Was ist API-Design? Definition, Prozess und Best Practices

In diesem Artikel wird das Konzept des API-Designs, einschließlich seiner Phasen und Best Practices, untersucht, um Sie bei der Entwicklung leistungsstarker, skalierbarer APIs zu unterstützen, die den Anforderungen der Endbenutzer entsprechen.

Was ist API-Design?

API-Design ist der Prozess der Erstellung eines wohldefinierten Zustands Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) Dadurch können zwei Softwarekomponenten oder Anwendungen miteinander interagieren. Dabei geht es darum, die Endpunkte, Anforderungs- und Antwortformate, Protokolle und Standards zu bestimmen, die eine reibungslose Kommunikation zwischen der API und ihren Verbrauchern ermöglichen. Beim Entwerfen einer API ist es wichtig, die Bedürfnisse der Entwickler zu berücksichtigen, die sie verwenden werden. Eine gut gestaltete API sollte für sie leicht verständlich sein, damit sie schnell herausfinden können, was sie tut, und Anwendungen erstellen können, die sie verwenden.

APIs sind für moderne Webanwendungen und Softwareentwicklung von entscheidender Bedeutung, da sie einen reibungslosen Datenaustausch zwischen verschiedenen Systemen ermöglichen und es Entwicklern ermöglichen, umfangreichere Funktionen und Anwendungen zu erstellen, die das Benutzererlebnis verbessern. Allerdings erfordert die Entwicklung einer guten API und die Bereitstellung dieses erstklassigen Benutzererlebnisses eine sorgfältige Planung und ein gutes Verständnis der zugrunde liegenden Prozesse und Technologien. Daher ist es wichtig, sich auf die Schlüsselelemente des API-Designs zu konzentrieren:

• Einfachheit und Klarheit sorgen für Benutzerfreundlichkeit
• Flexibilität zur Handhabung verschiedener Anwendungsfälle
• Umfassende Dokumentation zur Unterstützung von Entwicklern
• Starke Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz der Daten
• Konsistenz und Vorhersehbarkeit zur Minimierung von Fehlern
• Leistungsoptimierung zur Sicherstellung der Effizienz
• Versionierung und Abwärtskompatibilität zur langfristigen Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit

Heutzutage verwenden Organisationen No-Code API-Management-Tools um den Prozess zu vereinfachen und zu beschleunigen Erstellen von APIs.

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Was ist REST-API-Design?

REST API Design ist ein spezifischer Architekturstil zum Erstellen von APIs. Es kann als Teilmenge des API-Designs betrachtet werden, da nicht alle APIs nach RESTful-Prinzipien entworfen werden, bei denen ressourcenbasierte Kommunikation, zustandslose Interaktionen und die Nutzung von HTTP-Methoden (GET, POST, PUT, DELETE) für bestimmte Aktionen im Vordergrund stehen. Es gibt andere Architekturstile wie Simple Object Access Protocol (SOAP) oder GraphQL, die unterschiedliche Möglichkeiten für die Interaktion von APIs definieren.

Was ist API-first?

API-First ist eine Strategie im API-Design, das den traditionellen Ansatz auf den Kopf stellt. Das heißt, anstatt zuerst die Anwendung zu entwickeln und dann nachträglich eine API hinzuzufügen, priorisieren API-First-Unternehmen die Entwicklung der API vor allem anderen. Die Entwicklung von APIs stellt eine konsistente Grundlage für alle darauf aufbauenden Anwendungen sicher und öffnet Türen für externe Entwickler und Partner, um neue Funktionen und Integrationen zu erstellen.

• APIs als Bausteine: APIs gelten als grundlegende Komponenten, als Bausteine, aus denen die Anwendung erstellt wird.
• Frühes und durchdachtes Design: APIs werden im Voraus unter sorgfältiger Berücksichtigung von Funktionalität, Konsistenz und Wiederverwendbarkeit entworfen.
• Wert im Fokus: Die API wird zu einem eigenständigen Produkt, das sowohl internen Teams als auch externen Benutzern einen Mehrwert bietet.

