API چیست؟

دنیای توسعه نرم‌افزار و تکنولوژی پر از مفاهیمی است که در نگاه اول ممکن است کمی پیچیده و ناملموس به نظر برسند، اما نقشی کلیدی در شکل‌دهی و رشد ابزارهای دیجیتال ما دارند. یکی از این مفاهیم مهم، API یا رابط برنامه‌نویسی کاربردی است. وقتی صحبت از API می‌شود، بسیاری از ما یاد ارتباط میان سیستم‌های مختلف و نحوه تبادل داده‌ها در دنیای اینترنت می‌افتیم. اگر تابه‌حال به رزرو بلیط هواپیما از طریق سایت‌های مختلف فکر کرده‌اید، یا با اپلیکیشن‌هایی سر و کار داشته‌اید که اطلاعاتی مثل وضعیت آب‌وهوا را از سرورهای دیگر می‌گیرند، در واقع از API استفاده کرده‌اید؛ حتی اگر خودتان از آن آگاه نبوده باشید. در این مقاله از سایت کداکسپلور با هم در مورد چیستی API، انواع آن و دلایل اهمیتش در فرایند توسعه نرم‌افزار گفتگو می‌کنیم و سعی می‌کنیم نگاهی جذاب و در عین حال کاربردی به مفاهیم مرتبط با آن داشته باشیم.

آنچه در این مقاله می‌خوانید:

• تعریف API و چگونگی عملکرد آن
• بررسی انواع متداول API از جمله REST و SOAP
• اهمیت و نقش کلیدی API در دنیای امروز
• مثال‌های کاربردی از API در زندگی روزمره
• نکات امنیتی مرتبط با API و روش‌های محافظت
• جمع‌بندی و نتیجه‌گیری نهایی

API مخفف عبارت Application Programming Interface است و گاهی در منابع فارسی به آن رابط برنامه‌نویسی کاربردی می‌گویند. برای این‌که درک ساده‌ای از تعریف API داشته باشیم، معمولاً آن را به پیشخدمتی در رستوران تشبیه می‌کنند؛ پیشخدمتی که نقش واسطه میان مشتری و آشپزخانه را بر عهده دارد. در اصل، API روش‌ها و قراردادهایی را فراهم می‌کند که دو نرم‌افزار یا دو بخش از یک نرم‌افزار بتوانند بدون اینکه جزییات داخلی هم را بدانند، با یکدیگر تعامل داشته باشند. هدف اصلی از طراحی API این است که توسعه‌دهندگان بتوانند قابلیت‌ها و امکانات یک نرم‌افزار یا سرویس را در اختیار نرم‌افزار یا سرویس دیگری قرار دهند، بدون اینکه نیاز باشد سازوکارهای درونی را فاش کنند.

برای درک بهتر، تصور کنید در حال ساخت اپلیکیشنی هستید که اطلاعات آب‌وهوایی را نمایش می‌دهد. شما نمی‌خواهید یا نمی‌توانید تمام داده‌های هواشناسی و ایستگاه‌های اندازه‌گیری دمای هوا را خودتان مدیریت کنید. در عوض، از طریق API ارگان‌های مربوطه (مثل سازمان‌های هواشناسی)، داده‌های لازم را درخواست کرده و در اپلیکیشن خود نمایش می‌دهید. این یعنی اپلیکیشن شما (کلاینت) یک درخواست (Request) را از طریق API به سرورهای ارائه‌دهنده داده‌های آب‌وهوا می‌فرستد و پس از دریافت پاسخ (Response) در قالب داده‌های موردنیاز، آن‌ها را به کاربر نمایش می‌دهد.

حال اگر بخواهیم کمی بیشتر وارد جزئیات نحوه کار API شویم، به معماری کلاینت-سرور برمی‌خوریم. در این معماری، نرم‌افزار درخواست‌دهنده (Client) داده یا عملیاتی را طلب می‌کند و سرور (Server) باید طبق آن درخواست پاسخ مناسبی برگرداند. بین این دو بخش، API به شکل یک رابط استاندارد تعریف می‌شود که نحوه فرستادن درخواست و دریافت پاسخ را مشخص می‌کند. این‌که با چه فرمتی درخواست ارسال شود (JSON، XML و…)، چه نشانی‌ (Endpoint) در سرور صدا زده شود، و چه پارامترهایی لازم باشد در این درخواست گنجانده شود، همگی در مستندات (Documentation) مربوط به هر API درج می‌شوند.

بسته به این‌که چه زمانی و چرا یک API طراحی شده باشد، روش‌های مختلفی در پیاده‌سازی آن به کار می‌رود. برای مثال در گذشته سبک SOAP (Simple Object Access Protocol) رایج بود و امروزه REST (Representational State Transfer) به یک روش محبوب تبدیل شده است. SOAP تبادل پیام‌ها را غالباً به شکل XML انجام می‌دهد. درحالی‌که REST بسیار انعطاف‌پذیرتر است و عمدتاً از JSON بهره می‌گیرد، اگرچه XML هم در آن قابل استفاده است. REST رویکردی سبک‌تر دارد و به دلیل سادگی و انعطاف، بیشتر در وب امروزی به چشم می‌خورد.

