REST (Representational State Transfer) ist ein Architekturstil, der von Roy Fielding in seiner Doktorarbeit entwickelt wurde, um eine Reihe von Einschränkungen und Designprinzipien für die Erstellung skalierbarer, effizienter und flexibler Webdienste zu skizzieren. REST-APIs (Application Programming Interfaces) sind Webdienste, die der REST-Architektur folgen und hauptsächlich über das HTTP-Protokoll kommunizieren. Diese APIs arbeiten mit Ressourcen, die durch URLs dargestellt werden, und bieten eine standardisierte Möglichkeit, auf Daten zwischen Clients und Servern zuzugreifen und diese zu bearbeiten. Die Beliebtheit von REST-APIs lässt sich auf ihre Einfachheit, Interoperabilität und Leistung zurückführen.
Durch die Befolgung der REST-Prinzipien können Entwickler Webdienste erstellen, die verschiedene Clients wie Webbrowser, mobile Anwendungen oder andere Systeme problemlos nutzen können. Um optimale Leistung und Skalierbarkeit sicherzustellen, müssen Entwickler die sechs grundlegenden Regeln oder Einschränkungen von REST-APIs verstehen. In diesem Artikel werden wir jede dieser Regeln im Detail besprechen und verstehen, wie man sie anwendet, um eine effektive und effiziente Webanwendungsarchitektur zu erreichen.
Regel 1: Staatenlose Kommunikation
Eine der wichtigsten Regeln in der REST-Architektur ist, dass die Kommunikation zwischen Client und Server zustandslos sein muss. Dies bedeutet, dass jede Anfrage eines Clients an einen Server alle Informationen enthalten sollte, die der Server benötigt, um den angeforderten Vorgang auszuführen, ohne sich auf gespeicherte Informationen aus früheren Interaktionen zu verlassen. Zustandslose Kommunikation hat mehrere Vorteile, die sie zu einem wesentlichen Bestandteil des RESTful-API-Designs machen:
- Skalierbarkeit: Da der Server den Clientstatus zwischen Anfragen nicht aufrechterhalten muss, kann er mehr gleichzeitige Benutzer verarbeiten und sich schnell an eine erhöhte Nachfrage anpassen.
- Robustheit: Zustandslose Anfragen minimieren die Auswirkungen von Serverausfällen auf Clients, da keine Notwendigkeit besteht, verlorene Kontextinformationen neu zu erstellen oder wiederherzustellen. Clients können dieselbe Anfrage einfach erneut versuchen, ohne sich Gedanken über Abhängigkeiten zu früheren Interaktionen machen zu müssen.
- Effizienz: Durch die Vermeidung einer ressourcenintensiven Statusverwaltung führt die zustandslose Kommunikation zu einer effizienteren Nutzung der Serverressourcen und verbessert die Latenz und Leistung der API.
Um zustandslose Kommunikation in Ihren REST-APIs sicherzustellen, befolgen Sie diese Richtlinien:
- Fügen Sie in jede API-Anfrage alle erforderlichen Informationen ein, z. B. Authentifizierungstoken, Identifikatoren und Datennutzlasten, damit der Server die Anfrage unabhängig verarbeiten kann.
- Vermeiden Sie es, den clientspezifischen Status auf dem Server zu speichern. Nutzen Sie den clientseitigen Speicher für alle Sitzungsverwaltungsanforderungen.
- Minimieren Sie Abhängigkeiten zwischen Anfragen, um die Fehlertoleranz zu verbessern und die Client-Implementierung zu vereinfachen.
Regel 2: Cachefähigkeit und mehrschichtiges System
Cachefähigkeit und mehrschichtige Systeme sind zwei miteinander verbundene Konzepte, die zu einem effektiven und effizienten RESTful-API-Design beitragen.
Cachefähigkeit
REST-APIs müssen das Zwischenspeichern von Antworten erleichtern, um die Leistung zu verbessern. Durch das Zwischenspeichern von Antwortdaten können Clients die Latenz nachfolgender Anfragen reduzieren, die Belastung der Server minimieren und den Datenverkehr im Netzwerk verringern. So unterstützen Sie die Cachefähigkeit:
- Fügen Sie Cache-bezogene HTTP-Header wie Cache-Control, Expires und ETag in die API-Antworten ein.
- Stellen Sie sicher, dass Ressourcen eine eindeutige und konsistente URL haben, wodurch die Wahrscheinlichkeit doppelter Einträge im Cache des Clients verringert wird.