Im Vergleich zum herkömmlichen Code-First-Ansatz führt der API-First-Ansatz zu gut gestalteten APIs, mit denen Unternehmen mehrere Anwendungen erstellen und an zukünftige Anforderungen anpassen können.

Erfahren Sie mehr über API-first vs. Code-first Ansätze für das API-Design.

So entwerfen Sie eine API: Wichtige Phasen im API-Designprozess

Das API-Design umfasst mehrere Phasen, die jeweils entscheidend für die Erstellung einer effizienten und nutzbaren API sind. Zu diesen Phasen gehören:

1. Sammelvoraussetzungen: Es ist wichtig, die Bedürfnisse und Erwartungen der vorgesehenen Benutzer der API zu verstehen. Dies kann durch die Durchführung von Interviews, Umfragen und Marktforschung erfolgen, um Einblicke in die Probleme zu gewinnen, die die API lösen soll. Durch die Identifizierung der spezifischen Anforderungen wie Leistung, Skalierbarkeit und Kompatibilität kann der Designprozess auf diese Anforderungen zugeschnitten werden.
2. Endpunktdefinition: In dieser Phase werden die verschiedenen Endpunkte oder Funktionen bestimmt, die die API ihren Benutzern zur Verfügung stellt. Ein Endpunkt stellt eine URL dar, mit der Clients interagieren können, um auf bestimmte Entitätsressourcen zuzugreifen. Den Namenskonventionen und der Organisation der Endpunkte sollte sorgfältig Rechnung getragen werden, um Klarheit und Benutzerfreundlichkeit zu gewährleisten.
3. Datenmodellierung: Datenmodellierung ist für das API-Design von entscheidender Bedeutung, da es definiert, wie Daten strukturiert und dargestellt werden. In dieser Phase werden Schemata erstellt, Datentypen definiert und Beziehungen zwischen Entitäten hergestellt. Durch sorgfältiges Entwerfen des Datenmodells kann die API Kunden eine konsistente und intuitive Möglichkeit bieten, mit den Daten zu interagieren.
4. Sicherheitsüberlegungen: Zum Schutz der API und ihrer Benutzer werden verschiedene Sicherheitsmaßnahmen implementiert. Dazu gehört die Implementierung von Authentifizierungsmechanismen wie API-Schlüsseln, OAuth, JSON-Web-Token (JWT)und Autorisierungsmechanismen zur Steuerung des Zugriffs auf verschiedene Ressourcen. Zur Gewährleistung des Datenschutzes und der Datenintegrität können Verschlüsselungs- und andere Sicherheitsprotokolle eingesetzt werden.
5. Fehlerbehandlung: Die Fehlerbehandlung ist ein wesentlicher Aspekt des API-Designs, um Kunden aussagekräftiges Feedback zu geben, wenn etwas schief geht. In dieser Phase werden Fehlercodes, Meldungen und Antworten definiert, die die Art des Fehlers genau wiedergeben. Eine ordnungsgemäße Fehlerbehandlung kann die Benutzererfahrung erheblich verbessern, indem sie Entwickler bei der Fehlerbehebung und Lösung von Problemen unterstützt.
6. Dokumentation: Dokumentation ist für Entwickler von entscheidender Bedeutung, um eine API zu verstehen und effektiv zu nutzen. In dieser Phase wird eine umfassende und benutzerfreundliche Dokumentation erstellt, die detaillierte Informationen über die Funktionalität der API, Endpunkte, Anforderungs-/Antwortformate, Authentifizierungsmethoden und alle anderen relevanten Details bereitstellt. Gut dokumentierte APIs ermöglichen Entwicklern eine einfache Integration und verkürzen den Lernaufwand.
7. Testing: Dies ist eine entscheidende Phase im API-Design, um die Zuverlässigkeit, Leistung und Funktionalität der API sicherzustellen. Dazu gehört die Erstellung von Testfällen, die verschiedene Szenarien abdecken, darunter positive und negative Testfälle, Randfälle und Lasttests. API-Tests identifiziert potenzielle Probleme, die Entwickler lösen können, bevor sie den Benutzern die API zur Verfügung stellen.
8. Versionierung: Da sich APIs im Laufe der Zeit weiterentwickeln, ist es wichtig, über eine Versionierungsstrategie zu verfügen, um zukünftige Änderungen verwalten zu können. In dieser Phase werden Versionierungsmechanismen implementiert, einschließlich der Versionsnummer in der URL der API oder die Verwendung benutzerdefinierter Header. Durch die Versionierung können Entwickler weiterhin ältere API-Versionen verwenden und gleichzeitig in ihrem eigenen Tempo auf neuere Versionen umsteigen, wodurch Unterbrechungen bestehender Integrationen vermieden werden.

