Server (Node.js), GraphQL Java ir Graphene (Python).
• Atidžiai suprojektuokite savo schemą: Schema yra jūsų GraphQL API pagrindas, todėl svarbu ją apgalvotai suprojektuoti ir užtikrinti, kad ji tiksliai atspindėtų jūsų duomenų modelį.
• Įdiekite sprendiklius (resolvers): Sprendikliai yra funkcijos, kurios gauna duomenis kiekvienam jūsų schemos laukui. Optimizuokite savo sprendiklius, kad užtikrintumėte efektyvų duomenų gavimą.
• Įdiekite autentifikavimą ir autorizavimą: Naudokite GraphQL direktyvas arba tarpinę programinę įrangą (middleware), kad įgyvendintumėte autentifikavimo ir autorizavimo taisykles.
• Įdiekite podėlio talpinimo strategijas: Naudokite technikas, pvz., užklausų podėlio talpinimą ir lauko lygio podėlio talpinimą, kad pagerintumėte našumą.
• Naudokite įrankius, pvz., GraphiQL arba GraphQL Playground, kūrimui ir derinimui.

Paleidimo aspektai:

• Pasirinkite tinkamą prieglobos platformą: Variantai apima debesijos paslaugų teikėjus, tokius kaip AWS, Google Cloud ir Azure, taip pat tradicinius prieglobos paslaugų teikėjus.
• Konfigūruokite savo serverį optimaliam našumui: Sureguliuokite serverio nustatymus, kad maksimaliai padidintumėte našumą ir mastelio keitimą.
• Stebėkite savo API: Naudokite stebėjimo įrankius, kad stebėtumėte API našumą ir nustatytumėte galimas problemas.
• Įdiekite tinkamą klaidų apdorojimą ir registravimą: Registruokite klaidas ir išimtis, kad padėtumėte spręsti problemas.
• Apsvarstykite API šliuzo naudojimą: API šliuzas gali suteikti papildomų funkcijų, tokių kaip autentifikavimas, autorizavimas, užklausų ribojimas ir užklausų transformavimas.

Ateities tendencijos ir naujos technologijos

API aplinka nuolat keičiasi. Štai keletas ateities tendencijų ir naujų technologijų, kurias verta stebėti:

• Serverless GraphQL: GraphQL API diegimas naudojant serverless funkcijas siūlo mastelio keitimą ir ekonomiškumą.
• GraphQL Federation: Kelių GraphQL API sujungimas į vieną, bendrą API.
• GraphQL Mesh: Duomenų užklausos iš įvairių šaltinių (REST API, duomenų bazių, gRPC paslaugų) naudojant vieną GraphQL prieigos tašką.
• Dirbtiniu intelektu pagrįstas API dizainas: Dirbtinio intelekto naudojimas API projektavimui ir kūrimui automatizuoti.
• WebAssembly (Wasm) API klientams: API kliento našumo gerinimas naudojant WebAssembly.

Išvada: kaip priimti teisingą sprendimą savo projektui

Pasirinkimas tarp GraphQL ir REST priklauso nuo konkrečių jūsų projekto reikalavimų. REST yra gerai nusistovėjęs standartas, tinkamas paprastoms API su nesudėtingais duomenų gavimo reikalavimais. GraphQL siūlo didesnį lankstumą ir efektyvumą, ypač sudėtingoms programoms su dideliais duomenų reikalavimais ir atnaujinimais realiuoju laiku. Atidžiai apsvarstykite kiekvieno požiūrio privalumus ir trūkumus, taip pat šiame vadove aptartus praktinius aspektus, kad priimtumėte pagrįstą sprendimą, kuris užtikrins jūsų projekto sėkmę. Daugelyje šiuolaikinių programų hibridinis požiūris, naudojant tiek REST, tiek GraphQL skirtingoms funkcijoms, gali būti optimaliausias sprendimas.

Galiausiai, geriausia API architektūra yra ta, kuri geriausiai atitinka jūsų naudotojų, kūrėjų komandos ir verslo tikslus.