برای آشنایی بهتر با REST تصور کنید که می‌خواهید یک لیست از محصولات یا کاربران را از سرور دریافت کنید. معمولاً در REST از متدهایی مثل GET، POST، PUT و DELETE استفاده می‌کنیم. فرضاً اگر بخواهید داده‌ای را از سرور بگیرید، از GET و اگر بخواهید داده‌ای را در سمت سرور ذخیره کنید، از POST استفاده خواهید کرد. این متدها در مسیرهایی (Endpoint) که تعریف شده است به کار گرفته می‌شوند و سرور نیز پاسخ موردنظر را در قالب یک فرمت سبک (مثل JSON) برمی‌گرداند.

از آنجا که APIها دریچه ارتباط بین سرویس‌ها هستند، امنیتشان بسیار حیاتی است. سرورها و کلاینت‌ها در این ارتباط در معرض ریسک‌هایی مانند حملات هکری قرار می‌گیرند. برای جلوگیری از این مشکلات، راهکارهایی مثل Authentication (تصدیق هویت)، Authorization (صدور مجوز دسترسی)، استفاده از Token و حتی API Keyها در کنار نظارت دقیق بر ترافیک داده در نظر گرفته می‌شود. اگر وب‌سرویس یا API شما کلید واژه‌ای به‌عنوان API Key منتشر کند، می‌تواند تشخیص دهد کدام کلاینت با چه سطح دسترسی در حال برقراری ارتباط است. علاوه بر این، پایش دقیق درخواست‌ها و استفاده از پروتکل‌های رمزنگاری (مثل HTTPS) هم در افزایش امنیت اثر چشمگیری دارند.

یکی دیگر از مفاهیم رایج در بحث APIها، مفهوم API Gateway است. API Gateway را می‌توان به مثابه درگاهی دانست که مدیریت و کنترل تعداد زیادی از APIها را بر عهده دارد و کارهایی مثل تصدیق هویت کاربران، اعمال محدودیت‌های ترافیکی، ثبت و ضبط لاگ‌ها، مدیریت نسخه‌های مختلف API و حتی کش کردن پاسخ‌ها برای بهبود کارایی را انجام می‌دهد. یک مثال شناخته‌شده آمازون API Gateway است که برای توسعه‌دهندگانی که نیاز به مقیاس‌پذیری بالا در سرویس‌هایشان دارند، امکانات مدیریت درخواست‌های زیاد را فراهم می‌کند.

در کنار این‌ها، امروزه شاهد گسترش GraphQL نیز هستیم که رقیبی برای REST شمرده می‌شود. GraphQL که توسط فیسبوک توسعه یافته، امکان می‌دهد کلاینت دقیقاً تعیین کند چه داده‌ای را می‌خواهد و پاسخ غیرضروری از سوی سرور دریافت نکند. این امر، تبادل داده را بهینه‌تر می‌کند و به کلاینت در تجمیع چندین منبع داده در یک درخواست واحد کمک شایانی می‌نماید.

توسعه، انتشار و مدیریت APIها روندی رو به رشد و مهم در دنیای نرم‌افزار دارد. بسیاری از کسب‌وکارها بخش قابل‌توجهی از درآمد خود را از طریق API ارائه می‌دهند؛ به عبارتی، API به عنوان یک محصول دیجیتال تلقی می‌شود. شرکت‌ها گاه اجازه می‌دهند با پرداخت هزینه‌ای، توسعه‌دهندگان شخص ثالث به داده‌ها و سرویس‌های آن‌ها دسترسی پیدا کنند. این امر به یک «اکوسیستم API» یا «API Economy» منجر شده است؛ جایی که انواع APIها در بازارهای آنلاین (Marketplace) همچون Rapid API لیست می‌شوند و شرکت‌ها یا توسعه‌دهندگان برای ادغام راحت‌تر سرویس‌ها، آن‌ها را خریداری و استفاده می‌کنند.

An API is the user interface for developers. Your job is to make sure it doesn’t suck.

یک API در واقع رابط کاربری برای توسعه‌دهندگان است. وظیفهٔ شما این است که مطمئن شوید این رابط کاربری ناامیدکننده نباشد.

Jeff Atwood

مزایای APIها بی‌شمار است. در سطح کسب‌وکار، سرعت توسعه محصول یا سرویس بالا می‌رود زیرا نیازی نیست همه چیز از صفر کدنویسی شود. برای مثال، یک توسعه‌دهنده وب که می‌خواهد امکان پرداخت آنلاین را در وب‌سایت خود فعال کند، می‌تواند به‌جای پیاده‌سازی سیستم پرداخت از پایه، از API بانک یا درگاه پرداخت الکترونیک استفاده کند. از سوی دیگر، تغییر در یک بخش از سیستم، بدون تغییر در بخش‌های دیگر امکان‌پذیر می‌شود؛‌ چراکه API تنها واسطه‌ای استاندارد را ارائه می‌دهد و تغییرات داخلی هر سیستم تا زمانی که این واسطه حفظ شود، مشکلی در ارتباطات ایجاد نمی‌کند.