Auswählen einer API-Spezifikation

Beim Entwerfen einer API ist es wichtig, eine geeignete API-Spezifikation oder einen geeigneten API-Vertrag auszuwählen, der die Struktur und das Verhalten der API definiert. Es stehen mehrere beliebte Spezifikationen zur Auswahl:

• OpenAPI, früher bekannt als Swagger, ist eine der branchenweit am häufigsten verwendeten API-Spezifikationen. Es bietet eine umfassende und standardisierte Möglichkeit, RESTful-APIs zu beschreiben. OpenAPI ermöglicht Entwicklern die einfache Generierung von Client-SDKs, Server-Stubs und interaktiver Dokumentation.
• GraphQL ist eine leistungsstarke Option, wenn Sie Flexibilität bei der Datenabfrage benötigen, indem Sie verschiedene Entitäten aus dem Datenmodell in einer einzigen Anfrage integrieren. Es ermöglicht Clients, nur die erforderlichen Daten anzufordern, wodurch ein übermäßiger oder zu geringer Datenabruf vermieden wird. GraphQL bietet eine einheitliche API sowohl für die Datenabfrage als auch für die Datenbearbeitung.
• gRPC ist die erste Wahl für leistungsstarke Echtzeit-APIs, insbesondere in Microservices-Architekturen. Es verwendet Protokollpuffer zum Definieren von Diensten und Nachrichten und nutzt HTTP/2 für die Kommunikation, wodurch es effizient und für APIs mit geringer Latenz geeignet ist.
• AsyncAPI ist für asynchrone Messaging-Systeme und ereignisgesteuerte Architektur konzipiert. Es ist eine ausgezeichnete Wahl, wenn Sie nachrichtengesteuerte APIs dokumentieren und definieren müssen. AsyncAPI eignet sich besonders gut für Systeme, in denen Ereignisse wie IoT oder Echtzeit-Datenverarbeitung eine zentrale Rolle spielen.

Was sind Best Practices für das API-Design?

Durch die Befolgung von Best Practices beim API-Design können Sie sicherstellen, dass Ihre APIs effizient, sicher und benutzerfreundlich sind. Hier sind einige der Best Practices für das API-Design, die Sie beachten sollten:

1. Verwenden Sie beschreibende und konsistente Namenskonventionen

Bei der Erstellung einer gut gestalteten API geht es darum, die Benutzererfahrung in den Vordergrund zu stellen und sicherzustellen, dass Entwickler die Funktionalitäten und die Verwendung von APIs leicht verstehen können. Die Liebe zum Detail ist hier der Schlüssel. Wählen Sie klare und konsistente Namen für Ihre API-Endpunkte, Aktionen und Parameter, um die Benutzerfreundlichkeit und Klarheit zu verbessern. Verwenden Sie Substantive für Ressourcenendpunkte, genaue Verben für Methoden und befolgen Sie branchenübliche Namenskonventionen. Die Beibehaltung konsistenter Namen in Ihrer gesamten API hilft Entwicklern, ihre Funktionalität schnell zu verstehen.

Wählen Sie bei der Benennung Ihrer API-Endpunkte Namen, die die Ressourcen, mit denen sie verknüpft sind, genau wiedergeben. Wenn Sie beispielsweise über eine API zum Verwalten von Benutzerprofilen verfügen, wäre ein guter Endpunktname „/users“ oder „/profiles“. Dies macht deutlich, dass der Endpunkt mit Benutzerprofilen zusammenhängt, und ermöglicht es Entwicklern, seinen Zweck leicht zu verstehen.