Schichtsystem
Die mehrschichtige Systemarchitektur unterteilt Belange in verschiedene Schichten, wie z. B. die Benutzeroberfläche, die Geschäftslogik und die Datenzugriffsschichten in einer typischen N-Tier-Webanwendung. In REST-APIs kann die Implementierung eines mehrschichtigen Systems die Cachefähigkeit, Sicherheit und Verwaltbarkeit verbessern:
- Verbesserte Cache-Fähigkeit: Durch die Trennung der Caching-Ebene von der Anwendungslogik können Entwickler das Caching-Verhalten optimieren, um seine Vorteile zu maximieren.
- Erhöhte Sicherheit: Schichten können Sicherheitsmechanismen kapseln, was eine bessere Kontrolle über den Zugriff ermöglicht und eine solide Trennung der Verantwortlichkeiten gewährleistet.
- Bessere Verwaltbarkeit: Durch die Organisation und Entkopplung von Komponenten vereinfachen mehrschichtige Systeme die Wartung, das Debugging und die Weiterentwicklung der API. Erwägen Sie beim Entwerfen Ihrer REST-APIs die Integration einer mehrschichtigen Systemarchitektur, um diese Vorteile neben der richtigen Caching-Unterstützung zu nutzen.
Denken Sie daran, die Auswirkungen zusätzlicher Ebenen auf die Leistung zu bewerten und ein Gleichgewicht zwischen Leistung, Organisation und Benutzerfreundlichkeit zu finden.
Regel 3: Verwendung von Standardmethoden und einheitlicher Schnittstelle
Einer der entscheidenden Aspekte des RESTful-API-Designs ist die Einhaltung einer einheitlichen Schnittstelle. Dies beinhaltet die Verwendung konsistenter Konventionen und Standard-HTTP-Methoden zur Verarbeitung von API-Anfragen. Durch die Ausrichtung auf diese Standards können Entwickler die Komplexität der Implementierung und Wartung von APIs erheblich reduzieren. REST-APIs sollten die folgenden Standard-HTTP-Methoden für verschiedene Aktionen nutzen:
-
GET: Ruft eine Ressource oder eine Sammlung von Ressourcen ab. -
POST: Erstellt eine neue Ressource oder sendet Daten zur Verarbeitung. -
PUT: Aktualisiert eine vorhandene Ressource vollständig, indem sie durch neue Daten ersetzt wird. -
PATCH: Aktualisiert eine Ressource teilweise mit bestimmten Änderungen. -
DELETE: Entfernt eine Ressource.
Diese Standardmethoden verstehen jeden Vorgang klar und fördern die Interoperabilität zwischen Clients und Servern. Für einen zuverlässigen und konsistenten Betrieb ist es wichtig, für jede Aktion die richtige Methode sicherzustellen. Darüber hinaus optimiert eine einheitliche Schnittstelle die Fehler- und Statuscodebehandlung und stellt sicher, dass Kunden klares und konsistentes Feedback erhalten. Beim Erstellen von RESTful-APIs ist es wichtig, genaue und informative HTTP-Statuscodes zurückzugeben, wie zum Beispiel:
- 2xx – Erfolg: Die Anfrage wurde erfolgreich empfangen, verstanden und akzeptiert.
- 3xx – Umleitung: Die Anfrage muss weitere Aktionen ausführen, um die Anfrage abzuschließen.
- 4xx – Client-Fehler: Die Anfrage hat eine fehlerhafte Syntax oder kann nicht erfüllt werden.
- 5xx – Serverfehler: Der Server konnte eine scheinbar gültige Anfrage nicht erfüllen.
Diese Statuscodes zeigen deutlich das Ergebnis einer Anfrage an und ermöglichen Kunden eine reibungslose Bearbeitung von Fehlern und Erfolgsfällen.
Regel 4: HATEOAS – Hypermedia als Engine des Anwendungsstatus
HATEOAS (Hypermedia as the Engine of Application State) ist eine wichtige Einschränkung im RESTful-API-Design und stellt sicher, dass Ressourcen über Hypermedia-Links miteinander verbunden sind. Indem Kunden die Navigation durch die API über diese Links ermöglichen, wird es einfacher, verfügbare Ressourcen und Aktionen zu verstehen und zu entdecken. Die Implementierung von HATEOAS in Ihrer REST-API hat mehrere Vorteile:
- Selbstbeschreibend: Hypermedia-Links innerhalb von Ressourcen bieten aussagekräftigen Kontext und leiten Kunden bei der Interaktion mit Ressourcen und den möglichen Aktionen.
- Bessere Auffindbarkeit: Durch die Einbindung von Links in API-Antworten können Clients verwandte Ressourcen und Aktionen entdecken, ohne dass hartcodierte URLs erforderlich sind, wodurch die Kopplung zwischen Clients und APIs verringert wird.
- Verbesserte Erweiterbarkeit: Hypermedia-gesteuerte APIs sind flexibler, da neue Ressourcen und Aktionen hinzugefügt werden können, ohne dass bestehende Clients beschädigt werden, was die Weiterentwicklung der API im Laufe der Zeit erleichtert.
