فصل چهارم

(API (Application Programming Interfaces

در حوزه توسعه وب، درک رابط های برنامه نویسی کاربردی (API) برای استفاده از پتانسیل کامل جاوا اسکریپت بسیار مهم است. API ها به عنوان پل عمل می کنند و برنامه های وب شما را قادر می سازند تا با سایر برنامه ها، سرویس های وب و سیستم عامل ها تعامل داشته باشند. آنها به عنوان ابزاری عمل می کنند که به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا بر اساس عملکرد موجود بدون نیاز به اختراع مجدد چرخ برای هر پروژه جدید، کار کنند.

API ها چیست؟

API ها یا Application Programming Interfaces مجموعه ای از پروتکل ها، ابزارها و تعاریف هستند که به نرم افزارهای مختلف اجازه می دهند تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. آنها توسعه دهندگان را قادر می سازند تا به عملکردهای داخل یا خارج از محیط خود دسترسی داشته باشند بدون اینکه نیازی به درک یا بازسازی آنها از ابتدا داشته باشند. این شبیه به استفاده از اجزای آماده در ساخت و ساز است که به طور قابل توجهی روند ساخت سازه های پیچیده را ساده می کند.

انواع API ها

API ها را می توان بر اساس در دسترس بودن، سطح دسترسی و دامنه عملکردشان دسته بندی کرد. چهار نوع اصلی وب API عبارتند از:

APIهای باز (Public API): اینها برای هر توسعه‌دهنده‌ای برای استفاده با حداقل محدودیت در دسترس هستند. ممکن است رایگان باشند یا نیاز به اشتراک داشته باشند. APIهای باز برای به اشتراک گذاری داده ها و خدمات با جامعه توسعه دهندگان گسترده تر هستند، اما معمولاً دسترسی محدودی به منابع برای اطمینان از امنیت و مدیریت بار ارائه می دهند.

API های شریک (Partner APIs): همانطور که از نام آن پیداست، API های شریک در معرض شرکای تجاری استراتژیک قرار دارند. آنها به حقوق و مجوزهای خاصی برای دسترسی و ارائه یک محیط کنترل شده برای به اشتراک گذاری داده ها و عملکردهای حساس یا ارزشمندتر نیاز دارند.

APIهای داخلی (Private API): این APIها که برای استفاده در یک سازمان طراحی شده اند، عملیات را با امکان برقراری ارتباط سیستم ها یا برنامه های مختلف در یک سازمان با یکدیگر ساده می کنند. آنها در معرض عموم قرار نمی گیرند و سطح بالایی از امنیت و کنترل را تضمین می کنند.

API های ترکیبی (Composite APIs): ترکیبی از API های مختلف هستند که برای انجام یک کار یا حل یک مشکل پیچیده با هم کار می کنند. APIهای ترکیبی به توسعه‌دهنده اجازه می‌دهند تا چندین تماس API را در یک تماس جمع کند، بار سرور را کاهش دهد، کد مشتری را ساده‌تر کند و عملکرد برنامه را بهبود بخشد.

معماری API

چشم انداز دیجیتال مملو از مجموعه ای از رابط های برنامه نویسی کاربردی (API) است که هر کدام به عنوان مجرای حیاتی برای تعامل یکپارچه بین سیستم های نرم افزاری متفاوت عمل می کنند. APIها ستون فقرات توسعه نرم‌افزار مدرن هستند و قابلیت‌هایی را از بازیابی ساده داده تا اجرای فرآیندهای تجاری پیچیده را ممکن می‌سازند. همانطور که ما در دنیای گسترده API ها کاوش می کنیم، درک انواع و تفاوت های معماری آنها برای ایجاد برنامه های کاربردی قوی و کارآمد بسیار مهم است. بیایید معماری های متنوع API و ویژگی های منحصر به فرد آنها را بررسی کنیم و دانش خود را فراتر از اصول اولیه غنی کنیم.

معماری یک API نحوه برقراری ارتباط، سطح امنیتی که ارائه می دهد، کارایی آن در مدیریت داده ها و سهولت یکپارچه سازی آن را تعیین می کند. از REST و SOAP پرکاربرد گرفته تا GraphQL و gRPC تخصصی، هر معماری جای خود را در جعبه ابزار توسعه دهنده دارد.

SOAP) Simple Object Access Protocol)

SOAP یا Simple Object Access Protocol سنگ بنای دنیای معماری های API است که برای اطمینان از قابلیت همکاری و تبادل یکپارچه داده در سیستم های مختلف طراحی شده است. SOAP با رعایت مجموعه ای از قوانین جهانی، تعامل قابل اعتماد بین برنامه های کاربردی سرویس گیرنده و سرور را بدون توجه به پشته فناوری زیربنایی آنها تسهیل می کند. در اینجا، ما به نکات ضروری SOAP می پردازیم، ویژگی های آن، موارد استفاده، و تعادل مزایا و معایب آن را برجسته می کنیم.

SOAP بر اساس یک اصل اساسی کار می کند که امکان برقراری ارتباط پایدار بین برنامه های توسعه یافته با زبان ها و پلتفرم های مختلف را فراهم می کند. این پروتکل از پیام‌های مبتنی بر XML که در پاکت‌ها پیچیده شده‌اند برای انتقال اطلاعات درخواست و پاسخ بین کلاینت و سرور استفاده می‌کند. ساختار یک پیام SOAP معمولاً شامل دو بخش اصلی است: هدر که حاوی ابرداده در مورد پیام است و بدنه که داده‌های درخواست یا پاسخ واقعی را در خود نگه می‌دارد.

ویژگی های کلیدی SOAP

مبتنی بر XML: پیام های SOAP در XML ساخته می شوند، یک زبان نشانه گذاری همه کاره که تضمین می کند پیام ها در سیستم های مختلف قابل درک هستند.

پهنای باند فشرده: به دلیل ساختار دقیق پیام، SOAP پهنای باند بیشتری را در مقایسه با سایر سبک‌های API مصرف می‌کند و داده‌های گسترده‌ای را در پیام‌های خود جای می‌دهد.