Verwenden Sie für Ressourcenendpunkte nicht nur Substantive, sondern auch Verben für Aktionen. Dies hilft Entwicklern zu verstehen, welche Vorgänge sie für die Ressourcen ausführen können.

2. Befolgen Sie die RESTful-Prinzipien

Eines der Schlüsselprinzipien des RESTful-API-Designs ist die korrekte Verwendung von HTTP-Methoden. Jede HTTP-Methode hat einen bestimmten Zweck und sollte entsprechend verwendet werden. Beim API-Design ist die Einhaltung der RESTful-Prinzipien von entscheidender Bedeutung. Auf diese Weise können Sie APIs erstellen, die leicht verständlich, aber auch skalierbar und flexibel sind. Zu den häufig verwendeten Standards gehören:

• • ERHALTEN: zum Abrufen oder Lesen von Daten
  • POST: um Daten in einen Speicher oder einen Prozess einzufügen
  • STELLEN: um Daten einer bestehenden Ressource vollständig zu aktualisieren
  • PATCH: um Daten einer bestehenden Ressource teilweise zu aktualisieren
  • LÖSCHEN: um eine vorhandene Ressource zu entfernen

Sie können auch andere HTTP-Verben wie COPY, PURGE, LOCK, VIEW usw. verwenden.

3. Halten Sie die Anforderungs- und Antwortnutzlasten schlank

Optimieren Sie die Anforderungs- und Antwortnutzlasten, indem Sie nur die wesentlichen Daten einbeziehen. Gestalten Sie Ihre API so, dass sie nur die Informationen zurückgibt, die der Verbraucher benötigt, um Ladezeiten zu minimieren und die Netzwerkbandbreite zu reduzieren. Diese Vorgehensweise verbessert die Leistung, vereinfacht Integrationen und reduziert die clientseitigen Verarbeitungsanforderungen.

Beim Entwerfen einer API müssen Sie die Größe der Anforderungs- und Antwortnutzlasten berücksichtigen. Aufgeblähte Nutzlasten können die Leistung Ihrer API beeinträchtigen und zusätzliche Netzwerkbandbreite verbrauchen. Wenn Sie die Nutzlasten schlank halten, können Sie die Effizienz und Geschwindigkeit Ihrer API erheblich verbessern.

Es ist auch wichtig, das API-Standardverhalten sorgfältig auszuwählen. API-Benutzer bevorzugen beispielsweise den bevorzugten Payload-Inhaltstyp JSON, da er bei der Datenübertragung einfach zu lesen und kompakt ist. Sie können Ihre APIs also so einstellen, dass sie JSON akzeptieren und darauf antworten. Andernfalls können Sie Benutzern die Möglichkeit geben, den Inhaltstyp in der Anfrage zu definieren und entsprechend zu reagieren.

4. Stellen Sie sich vor, welche API-Funktionen erforderlich sind

Das strategische API-Design umfasst Schlüsselfunktionen zur Verbesserung der Ressourcenorganisation, der Beziehungsvalidierung, der Wiederverwendbarkeit von Komponenten und des frühen Feedbacks durch Scheinimplementierungen, die alle für ein erfolgreiches Projekt von entscheidender Bedeutung sind.

• API-Ressourcen organisieren durch die Pflege von API-Abläufen in einem Projekt, sodass es auf lange Sicht einfacher ist, sie zu verwalten. Diese Best Practice für das API-Design hilft auch bei der Ressourcenidentifizierung.

• Verwenden Sie logisch strukturierte verschachtelte Ressourcen. Eine Kundenbestellungs-API sollte die zwischen diesen Ressourcen bestehende Beziehung als „/Customers/Orders/“ validieren.
• Identifizieren Sie logische und definitive Teilmengen wiederverwendbarer Komponenten. APIs werden als wiederverwendbare Artefakte bezeichnet, die eine Partei entwickelt und deren Funktionalität oder Datenressource sie teilt. Möglicherweise müssen Sie jedoch verschiedene Funktionen oder Integrationen gleichzeitig entwerfen und diese über verschiedene Implementierungen hinweg gemeinsam nutzen.