با این حال، توسعه و ارائه API خالی از چالش نیست. نکاتی از قبیل طراحی خوب، مستندسازی کامل و جامع، تست و مدیریت خطا و نیز مقیاس‌پذیری باید با دقت مدنظر قرار گیرند. مستندسازی واضح باعث می‌شود توسعه‌دهندگان دیگر بتوانند سریع‌تر طرز استفاده از API شما را فرا بگیرند. علاوه بر این، تست API نیز بسیار مهم است. ابزارهایی مانند Postman یا SoapUI وجود دارند که امکان تست جنبه‌های مختلف عملکردی، امنیتی و کارایی API را به برنامه‌نویسان می‌دهند. انجام تست، آسیب‌پذیری‌های احتمالی را آشکار می‌کند و تضمین می‌کند که عملکرد API در شرایط پرفشار نیز پایدار است.

ممکن است این پرسش مطرح شود که API وب (Web API) دقیقاً چیست و چه فرقی با وب‌سرویس دارد؟ بسیاری اعتقاد دارند تمام وب‌سرویس‌ها API محسوب می‌شوند، اما همه APIها الزاماً وب‌سرویس نیستند. وب‌سرویس‌ها عمدتاً بر بستر HTTP یا پروتکل‌های مشابه عمل می‌کنند، ولی API می‌تواند در محیط‌های محلی، کتابخانه‌های نرم‌افزاری یا حتی سخت‌افزارهای خاص نیز وجود داشته باشد. با این وجود، بسیاری از APIهای کاربردی در توسعه اپلیکیشن‌های مدرن، همان وب‌سرویس‌های RESTful هستند که بیشترین استفاده را در وب دارند.

اکنون که با ماهیت کلی API و انواع آن (SOAP، REST، WebSocket، RPC و غیره) آشنا شدید، خوب است اشاره‌ای هم به بحث تست و مستندسازی داشته باشیم. در مستندسازی، اطلاعاتی مانند فهرست Endpointها، مثال‌هایی از درخواست و پاسخ‌ها، روش احراز هویت، محدودیت سرعت و هرگونه اطلاعات تکمیلی دیگر ارائه می‌شود. مستندسازی کامل، ضمن صرفه‌جویی در زمان توسعه‌دهندگان، خطر سوءتفاهم و رخ دادن خطاهای ناخواسته را کاهش می‌دهد. حتی گاهی ابزارهایی موجودند که این مستندات را به‌صورت خودکار از کد تولید می‌کنند، هرچند معمولاً نیاز به بازنویسی و ساده‌سازی متون برای درک بهتر کاربران تازه‌کار احساس می‌شود.

در نهایت، نقش API در تحول دیجیتال و پیشرفت کسب‌وکارها روزبه‌روز پررنگ‌تر می‌شود. بسیاری از شرکت‌ها از این طریق خدمات جدیدی ارائه می‌دهند یا قابلیت‌های موجود را بهینه می‌کنند. اگر شما هم به دنبال یادگیری برنامه‌نویسی و ورود به دنیای جذاب توسعه نرم‌افزار هستید،‌ قطعاً شناخت خوب و عمیق از APIها یکی از کلیدهای موفقیت محسوب می‌شود؛ چراکه امروزه تقریباً در هر زبان برنامه‌نویسی و در هر حوزه‌ای، ردپای APIها به چشم می‌خورد.

نتیجه‌گیری

API شبیه پلی است که نرم‌افزارها و سرویس‌های مختلف را به هم متصل می‌کند. این اتصال نه‌تنها سرعت توسعه و انتشار سرویس‌های جدید را افزایش می‌دهد، بلکه امکان گسترش و خلاقیت بیش‌تر را برای کسب‌وکارها فراهم می‌سازد. همان‌طور که پیشخدمت در رستوران نقش واسط بین مشتری و آشپزخانه را بر عهده دارد، API هم اجازه می‌دهد تا بدون نیاز به افشای جزییات داخلی، خدمات جدیدی خلق شود.
آیا تجربه‌ای از استفاده یا توسعه API داشته‌اید؟ یا شاید برنامه‌ریزی کرده‌اید که سیستم خودتان را برای دیگران قابل‌استفاده کنید؟ در بخش نظرات با ما به اشتراک بگذارید و اگر تجربه خاصی دارید، حتماً بگویید چه چالش‌ها و راهکارهایی را پیش روی خود دیده‌اید. اشتراک‌گذاری تجربیات می‌تواند پنجره‌های تازه‌ای از ایده‌ها و راه‌حل‌ها را پیش روی دیگر خوانندگان نیز باز کند.