ناسازگاری با REST :REST و SOAP سبک های معماری متفاوتی هستند که هر کدام رویکرد منحصر به فرد خود را در طراحی و تعامل API دارند. استانداردها و ساختارهای SOAP با اصول RESTful همخوانی ندارند.

چه زمانی از SOAP استفاده کنیم؟

SOAP در سناریوهایی که سطوح بالایی از امنیت، قابلیت اطمینان و ارتباطات رسمی را می طلبد می درخشد. مناسب بودن آن به برنامه های مختلف گسترش می یابد:

عملیات همزمان: ایده آل برای برنامه هایی که نیاز به تبادل داده های قابل اعتماد و پردازش بلادرنگ دارند.

ارتباطات رسمی: زمانی که قالب‌های پیام از پیش تعریف‌شده و سخت‌گیرانه برای مبادلات سرور و مشتری ضروری باشد.

عملیات Stateful: SOAP از برنامه هایی پشتیبانی می کند که نیاز به حفظ متن یا حالت در چندین درخواست دارند.

نمونه ای از SOAP API

یک مثال پیام SOAP ساختار آن را نشان می‌دهد، از جمله یک اعلان فضای نام، سرصفحه‌های ابرداده و بدنه حاوی درخواست.

<?xml version=”1.0″?>

<soap:Envelope xmlns:soap=”https://www.example.com/soap-envelope/” soap:encodingStyle=”http://www.example.com/soap-encoding”>

<soap:Header>

<m:Trans xmlns:m=”https://www.example.com/transaction/” soap:mustUnderstand=”1″>bcd</m:Trans>

</soap:Header>

<soap:Body>

<m:GetEmployee xmlns:m=”https://www.example.com/prices”>

<m:EName>Joe</m:EName>

</m:GetEmployee>

</soap:Body>

</soap:Envelope>

مزایا و معایب SOAP

مزایا:

یکپارچه سازی WSDL: از زبان توصیف خدمات وب (WSDL) برای مستندسازی دقیق خدمات وب، افزایش مصرف و توسعه API استفاده می کند.

توسعه پذیر: سازگار با افزونه های متعدد (مانند WS-Security، WS-Federation)، ایجاد برنامه های کاربردی بسیار کاربردی و ایمن را تسهیل می کند.

Protocol Agnostic: روی چندین پروتکل حمل و نقل (HTTP، SMTP، TCP) کار می کند و آن را برای موارد استفاده مختلف همه کاره می کند.

معایب:

سربار عملکرد: استفاده از XML برای انتقال داده ها به دلیل ماهیت پرمخاطب آن، نگرانی های عملکردی را ایجاد می کند.

نحو پیچیده: اتکای SOAP به XML و نحو پیچیده آن می‌تواند استخراج داده‌ها را پیچیده و زمان‌بندی توسعه را طولانی کند.

بی‌طرفی پروتکل، ویژگی‌های امنیتی و پشتیبانی از قابلیت اطمینان تراکنشی SOAP، آن را به گزینه‌ای قوی برای برنامه‌های کاربردی در سطح سازمانی تبدیل می‌کند که در آن این ویژگی‌ها بسیار مهم هستند. با این حال، سربار عملکرد و پیچیدگی نحوی آن نشان می‌دهد که قبل از پذیرش، به‌ویژه برای برنامه‌هایی که کارایی و سادگی در آن‌ها اهمیت دارد، به دقت توجه شود. SOAP یک معماری API محوری باقی می‌ماند که تعادلی بین عملکرد جامع و الزامات یکپارچه‌سازی سیستم پیچیده را در بر می‌گیرد.

REST) Representational State Transfer)

REST، مخفف Representational State Transfer، یک رویکرد معماری متمایز را برای طراحی API اتخاذ می کند. این الگویی است که به طور گسترده در برنامه های کاربردی وب مدرن استفاده می شود و روشی انعطاف پذیر و کارآمد برای مدیریت اجزای مختلف برنامه مانند فایل ها، اشیاء و رسانه ها ارائه می دهد. API های REST عملکرد را بر روی HTTP تسهیل می کنند و از افعال HTTP مانند GET و POST برای پشتیبانی از قابلیت همکاری در سراسر وب استفاده می کنند و آنها را به انتخابی ارجح برای بسیاری از توسعه دهندگان تبدیل می کند.

موارد استفاده ایده آل برای REST

REST ارزش خود را در سناریوهایی ثابت می کند که پهنای باند محدود است، عملیات بدون حالت مورد نیاز است، کش بسیار مهم است، و سرعت توسعه ضروری است:

پهنای باند محدود: اگر با محدودیت‌های پهنای باند کار می‌کنید، فرمت تبادل داده سبک REST (معمولاً JSON) بسیار کارآمدتر از XML پرمخاطب مورد استفاده در پیام‌های SOAP است.

عملیات بدون حالت: REST برای ارتباطات بدون حالت طراحی شده است، و برای تراکنش هایی که نیازی به یادآوری تعاملات قبلی از سوی سرور ندارند، مناسب است.

حجم بالای درخواست ها: امکان ذخیره درخواست ها با REST نیاز به تماس های مکرر باطن را کاهش می دهد و عملکرد و سرعت توسعه را افزایش می دهد.

سادگی و سرعت در توسعه: رویکرد ساده REST و نگاشت مستقیم به افعال HTTP، فرآیند کدگذاری را ساده می‌کند و چرخه‌های توسعه سریع‌تر را ممکن می‌سازد.

مزایا و معایب REST:

مزایا:

معایب:

روش های REST API و ساختار درخواست

هر درخواست REST شامل چهار بخش اساسی است: یک روش HTTP، یک نقطه پایانی، هدرها و یک بدنه.

یک روش HTTP توصیف می کند که با یک منبع چه کاری باید انجام شود. چهار روش اساسی وجود دارد که عملیات CRUD نیز نامیده می شود:

POST برای ایجاد یک منبع پست کنید،

Get دریافت یک منبع،

PUT قرار دادن برای به روز رسانی یک منبع، و

DELETE برای حذف یک منبع.