• Erstellen Sie Scheinimplementierungen Ihrer API-Endpunkte. Mit Mocking können Sie das Verhalten der API vor ihrer eigentlichen Entwicklung simulieren und so ein frühzeitiges Feedback und eine Validierung durch Stakeholder ermöglichen.

5. Implementieren und entwerfen

Sie können eine API mit verschiedenen Eingabetypen entwerfen, indem Sie Eingabeparameter und Validierungen angeben. API-Parameter sind Schlüsselwerteingaben, die im API-Anforderungsobjekt enthalten sind. Eine der besten API-Designpraktiken besteht darin, Parameter und ihre Datentypen entsprechend den Ressourcen mit Bedacht auszuwählen. Diese Informationen sollten gut durchdacht sein, um zukunftssicher zu bleiben.

1. Behalten Sie einen Parameter als bei URI wenn es eine einzelne Ressourcenentität identifiziert, sodass jeder Wert des Parametersatzes zu einer eindeutigen API-Anforderung kompiliert wird. Zum Beispiel,

Hier ist das Land ein URI-Parameter, der die Ressource dieser API eindeutig identifiziert.

1. Wähle die  Abfrage Parametertyp für datenspezifische Eigenschaften wie Filter, Sortierungen und bedingte Eigenschaften. Zum Beispiel,

ERHALTEN: https://myweatherapp/{country}?

Hier ist das Land ein URI-Parameter, der die Ressource dieser API eindeutig identifiziert.

1. Verwenden Sie die Kopfzeile Parameter zum Angeben von Metainformationen über die API-Anfrage selbst und den erwarteten Inhaltstyp. Einige Beispiele für als Header-Parameter gesendete Daten sind Verbindungszeichenfolge, Inhaltseigenschaften und Cache-Steuerung.
2. Für jeden Parameter sollte eine kurze Beschreibung dokumentiert sein, um Benutzern die Verwendung und den Zweck des Parameters zu erklären. Sie können Parameter als Anforderung festlegen oder sie optional lassen.

Zusätzlich zu den Parametern umfasst die API-Kommunikation den Datenaustausch über Payloads. Diese Payloads umfassen komplexe Datenstrukturen in verschiedenen akzeptablen Formaten wie JSON, Multipart, Plain Text usw. Siehe die Liste aller Inhaltstypen HIER.

6. Testen Sie gründlich, ob die Antworten korrekt sind

Tests und Überwachung sind von entscheidender Bedeutung, um die Zuverlässigkeit und Leistung Ihrer API sicherzustellen. Implementieren Sie automatisierte Test-Frameworks, um die Funktionalität der API zu validieren, einschließlich Grenzfällen und Fehlerszenarien.

Ihre API muss mit genauen HTTP-Statuscodes einschließlich der korrekten Fehlerbeschreibung antworten, damit Endverbraucher Fehler identifizieren und beheben können. Beispielsweise ruft ein Benutzer eine API auf, um Wettervorhersagen für ein bestimmtes Land wie folgt abzurufen:

GET Wettervorhersage/Deutschland.

Diese API würde erfordern, dass Benutzer einen Startdatumswert angeben, und wenn ein Benutzer ihn nicht bereitstellt, sollte dies zu einem Fehler mit einer beschreibenden Meldung führen, z. B.:

Beachten Sie, dass diese Fehlermeldung alle erforderlichen Informationen enthält, einschließlich des fehlenden Parameters, der Position in der Anfrage, des Datentyps und des Formats. Darüber hinaus antwortet es mit dem Standard-HTTP-Status auf eine fehlerhafte Anfrage, was auf die Möglichkeit eines Fehlers des Benutzers hinweist.

