Moderne Anwendungen speichern große Datenmengen, dennoch sind Datenbanken nach wie vor die Primäre Datenquelle die diese Anwendungen benötigen. Hier kommen Datenbank-APIs ins Spiel, die es Anwendungen und Diensten erleichtern, Daten abzurufen und zu bearbeiten. Der größte Vorteil einer Datenbank-API besteht darin, dass sie die Abhängigkeit von Datenbankoperationen von proprietären Methoden eliminiert und eine einheitliche Schnittstelle bietet, die Datenoperationen rationalisiert.

Hier finden Sie alles, was Sie über Datenbank-APIs wissen müssen:

Was ist eine Datenbank-API?

Eine Datenbank-API umfasst Tools und Protokolle, die es Anwendungen ermöglichen, mit einem Datenbankmanagementsystem (DBMS) zu interagieren. Während APIs fungieren als Vermittler zwischen Anwendungen oder Softwarekomponenten, Datenbank-APIs vermitteln insbesondere zwischen Anwendungen und DBMSs. Datenbank-APIs werden hauptsächlich zum Extrahieren von Daten verwendet und helfen beim Ausführen von CRUD-Operationen (Erstellen, Lesen, Aktualisieren, Löschen) oder Senden von Abfragen.

Warum werden Datenbank-APIs verwendet?

Es gibt drei Hauptgründe für die Verwendung einer Datenbank-API:

1. Sicherheit

Datenbank-APIs verfügen über integrierte Sicherheitsfunktionen mit unterschiedlicher Granularität, wie Authentifizierung, Verschlüsselung und Zugriffskontrolle. Diese Funktionen verbessern die Sicherheit Ihrer Datenbank und verhindern unbefugten Zugriff, Datenverletzungen und Missbrauch.

2. Interoperabilität

Datenbank-APIs bieten verschiedenen Anwendungen und Systemen eine standardisierte Möglichkeit zur Interaktion mit einer Datenbank. Diese Interoperabilität ist erforderlich, wenn mehrere Anwendungen Zugriff auf dieselben Daten benötigen.

3. Effizienz

Das manuelle Abfragen und Abrufen von Daten aus einer Datenbank erfordert Kenntnisse in SQL, dem Datenbankschema und der Abfragekonstruktion.

Im Vergleich dazu verfügen Datenbank-APIs über vordefinierte Endpunkte für Abfragen und Datenabrufe und nutzen Abstraktion, um die Komplexität dieser Prozesse erheblich zu reduzieren. Funktionen wie Daten-Caching tragen dazu bei, die Latenz für API-Aufrufe zu verringern.

4. Abstraktion

Die Abstraktion von Datenbank-APIs ermöglicht es Entwicklern, mit einer Datenbank zu arbeiten, ohne die Details ihrer Funktionen verstehen zu müssen. Auf diese Weise profitieren Entwickler von einer einfacheren API-Entwicklung Prozess. Sie können sich auf die Anwendung konzentrieren, die sie entwickeln, statt auf die Datenbankverwaltung.

5. Konsistenz

Datenbank-APIs bieten einheitliche Methoden für den Zugriff auf und die Bearbeitung von Daten, die die Konsistenz bei den Interaktionen einer Anwendung mit der Datenbank gewährleisten. Konsistenz hat mehrere Facetten, wie unten dargestellt:

Arten von Datenbank-APIs und ihre Beispiele

Datenbank-APIs werden basierend auf dem Ansatz, Framework oder Standard kategorisiert, den sie zur Interaktion mit einer Datenbank verwenden. Drei wichtige Kategorien sind:

1. Direkte Datenbank-APIs 

Direkte Datenbank-APIs kommunizieren direkt mit einer Datenbank, normalerweise über SQL. Beispiele: 

• Microsoft Open Database Connectivity (ODBC) 

Microsofts Open Database Connectivity (ODBC) ist speziell für relationale Datenspeicher konzipiert und in der Programmiersprache C geschrieben. Es ist sprachunabhängig (ermöglicht die Kommunikation zwischen Anwendung und Datenbank unabhängig von der Sprache) und DBMS-unabhängig (ermöglicht Anwendungen den Zugriff auf Daten aus verschiedenen DBMSs). 