یک نقطه پایانی (Endpoint) حاوی یک شناسه منبع یکنواخت (URI) است که نشان می دهد کجا و چگونه منبع را در اینترنت پیدا کنید. متداول ترین نوع URI یک مکان منبع منحصر به فرد (URL) است که به عنوان یک آدرس وب کامل عمل می کند.

هدرها (Headers) اطلاعات مربوط به مشتری و سرور را ذخیره می کنند. به طور عمده، هدرها داده‌های احراز هویت را ارائه می‌کنند – مانند یک کلید API، نام یا آدرس IP رایانه‌ای که سرور در آن نصب شده است، و اطلاعات مربوط به فرمت پاسخ.

یک بدنه (Body) برای انتقال اطلاعات اضافی به سرور استفاده می شود. به عنوان مثال، ممکن است بخشی از داده باشد که می خواهید اضافه یا جایگزین کنید.

ساختار پاسخ REST

در پاسخ، سرور نه خود منبع مورد نظر، بلکه نمایش آن را می فرستد – یک توصیف قابل خواندن توسط ماشین از وضعیت فعلی آن. یک منبع را می توان در قالب های مختلف نشان داد، اما محبوب ترین آنها XML و JSON هستند.

هر زمان که مرتبط باشد، یک سرور در پاسخ، هایپرلینک ها یا ابررسانه هایی را که به منابع مرتبط دیگر پیوند می دهند، شامل می شود. به این ترتیب، سرور دستورالعمل هایی را در مورد کارهای بعدی که مشتری می تواند انجام دهد و درخواست های بعدی را ارائه می دهد.

نمونه ای از تماس REST API

سناریویی را در نظر بگیرید که در آن باید جزئیات یک کاربر را با استفاده از REST API فچ (فچ کردن) کنید. عملیات را می توان به صورت زیر ساختار داد:

Request:

GET https://api.example.com/users?name=JohnDoe

Response:

{

“name”: “John Doe”,

“location”: “New York”,

“title”: “Software Developer”,

“joinYear”: 2015

}

این مثال یک تماس REST API را نشان می‌دهد که در آن مشتری جزئیات کاربر را با یک درخواست GET درخواست می‌کند و سرور با اطلاعات کاربر در قالب JSON پاسخ می‌دهد.

REST در مقابل SOAP: ملاحظات عملکرد

REST اغلب از نظر سرعت و کارایی از SOAP پیشی می‌گیرد، زیرا ماهیت کمتر دست و پا گیر آن، اتکا به JSON (که معمولاً سبک‌تر از XML است) و توانایی آن در کش کردن داده‌ها. SOAP با مشخصات سختگیرانه و ویژگی های امنیتی خود، ذاتاً پیچیده تر و پرمخاطب تر است که منجر به استفاده از پهنای باند بیشتر و عملکرد کندتر در سناریوهایی می شود که REST می تواند کافی باشد.

به طور خلاصه، APIهای REST یک رویکرد انعطاف‌پذیر، کارآمد و توسعه‌دهنده را برای ساخت سرویس‌های وب ارائه می‌کنند، به خصوص زمانی که عملکرد، سادگی و سرعت بسیار مهم هستند. توانایی آنها برای کار بر روی HTTP، پشتیبانی از فرمت های مختلف داده، و ارتباطات بدون حالت، آنها را برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی وب مناسب می کند. با این حال، درک زمان و مکان استفاده از REST، بر خلاف معماری های دیگر مانند SOAP، کلیدی برای استفاده از پتانسیل کامل آن است.

gRPC) Google Remote Procedure Call)

تماس رویه از راه دور (RPC) چیست؟

RPC یا Remote Procedure Call یک ارتباط بین فرایندی است که در آن یک برنامه کامپیوتری رویه ای (عملکرد یا روش) را برای اجرا در فضای آدرسی متفاوت از فضای خود فراخوانی می کند. RPC این توهم را به کلاینت می دهد که یک متد محلی را فراخوانی می کند، اما در واقع، متدی را در یک ماشین راه دور فراخوانی می کند که وظایف لایه شبکه را انتزاع می کند. RPC از یک پروتکل درخواست-پاسخ (مدل کلاینت-سرور) پیروی می کند. شکل زیر چرخه عمر RPC را نشان می دهد.

پیاده سازی های مختلفی از RPC ها وجود دارد. آن ها هستند:

1. gRPC (Google)

2. Thrift (فیس بوک)

3. Finagle (توئیتر)

شناخته شده ترین فریم ورکی که یک RPC می سازد gRPC است. gRPC مانند Docker و Kubernetes بخشی از Cloud Native Computing Foundation است. RPC مخفف فراخوانی روش از راه دور است.

پشتیبانی از چهار نوع روش خدمات:

Unary RPC که در آن مشتری یک درخواست واحد را به سرور ارسال می کند و یک پاسخ را دریافت می کند.

Server Stream RPC که در آن مشتری درخواستی را به سرور ارسال می کند و جریانی از پاسخ ها را دریافت می کند.

Client Stream RPC که در آن مشتری یک سری پیام را به سرور ارسال می کند، که سپس یک پاسخ را برمی گرداند.

Bidirectional RPC که در آن هر دو طرف جریانی از پیام ها را به یکدیگر ارسال می کنند.

gRPC، مخفف Google Remote Procedure Call، یک پروتکل ارتباطی منبع باز است که توسط Google توسعه یافته است. این طراحی شده است تا ارتباط کارآمد و کم تأخیر بین خدمات در یک سیستم توزیع شده را امکان پذیر کند. gRPC از HTTP/2 برای انتقال، (Protocol Buffers (protobufs به عنوان زبان توصیف رابط خود استفاده می‌کند و ویژگی‌هایی مانند احراز هویت، تعادل بار و غیره را ارائه می‌دهد. این به ویژه برای معماری های میکروسرویس که در آن عملکرد و مقیاس پذیری بسیار مهم است، مناسب است.