7. Implementieren Sie eine umfassende Dokumentation

Eine klare und umfassende Dokumentation ist der Schlüssel dazu, Entwicklern dabei zu helfen, Ihre API zu verstehen und effektiv zu nutzen. Geben Sie detaillierte Erklärungen für jeden Endpunkt an, fügen Sie Codebeispiele hinzu und bieten Sie Nutzungsszenarien an.

Sie müssen ein Dokument erstellen, das die Funktionalität ergänzt und vollständige Informationen zu jeder Ressource und ihren Parametern bereitstellt. Die Datenstruktur sollte leicht identifizierbar sein und Benutzer sollten in der Lage sein, Informationen ihren vorhandenen Daten oder Plattformkenntnissen zuzuordnen. Eine klare Dokumentation erhöht die Chancen Ihrer API-Einführung und erleichtert die API-Integration.

APIs müssen auch direkten Support auf Verbraucherseite bieten. Sie müssen ein Entwicklerportal erstellen, in dem detailliert beschrieben wird, welche APIs veröffentlicht werden und wie auf sie zugegriffen werden kann. Beispielsweise basiert die Dokumentation von REST-APIs auf der Standardspezifikation Swagger Open API, die als globale Sprache für alle API-Plattformen gilt.

8. Implementieren Sie die richtige Authentifizierung und Autorisierung

Die Priorisierung der Sicherheit ist ein grundlegender Aspekt des API-Designs. Stellen Sie sicher, dass Ihre API sichere Authentifizierungs- und Autorisierungsmechanismen implementiert, um sensible Daten zu schützen und den Zugriff auf Ihre Ressourcen zu kontrollieren. Verwenden Sie branchenübliche Protokolle wie OAuth2 und JWT (JSON Web Tokens), um eine sichere Kommunikation zwischen Ihrer API und ihren Verbrauchern zu gewährleisten.

9. Versionieren Sie Ihre API

Während sich Ihre API weiterentwickelt und Änderungen einführt, ist die Verwaltung der Abwärtskompatibilität und die Vermeidung von Störungen bestehender Integrationen von entscheidender Bedeutung. Implementieren Sie Versionsstrategien, wie z. B. die Verwendung von Versionsnummern in der API-URL oder benutzerdefinierten Headern, um sicherzustellen, dass Verbraucher ohne Unterbrechung auf neuere Versionen migrieren können.

Der beste Ansatz besteht darin, der API ein Versionspräfix hinzuzufügen, das für Administratoren und Endbenutzer einfacher zu finden ist. Zum Beispiel,

https://myserver/banking/v1/..

https://myserver2/banking/v2/..

10. Stellen Sie aussagekräftige und standardisierte Fehlerreaktionen bereit

Beim API-Design ist der effektive Umgang mit Fehlern einer der wichtigsten Aspekte. Fehler sind Teil des Designprozesses, aber was eine gut gestaltete API auszeichnet, ist ihre Fähigkeit, klare und aussagekräftige Fehlermeldungen bereitzustellen. Diese Fehlermeldungen helfen Entwicklern, Probleme schnell zu beheben und verbessern die allgemeine Benutzererfahrung.

Wie können Sie das erreichen? Die Antwort liegt in der Bereitstellung standardisierter Fehlerreaktionen. Durch die Verwendung etablierter Formate wie HTTP-Statuscodes und JSON-Payloads können Sie Konsistenz und einfache Verständlichkeit über verschiedene APIs hinweg sicherstellen.

Zusammenfassung

Eine gut gestaltete API erfüllt nicht nur aktuelle Anforderungen, sondern ist auch an zukünftige Änderungen anpassbar. Das Entwerfen hochwertiger APIs erfordert jedoch eine sorgfältige Planung und die Einhaltung bewährter Methoden. Der Schlüssel zur Gewährleistung eines langfristigen Werts und einer einfachen Integration in Ihr Software-Ökosystem liegt in der Erstellung konsistenter, sicherer und gut dokumentierter APIs.

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Gut gestaltete APIs bilden eine solide Grundlage für die Integration vieler Apps. Bei richtiger Gestaltung verbessern APIs die Benutzererfahrung und eröffnen einem Unternehmen Möglichkeiten für Partnerschaften.

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