• Java-Datenbankkonnektivität (JDBC) 

Java Database Connectivity (JDBC) ist datenbankunabhängig, aber speziell für Anwendungen konzipiert, die die Programmiersprache Java verwenden. 

• Microsoft Object Linking and Embedding-Datenbank (OLE-DB) 

OLE-DB ermöglicht einheitlichen Zugriff auf Daten aus verschiedenen Quellen. Es verwendet eine Reihe von Schnittstellen, die mithilfe des Component Object Model implementiert wurden, und unterstützt nicht relationale Datenbanken. 

2. Objektrelationale Mapping-APIs (ORM) 

ORM-APIs wenden objektbasierte Abstraktion auf Datenbankinteraktionen an. Beispiele: 

• überwintern 

Hibernate ist ein ORM-Framework für Java, das Java-Klassen Datenbanktabellen zuordnet und so CRUD-Operationen ohne SQL-Abfragen ermöglicht. 

• Entitäts-Framework 

Entity Framework verwendet .NET-Objekte, um Datenzugriffsebenen für verschiedene lokale und Cloud-Datenbanken zu erstellen. 

• Django-ORM 

Django ORM ist Teil des Python-basierten Open-Source-Webframeworks Django und ermöglicht Entwicklern die Interaktion mit Datenbanken mithilfe von Python-Code. 

3. RESTful- und GraphQL-APIs 

APIs in dieser Kategorie verwenden Webprotokolle – normalerweise HTTP – für Datenbankinteraktionen und abstrahieren häufig die Datenbankschicht, um eine flexiblere Schnittstelle zu erstellen. 

• RESTful-APIs: REST-APIs uVerwenden Sie Standard-HTTP-Methoden für CRUD-Operationen. 

• GraphQL-APIs: Diese APIs sind nach Entitäten und Feldern statt nach Endpunkten organisiert. Im Gegensatz zu RESTful-APIs, GraphQL-APIs rufen die erforderlichen Daten einer Anwendung in einer einzigen Anfrage ab und sorgen so für mehr Effizienz.

Hauptmerkmale von Datenbank-APIs 

1. Verbindungsverwaltung 

Datenbank-APIs können die Erstellung und Konfiguration von Verbindungen zu einer Datenbank verwalten. Einige Datenbank-APIs verfügen über eine Funktion zum „Verbindungspooling“, die Ressourcen spart und die Leistung verbessert, indem ein Pool von Verbindungen erstellt und wiederverwendet wird, anstatt für jede Anforderung eine neue Verbindung einzurichten.  

Datenbank-APIs übernehmen auch die Verbindungsbereinigung. Dabei werden Verbindungen nach der Verwendung sicher geschlossen, um Ressourcenverschwendung und Anwendungsprobleme zu minimieren. Die Verbindungsbereinigung steigert die Effizienz und sorgt für ein reibungsloseres Benutzererlebnis. 

2. Abfrageausführung 

Datenbank-APIs vereinfachen die Ausführung von SQL-Abfragen und -Befehlen. Anwendungen können reine SQL-Abfragen direkt an die Datenbank senden und Datenbank-APIs bieten spezielle Methoden für deren Ausführung.  

Hier sind einige Methoden zum Ausführen gängiger Befehle: 

• Ausführen für DML: Zum Ausführen von INSERT-, UPDATE- und DELETE-Anweisungen.

• Für DDL ausführen: Zum Ausführen von Schemaänderungsbefehlen wie CREATE TABLE. 

• Ausführen für SELECT: Kombiniert mit 'holen' oder 'fetchone' zum Abrufen von Ergebnissen.

3. Datenzuordnung

 Die ORM-Funktionen in vielen Datenbank-APIs ordnen Datenbanktabellen Anwendungsobjekten zu. Entwickler können diese Abstraktion nutzen und anstelle von reinem SQL hochrangige Programmierkonstrukte verwenden, um mit der Datenbank zu interagieren. 

4. Leistungsoptimierung 

Beim Caching werden häufig abgerufene Daten im Speicher gespeichert. Dadurch muss eine API nicht wiederholt auf eine Datenbank zugreifen, um dieselben Daten abzurufen. Dies führt auch zu schnelleren Antworten und verringert die Datenbanklast. 