اصول اصلی gRPC

بر اساس HTTP/2: gRPC از HTTP/2 برای انتقال استفاده می‌کند که امکان جریان‌های چندگانه را در یک اتصال واحد فراهم می‌کند. این امر منجر به کاهش تاخیر و افزایش کارایی در ارتباط بین سرویس ها می شود.

بافرهای پروتکل: gRPC از بافرهای پروتکل استفاده می‌کند، یک مکانیسم خنثی برای زبان، خنثی از پلتفرم، و قابل توسعه برای سریال‌سازی داده‌های ساخت‌یافته. این انتخاب از نظر کارایی و سادگی نسبت به JSON یا XML که معمولاً در API های RESTful استفاده می شوند، مزایایی را ارائه می دهد.

قراردادهای قوی تایپ شده: با gRPC، قراردادهای خدمات با استفاده از فایل های .proto تعریف می شوند. این یک سطح API با تایپ قوی را تضمین می کند که در آن ساختار داده ها و قابلیت های سرویس به وضوح مشخص شده است.

gRPC یک انتخاب ایده آل در سناریوهایی است که:

تأخیر کم و توان عملیاتی بالا مورد نیاز است: استفاده از HTTP/2 و بافرهای پروتکل، gRPC را بسیار کارآمد و سریع می کند، که برای میکروسرویس هایی که به طور مکرر ارتباط برقرار می کنند یا حجم زیادی از داده را مدیریت می کنند، بسیار مهم است.

سازگاری بین زبانی مورد نیاز است: gRPC از طیف گسترده ای از زبان های برنامه نویسی پشتیبانی می کند و ایجاد سیستم هایی متشکل از اجزای نوشته شده به زبان های مختلف را آسان می کند.

قراردادهای سختگیرانه API مفید هستند: ماهیت قوی تایپ شده API های gRPC به تشخیص زودهنگام مشکلات کمک می کند و ارتباط واضح تر بین بخش های مختلف یک سیستم را تسهیل می کند.

مزایای gRPC

ملاحظات مربوط به gRPC

نمونه ای از سرویس gRPC

تعریف سرویس gRPC شامل مشخص کردن روش های سرویس و نوع درخواست و پاسخ آنها در یک فایل .proto است. در اینجا یک مثال ساده آورده شده است:

syntax = “proto3”;

package example;

// The greeting service definition.

service Greeter {

// Sends a greeting

unary SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}

}

// The request message containing the user’s name.

message HelloRequest {

string name = 1;

}

// The response message containing the greetings

message HelloReply {

string message = 1;

}

این فایل .proto یک سرویس Greeter را با روش SayHello تعریف می‌کند و نشان می‌دهد که چگونه gRPC اجازه می‌دهد تا مشخصات API واضحی را ارائه دهد.

gRPC یک رویکرد قوی و با کارایی بالا برای ساختن سیستم‌ها و ریزسرویس‌های توزیع‌شده ارائه می‌دهد که با تایپ قوی، رمزگذاری داده‌های کارآمد و پشتیبانی از زبان گسترده پشتیبانی می‌شود. در حالی که پیچیدگی‌های عملیاتی و یادگیری خاصی را به همراه دارد، مزایای آن از نظر عملکرد و مقیاس‌پذیری، آن را به انتخابی قانع‌کننده برای بسیاری از موارد استفاده می‌کند، به‌ویژه در مواردی که تأخیر کم و کارایی بالا در اولویت هستند. مانند هر تصمیم دیگری در زمینه فناوری، مناسب بودن gRPC باید در زمینه الزامات پروژه و قابلیت‌های زیرساختی خاص ارزیابی شود.

وب سوکت

WebSocket یک پروتکل ارتباطی است که کانال های ارتباطی تمام دوبلکس را از طریق یک اتصال TCP با عمر طولانی فراهم می کند. WebSocket که به عنوان بخشی از مشخصات HTML5 ایجاد شده است، مرورگرها و سرورها را قادر می سازد تا داده ها را بدون سربار و محدودیت های مرتبط با اتصالات HTTP سنتی مبادله کنند. این باعث می‌شود WebSocket مخصوصاً برای برنامه‌های بلادرنگی که به تأخیر کم نیاز دارند، مانند سیستم‌های چت زنده، بازی‌ها و پلتفرم‌های معاملات مالی، مناسب باشد.

ویژگی های اصلی WebSocket

ارتباطات Full-Duplex: بر خلاف HTTP، که در آن ارتباطات معمولاً توسط مشتری آغاز می شود، WebSocket به مشتری و سرور اجازه می دهد تا داده ها را به طور مستقل و همزمان ارسال کنند.

Single Connection: هنگامی که یک اتصال WebSocket برقرار شد، باز می ماند و اجازه می دهد تا داده ها در همان اتصال به عقب و جلو ارسال شوند و تاخیر و سربار کاهش یابد.

کارآمد: WebSocket نیاز به باز کردن و بستن مکرر اتصالات را برطرف می کند، همانطور که در مکانیسم های نظرسنجی HTTP معمول است، و آن را برای به روز رسانی داده های بلادرنگ کارآمدتر می کند.

سازگاری: WebSocket برای کار بر روی پورت های وب استاندارد (80 و 443) طراحی شده است که به جلوگیری از مشکلات فایروال و پروکسی که می تواند بر پورت های غیر استاندارد تأثیر بگذارد کمک می کند.

چه زمانی از WebSocket استفاده کنیم؟

WebSocket در سناریوهایی می درخشد که نیاز به به روز رسانی داده ها در زمان واقعی با حداقل تأخیر دارند، مانند:

اعلان‌های زنده: به‌روزرسانی فوری کاربران با اعلان‌ها یا هشدارها.

برنامه های مشترک: فعال کردن ویژگی های همکاری بلادرنگ در برنامه هایی مانند Google Docs.

بازی آنلاین: ارائه تعامل بدون درز و زمان واقعی در بازی های چند نفره.

برنامه های مالی: نمایش نمادهای سهام زنده، سیستم های معاملاتی و به روز رسانی داده های مالی.