Um HATEOAS in Ihre REST-API zu integrieren, fügen Sie relevante Hypermedia-Links in Ressourcendarstellungen ein und verwenden Sie standardisierte Medientypen, um Linkbeziehungen zu vermitteln. Links können beispielsweise mithilfe der Eigenschaft _links wie folgt in JSON- Nutzlasten eingebettet werden:
{
„orderId“: 12345,
„totalAmount“: 99,99,
„_links“: {
„selbst“: {
„href“: „https://api.example.com/orders/12345“
},
"Kunde": {
„href“: „https://api.example.com/customers/54321“
}
}
}
Durch die ordnungsgemäße Implementierung von HATEOAS wird Ihre REST-API dynamischer, sodass Kunden verfügbare Ressourcen und Aktionen erkunden und mit ihnen interagieren können, ohne dass umfangreiche Vorkenntnisse erforderlich sind.
Regel 5: Unterstützung für Code-on-Demand
Code-on-Demand ist eine optionale Einschränkung von REST-APIs, die es Servern ermöglicht, Anwendungslogik zum Ausführen bestimmter Aktionen für Ressourcen bereitzustellen. Obwohl es nicht immer anwendbar ist, ermöglicht es in bestimmten Szenarien eine größere Flexibilität und Erweiterbarkeit. Der Hauptvorteil von Code-on-Demand besteht in der Möglichkeit, ausführbaren Code vom Server zum Client zu übertragen, sodass Clients diesen Code ausführen und angeforderte Aktionen ausführen können. Dies kann den Umfang der auf der Clientseite erforderlichen Hardcodierung reduzieren und dazu beitragen, die Funktionalität einer API zu erweitern, ohne dass umfangreiche Aktualisierungen für Clients erforderlich sind. Zu den häufigsten Anwendungsfällen für Code-on-Demand gehören:
- Bereitstellung einer clientseitigen Validierungslogik für Eingabefelder in einem Formular.
- Laden einer benutzerdefinierten Logik zum Transformieren oder Verarbeiten der vom Server abgerufenen Daten.
- Dynamische Aktualisierung von Benutzeroberflächen basierend auf servergesteuerter Logik.
Um Code-on-Demand zu implementieren, sollten Sie die Verwendung einer beliebten clientseitigen Skriptsprache wie JavaScript oder TypeScript in Betracht ziehen. Der Code kann als Teil einer API-Antwort bereitgestellt, in eine Webseite eingebettet oder als externes Skript geladen werden. Während Code-on-Demand zusätzliche Flexibilität bieten kann, birgt es auch potenzielle Sicherheitsrisiken und erhöht die Komplexität von Client-Implementierungen. Daher sollte es mit Bedacht und in Situationen eingesetzt werden, in denen seine Vorteile die potenziellen Nachteile überwiegen.
Das Verständnis und die Anwendung der sechs Grundregeln von REST-APIs sind für die Entwicklung effizienter, skalierbarer und leistungsstarker Webanwendungsarchitekturen unerlässlich. Durch die Einhaltung dieser Best Practices wird sichergestellt, dass Ihre APIs einfach zu verwenden, zu warten und zu erweitern sind.
Regel 6: Klare und konsistente Namenskonventionen
Die Anwendung klarer und konsistenter Namenskonventionen ist entscheidend, um REST-APIs für Entwickler leicht verständlich und navigierbar zu machen. Inkonsistente Namenskonventionen können Kunden verwirren und die Lernkurve für die Verwendung einer API verlängern. Die Einhaltung etablierter Regeln und Muster macht RESTful-APIs vorhersehbar, was zu einer schnelleren Entwicklung und einer breiten Akzeptanz führt.
Hier sind einige wichtige Richtlinien, die Sie beim Entwerfen der Namenskonventionen Ihrer REST-API befolgen sollten:
- Verwenden Sie Ressourcensubstantive: Konzentrieren Sie sich auf die von Ihnen bereitgestellten Ressourcen und ihre Beziehungen und nicht auf bestimmte Aktionen. Verwenden Sie Substantive im Plural (z. B. /products, /users), um Ressourcensammlungen darzustellen, und vermeiden Sie die Verwendung von Verben (z. B. /getProducts, /createUser).
- Halten Sie URLs einfach und vorhersehbar: Entwerfen Sie intuitive und für Kunden leicht verständliche URLs, indem Sie eine Hierarchie von Ressourcen verwenden, um Beziehungen auszudrücken (z. B. /users/{id}/orders).