مثالی از استفاده از WebSocket

ایجاد یک اتصال WebSocket ساده شامل اجرای سمت کلاینت و سمت سرور است. در اینجا یک مثال اساسی برای نشان دادن آمده است:

سمت مشتری (جاوا اسکریپت):

const socket = new WebSocket(‘ws://example.com/ws’);

// Event listener for connection opening

socket.onopen = function(event) {

console.log(‘Connection established’);

};

// Listening for messages from the server

socket.onmessage = function(event) {

console.log(‘Received:’, event.data);

};

// Sending a message to the server

socket.send(‘Hello, server!’);

سمت سرور (Node.js با کتابخانه ws):

const WebSocket = require(‘ws’);

const wss = new WebSocket.Server({ port: 8080 });

wss.on(‘connection’, function connection(ws) {

console.log(‘Client connected’);

ws.on(‘message’, function incoming(message) {

console.log(‘Received:’, message);

});

// Sending a message to the client

ws.send(‘Hello, client!’);

});

این مثال یک اتصال WebSocket را نشان می دهد که در آن سرور به اتصالات و پیام های دریافتی گوش می دهد و مشتری و سرور می توانند برای یکدیگر پیام ارسال کنند.

مزایای WebSocket

ملاحظات برای WebSocket

WebSocket یک پروتکل قدرتمند برای ساخت برنامه های کاربردی وب تعاملی و بلادرنگ ارائه می دهد. توانایی آن در تسهیل ارتباطات تمام دوبلکس از طریق یک اتصال، آن را برای برنامه‌هایی که نیاز به به‌روزرسانی فوری داده و تعامل دارند، ایده‌آل می‌کند. در حالی که WebSocket مزایای قابل توجهی در عملکرد و کارایی دارد، همچنین نیازمند بررسی دقیق مسائل امنیتی، مقیاس پذیری و سازگاری است. با استفاده مناسب از WebSocket، توسعه دهندگان می توانند تجربیات کاربر بسیار پاسخگو و جذاب ایجاد کنند.

وب هوک

WebHooks تماس‌های HTTP تعریف‌شده توسط کاربر هستند که روشی سبک و کارآمد برای پیاده‌سازی ارتباط رویداد محور بین برنامه‌ها بر روی وب ارائه می‌کنند. اساساً، WebHooks به یک برنامه اجازه می‌دهد تا به‌جای اینکه سیستم دریافت‌کننده را به‌طور مداوم تغییرات را نظرسنجی کند، در زمان وقوع یک رویداد، به یک سیستم یا سرویس دیگر اطلاع دهد. این مکانیسم WebHooks را به ویژه برای سناریوهایی مفید می‌کند که در آن واکنش‌های به‌موقع به رویدادهای خاص، مانند اعلان‌های پرداخت، به‌روزرسانی‌های سرویس‌های شخص ثالث، یا ادغام با سایر برنامه‌های وب، حیاتی هستند.

ویژگی های اصلی WebHooks

رویداد محور: WebHok ها توسط رویدادهای خاصی مانند ثبت نام کاربر جدید، آپلود فایل یا تکمیل تراکنش فعال می شوند. هنگامی که رویداد تعریف شده رخ می دهد، WebHook یک درخواست HTTP را به یک URL پیکربندی شده ارسال می کند.

ساده و انعطاف پذیر: پیاده سازی WebHooks فقط به توانایی رسیدگی به درخواست های HTTP و ارسال درخواست های HTTP POST نیاز دارد. این سادگی WebHooks را با موارد استفاده مختلف سازگار می کند.

اعلان‌های بلادرنگ: WebHooks اعلان‌های تقریباً آنی در مورد رویدادها ارائه می‌کند و نیاز به مکانیسم‌های نظرسنجی با منابع فشرده را کاهش می‌دهد.

خدمات جداشده: با تکیه بر WebHooks برای ارتباطات، سرویس‌ها می‌توانند به طور مستقل عمل کنند و اتصال محکم را کاهش دهند و ماژولار بودن را افزایش دهند.

چه زمانی از WebHooks استفاده کنیم؟

WebHooks در شرایطی که ارتباط به موقع و کارآمد بین سیستم ها یا خدمات متفاوت مورد نیاز است ایده آل هستند، از جمله:

ادغام با خدمات شخص ثالث: واکنش‌های خودکار به رویدادهای سرویس‌هایی مانند GitHub، Stripe یا Slack.

Automating Workflows: راه‌اندازی دنباله‌ای از اقدامات در سیستم‌های مختلف هنگام وقوع یک رویداد، مانند ارسال ایمیل، به‌روزرسانی پایگاه‌های داده یا شروع فرآیندهای ساخت.

ایجاد اکوسیستم‌های مبتنی بر API: به توسعه‌دهندگان شخص ثالث امکان می‌دهد تا عملکرد یک پلتفرم یا سرویس را با اشتراک در رویدادهای خاص گسترش دهند.

مثالی از استفاده از WebHook

فروشگاه آنلاینی را در نظر بگیرید که هر زمان که فروش رخ می دهد نیاز به به روز رسانی سیستم مدیریت موجودی خارجی دارد. یک WebHook را می توان برای اطلاع رسانی به سیستم موجودی در زمان واقعی تنظیم کرد.

راه اندازی WebHook (شبه کد / Pseudo-code):

سیستم فروشگاه آنلاین امکان ثبت URL WebHook برای رویدادهای فروش را فراهم می کند.

سیستم مدیریت موجودی یک URL (به عنوان مثال، https://inventory.example.com/webhook) برای دریافت اعلان ها ارائه می دهد.

سمت فروشگاه اینترنتی:

هنگامی که فروش کامل شد، سیستم فروشگاه یک درخواست HTTP POST به آدرس وب هوک سیستم موجودی با جزئیات مربوط به فروش ارسال می کند.

POST https://inventory.example.com/webhook

Content-Type: application/json

{

“event”: “saleCompleted”,

“productId”: “12345”,

“quantity”: 1

}

سمت سیستم موجودی:

سیستم موجودی به درخواست های HTTP POST دریافتی در نقطه پایانی /webhook گوش می دهد، جزئیات فروش را تجزیه می کند و موجودی را بر این اساس به روز می کند.

مزایای WebHooks

ملاحظاتی برای WebHooks

WebHooks یک راه ساده و موثر برای تسهیل ارتباطات بلادرنگ و رویداد محور بین سرویس های وب ارائه می دهد. با استفاده از WebHooks، توسعه‌دهندگان می‌توانند برنامه‌های تعاملی و پاسخ‌گوی بیشتری ایجاد کنند، گردش کار را خودکار کنند و به راحتی با خدمات شخص ثالث ادغام شوند. در حالی که سادگی و قابلیت های بلادرنگ WebHooks مزایای متعددی را به همراه دارد، توجه به ملاحظات امنیتی، مدیریت خطا و مقیاس پذیری برای اطمینان از اجرای قوی مهم است.

MQTT) Message Queuing Telemetry Transport)

MQTT که مخفف عبارت Message Queuing Telemetry Transport است، یک پروتکل پیام رسانی سبک است که برای شبکه های با پهنای باند کم، تأخیر بالا یا غیرقابل اعتماد طراحی شده است. MQTT که در اواخر دهه 1990 برای نظارت بر خطوط لوله نفت از طریق اتصالات ماهواره ای توسعه داده شد، به یک انتخاب محبوب برای برنامه های مختلف (Internet of Things (IoT تبدیل شده است که امکان ارتباط کارآمد و قابل اعتماد بین دستگاه ها را فراهم می کند.

ویژگی های اصلی MQTT

Lightweight Protocol: پروتکل MQTT برای به حداقل رساندن پهنای باند شبکه و منابع مورد نیاز دستگاه طراحی شده است و آن را برای دستگاه ها و شبکه های محدود ایده آل می کند.

مدل انتشار/اشتراک – Publish/Subscribe Model: برخلاف مدل‌های سنتی مشتری-سرور، MQTT بر روی یک مکانیسم انتشار/اشتراک عمل می‌کند، که در آن کلاینت‌ها مشترک موضوعات هستند و زمانی که داده‌ها در مورد آن موضوعات منتشر می‌شود، پیام‌ها به همه مشترکین ارسال می‌شود.

Quality of Service (QoS) Levels: پروتکل MQTT از سه سطح QoS برای مدیریت تضمین های تحویل پیام، از تحویل “حداکثر یک بار” تا “دقیقا یک بار” پشتیبانی می کند و نیازهای مختلف قابل اطمینان و تحویل را برآورده می کند.

(Last Will and Testament (LWT: قابلیتی که به مشتریان اجازه می دهد در صورت قطع غیرمنتظره ارتباط، پیامی از پیش تعریف شده را به یک موضوع مشخص ارسال کنند که برای نظارت بر اتصال و وضعیت دستگاه مفید است.

پیام های حفظ شده – Retained Messages: کارگزاران MQTT می توانند آخرین پیام منتشر شده در مورد یک موضوع را حفظ کنند و اطمینان حاصل کنند که مشترکین جدید بلافاصله جدیدترین داده ها را پس از اشتراک دریافت می کنند.

چه زمانی از MQTT استفاده کنیم؟

MQTT به ویژه برای سناریوهایی مناسب است که کارایی شبکه، عمر باتری دستگاه و تحویل پیام قابل اعتماد بسیار مهم است، از جمله:

ارتباطات IoT و M2M: اتصال تعداد زیادی از دستگاه های کم مصرف و پهنای باند کم در خانه های هوشمند، اینترنت اشیاء صنعتی و نظارت بر محیط زیست.

به روز رسانی در زمان واقعی: ارائه اطلاعات به موقع در برنامه هایی مانند ردیابی خودرو، هشدارهای اضطراری و به روز رسانی زنده.

نظارت و کنترل از راه دور: امکان نظارت و کنترل کارآمد و در زمان واقعی بر دستگاه ها و زیرساخت های راه دور.

مثالی از استفاده از MQTT

یک سناریوی خانه هوشمند را در نظر بگیرید که در آن حسگرهای مختلف داده‌ها (مانند دما، رطوبت) را برای یک کارگزار MQTT منتشر می‌کنند و یک سیستم اتوماسیون خانگی مشترک این موضوعات می‌شود تا به‌روزرسانی‌ها را دریافت کند و بر اساس آنها عمل کند.

Publishing Sensor Data (Pseudo-code):

# Sensor device code

import paho.mqtt.client as mqtt

# Connect to the MQTT broker

client = mqtt.Client()

client.connect(“mqtt.example.com”, 1883, 60)

# Publish temperature data

client.publish(“home/livingroom/temperature”, “22°C”)

Subscribing to Sensor Data (Pseudo-code):

# Home automation system code

import paho.mqtt.client as mqtt

# Callback when a message is received

def on_message(client, userdata, message):

print(f”Received message ‘{str(message.payload.decode())}’ on topic ‘{message.topic}’”)

# Connect to the MQTT broker

client = mqtt.Client()

client.on_message = on_message

client.connect(“mqtt.example.com”, 1883, 60)

# Subscribe to the temperature topic

client.subscribe(“home/livingroom/temperature”)

# Wait for messages

client.loop_forever()

این مثال سنسوری را نشان می‌دهد که داده‌های دما را برای یک کارگزار MQTT و یک سیستم اتوماسیون خانگی مشترک برای دریافت این داده‌ها منتشر می‌کند و اقداماتی را بر اساس آخرین خوانش‌های دما انجام می‌دهد.

مزایای MQTT

ملاحظات برای MQTT

MQTT به عنوان یک پروتکل پیام رسانی قوی و کارآمد برای ارتباطات IoT و M2M متمایز است که ویژگی‌هایی را ارائه می‌کند که برای محیط‌های با پهنای باند کم، تأخیر بالا و تضمین تحویل پیام قابل اعتماد طراحی شده است. سادگی آن، همراه با قابلیت‌های قدرتمندی مانند مدل انتشار/اشتراک و سطوح QoS، MQTT را به انتخابی ارجح برای توسعه‌دهندگانی که برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا متصل، پاسخگو و مقیاس‌پذیر می‌سازند، تبدیل می‌کند. مانند هر پروتکل ارتباطی، پرداختن به ملاحظات امنیتی و مقیاس‌پذیری کلید استقرار راه‌حل‌های موفق مبتنی بر MQTT است.