Zusätzlich zu diesen Grundlagen gibt es mehrere Best Practices, um konsistente Namenskonventionen sicherzustellen:
- Verwenden Sie Kleinbuchstaben: Sorgen Sie dafür, dass Ihre API die Groß-/Kleinschreibung nicht berücksichtigt, indem Sie in Ressourcennamen und -attributen Kleinbuchstaben verwenden. Dies verringert die Fehlerwahrscheinlichkeit und erleichtert das Lesen und Schreiben der URLs.
- Ressourcen ggf. verschachteln: Wenn Ressourcen eine Eltern-Kind-Beziehung haben, spiegeln Sie diese Verschachtelung in der URL-Struktur durch Schrägstriche wider (z. B. /users/{id}/orders).
- Verwenden Sie Bindestriche, um Wörter zu trennen: Verwenden Sie in Ressourcennamen und -attributen Bindestriche (-), um die Lesbarkeit durch die Trennung von Wörtern zu verbessern (z. B. /product-categories).
- Vermeiden Sie unnötige Abkürzungen: Verwenden Sie klare und aussagekräftige Namen für Ressourcen und deren Attribute. Kurze, mehrdeutige Namen können Entwickler, die Ihre API verwenden, verwirren und die Lernkurve verlängern.
Indem Sie diese Richtlinien befolgen, können Sie eine REST-API erstellen, die leicht zu verstehen und zu navigieren ist, um eine positive Entwicklererfahrung zu gewährleisten und die Akzeptanz zu fördern.
Anwenden von RESTful-API-Regeln auf AppMaster Plattform
Bei AppMaster wissen wir, wie wichtig es ist, beim Erstellen von Web-, Mobil- und Backend-Anwendungen die Best Practices des REST-API-Designs einzuhalten. Unsere No-Code- Plattform ermöglicht es Kunden, hoch skalierbare und effiziente Anwendungen zu generieren, indem sie die sechs Regeln der REST-APIs befolgen. Dadurch können Kunden leistungsstarke Anwendungen erstellen , die Entwicklungszeit verkürzen und technische Schulden eliminieren.
So werden die RESTful-API-Regeln innerhalb der AppMaster Plattform angewendet:
- Zustandslose Kommunikation: AppMaster fördert zustandslose Kommunikation, indem es sicherstellt, dass endpoints, die aus Kundenentwürfen generiert werden, unabhängig von jeglichem Clientkontext sind. Dies erleichtert die Skalierung des Webservices und die Bewältigung steigender Anfragen.
- Cachefähigkeit und mehrschichtiges System: AppMaster fördert die Cachefähigkeit und einen mehrschichtigen Ansatz für die Systemarchitektur, indem es Clients die Verwendung von Caching-Mechanismen ermöglicht. Dies führt zu einer optimierten Leistung und einer geringeren Belastung des Servers.
- Verwendung von Standardmethoden und einheitlicher Schnittstelle: AppMaster hält sich bei der Generierung von endpoints an die Grundsätze einheitlicher Schnittstellen und Standard-HTTP-Methoden. Dies erleichtert Entwicklern das Verständnis der generierten APIs und verringert die Komplexität der Integration.
- HATEOAS – Hypermedia als Engine des Anwendungszustands: AppMaster integriert HATEOAS-Prinzipien bei der Generierung von Anwendungen und stellt so sicher, dass Ressourcen durch Links miteinander verbunden sind. Dadurch können Kunden problemlos zwischen Ressourcen navigieren und die API nach Bedarf erweitern.
- Unterstützung für Code-on-Demand: Durch das Angebot eines Business+-Abonnements, das es Kunden ermöglicht, kompilierte Anwendungen abzurufen, oder sogar eines Enterprise-Abonnements mit Zugriff auf den Quellcode unterstützt AppMaster Code-on-Demand. Dies ermöglicht es Kunden, Anwendungen bei Bedarf vor Ort zu hosten.
- Klare und konsistente Namenskonventionen: AppMaster fördert klare und konsistente Namenskonventionen im Anwendungsgenerierungsprozess, sodass Entwickler die API mühelos verstehen und darin navigieren können. Dies trägt zu einer verbesserten Entwicklererfahrung und einer schnelleren Entwicklungszeit bei.
Die Einhaltung der sechs Regeln der REST-APIs ist für die Erstellung skalierbarer und effizienter Webanwendungen unerlässlich. Das Engagement von AppMaster für diese Best Practices hilft Kunden, leistungsstarke und wartbare Anwendungen zu entwickeln und gleichzeitig einen Vorsprung im heutigen Wettbewerbsmarkt zu wahren. Mit einer intuitiven und leistungsstarken no-code Plattform ermöglicht AppMaster Unternehmen, ihren Anwendungsentwicklungsprozess ohne Einbußen bei Qualität oder Leistung zu optimieren.