AMQP) Advanced Message Queuing Protocol)

AMQP یا Advanced Message Queuing Protocol یک استاندارد باز برای ارسال پیام بین برنامه ها یا سازمان ها با قابلیت اطمینان و قابلیت همکاری بالا است. بر خلاف MQTT که عمدتاً برای ارتباط دستگاه به دستگاه با کمترین هزینه سربار طراحی شده است، AMQP بر کارگزاری پیام پیچیده و تضمین هایی مانند تحویل پیام، سفارش و مسیریابی تمرکز دارد. AMQP که در ابتدا برای بخش مالی توسعه یافته بود، کاربرد خود را در حوزه های مختلفی که به راه حل های پیام رسانی قوی نیاز دارند، از جمله سیستم های فناوری اطلاعات سازمانی، محاسبات ابری و اینترنت اشیا در مواقعی که الگوهای پیام رسانی پیچیده لازم است، گسترش داده است.

ویژگی های اصلی AMQP

قابلیت اطمینان و امنیت: AMQP مکانیزم‌های داخلی را برای دوام پیام، تأیید، تراکنش‌ها و احراز هویت و رمزگذاری امن ارائه می‌کند.

مدل‌های پیام‌رسانی انعطاف‌پذیر: از مدل‌های پیام‌رسان نقطه به نقطه و انتشار/اشتراک پشتیبانی می‌کند و طیف وسیعی از موارد استفاده را ارائه می‌دهد.

قابلیت همکاری: AMQP که با در نظر گرفتن قابلیت همکاری طراحی شده است، رفتار کارگزار پیام و مشتری را الزامی می کند و از رفتار سازگار در بین پیاده سازی های مختلف اطمینان می دهد.

مسیریابی پیچیده: قابلیت های مسیریابی پیچیده، از جمله فیلتر کردن و توزیع پیام را بر اساس ویژگی ها و شرایط مختلف ارائه می دهد.

چه زمانی از AMQP استفاده کنیم؟

AMQP به ویژه برای برنامه هایی مناسب است که در آنها:

تحویل پیام تضمین شده از جمله تراکنش های مالی، سیستم های پردازش سفارش و گردش های کاری بسیار مهم است.

الگوهای مسیریابی و پیام رسانی پیچیده برای پیاده سازی منطق تجاری و گردش کار پیچیده مورد نیاز است.

قابلیت همکاری در میان سیستم‌های مختلف مورد نیاز است، که به اجزا و سرویس‌های مختلف، که احتمالاً به زبان‌های مختلف نوشته شده‌اند یا بر روی پلت‌فرم‌های مختلف اجرا می‌شوند، اجازه می‌دهد تا با اطمینان ارتباط برقرار کنند.

نمونه ای از استفاده از AMQP

یک پلتفرم تجارت الکترونیک را در نظر بگیرید که از AMQP برای پردازش سفارش استفاده می کند. این پلتفرم پیام‌هایی را در مورد سفارش‌های جدید به یک صف ارسال می‌کند که از آنجا چندین سرویس پیام‌ها را برای پردازش پرداخت‌ها، به‌روزرسانی موجودی و رسیدگی به حمل و نقل مصرف می‌کنند.

Sending a Message to an AMQP Queue (Pseudo-code):

import pika

# Establish a connection to the AMQP server

connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters(‘amqp.example.com’))

channel = connection.channel()

# Declare a queue

channel.queue_declare(queue=’orderQueue’)

# Publish a message to the queue

channel.basic_publish(exchange=”, routing_key=’orderQueue’, body=’Order #12345′)

connection.close()

Receiving Messages from an AMQP Queue (Pseudo-code):

import pika

def callback(ch, method, properties, body):

print(f”Received {body}”)

# Establish a connection and start consuming messages

connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters(‘amqp.example.com’))

channel = connection.channel()

channel.basic_consume(queue=’orderQueue’, on_message_callback=callback, auto_ack=True)

channel.start_consuming()

این مثال نشان می‌دهد که چگونه یک پیام سفارش در یک صف AMQP منتشر می‌شود و چگونه یک مصرف‌کننده پیام‌ها را از صف پردازش می‌کند و ارتباط جداشده و قابل اعتماد بین بخش‌های مختلف سیستم را امکان‌پذیر می‌سازد.

مزایای AMQP

ملاحظات برای AMQP

AMQP یک راه حل جامع برای پیام رسانی در سطح سازمانی ارائه می دهد که تحویل تضمینی، مسیریابی پیچیده و قابلیت همکاری بین سیستم های مختلف را ارائه می دهد. استحکام و انعطاف پذیری آن را به گزینه ای عالی برای کاربردهای پیچیده ای که نیاز به ارتباط قابل اعتماد دارند تبدیل می کند. با این حال، ملاحظات پیچیدگی و عملکرد به این معنی است که AMQP برای سناریوهایی که ویژگی‌های پیشرفته آن یک ضرورت هستند به جای برنامه‌های ساده‌تر و حساس به تأخیر، مناسب‌تر است. درک الزامات خاص برنامه شما شما را در انتخاب AMQP یا یک پروتکل پیام رسانی جایگزین راهنمایی می کند.

انتخاب معماری بهینه API

انتخاب معماری API مناسب یک تصمیم حیاتی است که بر عملکرد، امنیت و مقیاس پذیری برنامه تأثیر می گذارد. هر سبک معماری نقاط قوت خود را دارد و برای موارد استفاده خاص مناسب است:

برای امنیت دقیق و یکپارچگی تراکنش: SOAP بهترین انتخاب است.

هنگامی که سادگی و مقیاس پذیری کلیدی است: REST یک راه حل کارآمد ارائه می دهد.

برای بهینه سازی بازیابی داده ها در چندین منبع: GraphQL انعطاف پذیری بی نظیری را ارائه می دهد.

برای ارتباطات با کارایی بالا در میکروسرویس ها: gRPC بی همتا است.

WebSocket در سناریوهایی که نیاز به به روز رسانی در زمان واقعی دارند برتر است، در حالی که WebHooks مکانیسم های اعلان رویداد ساده را ارائه می دهد.

برای کاربردهای اینترنت اشیا، MQTT به دلیل ماهیت سبکش ایده آل است.

AMQP با مجموعه ویژگی های قوی خود نیازهای پیچیده پیام رسانی را برآورده می کند.

درک نیازهای خاص برنامه شما در انتخاب مناسب ترین معماری API بسیار مهم است. خواه قابلیت‌های بلادرنگ WebSocket، دقت GraphQL یا قابلیت اطمینان AMQP باشد، انتخاب درست به اهداف برنامه و چالش‌هایی که می‌خواهد بر آن غلبه کند بستگی دارد.

GraphQL

GraphQL به عنوان یک رویکرد دگرگون کننده در عرصه توسعه API است و یک زبان پرس و جو را در کنار یک زمان اجرا سمت سرور برای اجرای آن کوئری ها با استفاده از نوع سیستمی که برای داده های خود تعریف می کنید، ارائه می دهد. برخلاف روش‌های سنتی که در آن سرور ساختار داده‌ها را دیکته می‌کند، GraphQL به مشتریان این امکان را می‌دهد که دقیقاً آنچه را که نیاز دارند درخواست کنند، فچ کردن داده‌ها را کارآمدتر می‌کند و مسائل مربوط به فچ بیش از حد یا کم فچ را کاهش می‌دهد.

GraphQL که در سال 2012 توسط فیس بوک توسعه داده شد و در سال 2015 منبع باز شد، به سرعت در میان توسعه دهندگان به دلیل توانایی آن در ساده کردن گردش کار برنامه ها، به ویژه برنامه های تک صفحه ای (SPA) و برنامه های تلفن همراه، محبوبیت زیادی پیدا کرده است. پذیرش آن توسط غول هایی مانند GitHub، Airbnb و Shopify بر اثربخشی آن در توسعه وب مدرن تأکید می کند.

تشخیص GraphQL از REST

در حالی که REST یک استاندارد دیرینه برای APIهای وب بوده است و از روش‌های HTTP برای مدیریت منابع استفاده می‌کند، اغلب منجر به فچ کردن بیش از حد یا کمتر از حد داده‌ها می‌شود و به‌روزرسانی‌های بلادرنگ را به طور موثر پشتیبانی نمی‌کند. GraphQL این کاستی ها را با ارائه موارد زیر برطرف می کند:

یک نقطه پایانی واحد برای پرس و جوها، اجتناب از نیاز به درخواست های متعدد برای داده ها از منابع مختلف.

توانایی مشخص کردن دقیقاً چه داده‌هایی در یک درخواست مورد نیاز است، در نتیجه فچ کردن بیش از حد یا کم فچ را حذف می‌کند.

پشتیبانی از به روز رسانی داده ها در زمان واقعی از طریق اشتراک، افزایش ماهیت پویا برنامه های وب.

مفاهیم کلیدی در GraphQL

نوع سیستم: اساس GraphQL سیستم نوع قوی آن است که امکان تعریف انواع سفارشی در کنار انواع داخلی مانند Int، Float و String را فراهم می کند. به عنوان مثال، تعریف یک نوع کاربر ممکن است به شکل زیر باشد:

type User {

username: String!

password: String!

friends: [User!]

}

Schema: طرحواره ای که با استفاده از زبان تعریف طرحواره تعریف شده است، ساختار داده های موجود از طریق GraphQL API شامل انواع شی، فیلدها و روابط آنها را مشخص می کند.

Resolvers: این توابع هر فیلد در یک جستار GraphQL را به یک منبع داده متصل می کنند و اطمینان می دهند که داده های صحیح در پاسخ به پرس و جوها فچ شده و برگردانده می شوند.

کوئری ها و جهش ها / Queries and Mutations: کوئری ها در GraphQL داده ها را بازیابی می کنند (مشابه درخواست GET REST)، در حالی که جهش ها داده ها را تغییر می دهند (شبیه به POST، PUT، PATCH، DELETE در REST). یک درخواست برای فچ جزئیات کاربر ممکن است به شکل زیر باشد:

query GetUser {

user(id: “123”) {

id

username

fullName

}

اشتراک‌ها / Subscriptions: اشتراک‌ها مکانیزمی برای به‌روزرسانی‌های بی‌درنگ فراهم می‌کنند و به مشتریان این امکان را می‌دهند که داده‌های جدید را به‌محض در دسترس بودن بدون نیاز به نظرسنجی دریافت کنند.

مزایای استفاده از GraphQL

چالش ها و ملاحظات

ساخت GraphQL API

ایجاد یک GraphQL API شامل تعریف یک طرحواره، راه‌اندازی حل‌کننده‌ها، و نوشتن کوئری‌ها، جهش‌ها و احتمالاً اشتراک‌ها است. ابزارهایی مانند Back4app این فرآیند را با ایجاد خودکار یک طرح GraphQL بر اساس مدل‌های پایگاه داده ساده می‌کنند و تلاش دستی مربوط به توسعه API را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند. این انتزاع نه تنها روند توسعه را تسریع می‌کند، بلکه تضمین می‌کند که توسعه‌دهندگان می‌توانند بر روی ساختن بخش مقدماتی و منطق تجاری برنامه‌های خود تمرکز کنند.

GraphQL نشان دهنده تغییر قابل توجهی در نحوه طراحی و مصرف API ها است و رویکردی کارآمدتر، انعطاف پذیرتر و سازگارتر با توسعه دهندگان را ارائه می دهد. چه در حال شروع یک پروژه جدید باشید و چه به دنبال بهبود یک برنامه کاربردی موجود باشید، GraphQL مجموعه ابزار قدرتمندی برای ساخت APIهای پویا، مقیاس پذیر و کارآمد ارائه می دهد.