5. Schemaverwaltung 

Datenbank-APIs verfügen manchmal über integrierte Tools zur Verwaltung von Schemaänderungen. Diese Tools können den Prozess der Änderung des Datenbankschemas bei sich entwickelnden Anwendungsanforderungen vereinfachen.  

Viele Datenbank-APIs bieten auch Unterstützung für Migrationen (versionierte Änderungen am Datenbankschema). Mithilfe von Migrationen können Sie Datenbankänderungen in unterschiedlichen Umgebungen konsistent halten. Durch die Konsistenz dieser Änderungen wird die Datenduplizierung und -redundanz reduziert und die Datengenauigkeit und -qualität verbessert. 

Vom Anbieter bereitgestellte vs. individuell erstellte Datenbank-APIs 

Von Anbietern bereitgestellte Datenbank-APIs werden von den Datenbankanbietern selbst entwickelt. Ihr Fachwissen und ihre Erfahrung stellen sicher, dass diese APIs reibungslos mit den jeweiligen Datenbanksystemen zusammenarbeiten, ähnlich wie Softwarepakete für die Zusammenarbeit konzipiert sind. 

Neben der Kompatibilität genießen diese Datenbank-APIs auch offiziellen Support (einschließlich Updates, Fehlerbehebung und technischem Support) durch den Anbieter und sind auf Leistung und Effizienz optimiert. 

Beispiele für vom Anbieter bereitgestellte Datenbank-APIs: ADO.NET von Microsoft, Oracle Call Interface (OCI) von Oracle und die offiziellen Treiber von MongoDB. 

Im Gegensatz dazu werden maßgeschneiderte Datenbank-APIs intern entwickelt – normalerweise, um spezifische organisatorische Anforderungen oder Anwendungen zu erfüllen. Dieser Ansatz ist in Design und Funktionalität sehr flexibel. 

Da diese Datenbank-APIs von Grund auf neu erstellt werden, können Geschäftsinhaber bei der Anpassung mit Entwicklern zusammenarbeiten. Sie können Funktionen enthalten, die von Anbietern bereitgestellte APIs nicht haben, und auf bestimmte Sicherheits-, Organisations- oder Betriebsanforderungen abzielen. 

Die Organisation ist für die Aktualisierung und Wartung dieser Datenbank-APIs verantwortlich, was dediziertes Personal und erhebliche Ressourcen erfordern kann.  

Maßgeschneiderte Datenbank-APIs lassen sich jedoch problemlos in vorhandene Organisationssysteme und -prozesse integrieren. Dies minimiert Störungen und Ausfallzeiten, da die APIs unter Berücksichtigung der aktuellen Systeme erstellt werden. 

Beispiele für benutzerdefinierte Datenbank-APIs: Benutzerdefinierte RESTful-APIs (Representational State Transfer), benutzerdefinierte ORM-Ebenen und Open-Source-Datenbankbibliotheken wie SQLAlchemy.

Die Vorteile der Verwendung (und Erstellung) von Datenbank-APIs 

Verbesserte Entwicklung und Produktivität 

APIs geben Entwicklern die Freiheit, mit dem Framework, der Sprache oder dem Technologie-Stack ihrer Wahl zu arbeiten. Da sich Entwickler nicht mit den Details der Datenbankinteraktionen befassen müssen, können sie sich auf das Schreiben und Verfeinern der Anwendungslogik konzentrieren. Dies steigert ihre Produktivität und führt zu schnelleren Durchlaufzeiten. 

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Verbesserte Skalierbarkeit 

Skalierbare Datenbank-APIs wirken sich direkt auf die Skalierbarkeit ihrer jeweiligen Anwendungen aus. Sie helfen einer Datenbank, mit wachsenden Anforderungen Schritt zu halten, indem sie Verbindungen effizient verwalten, Engpässe verhindern und die Zuverlässigkeit aufrechterhalten, indem sie Prinzipien wie die folgenden implementieren: 

• API-Ratenbegrenzung: Die Ratenbegrenzung beschränkt die Anzahl der Benutzeranfragen innerhalb eines bestimmten Zeitraums. Dadurch werden mögliche Überlastungen vermieden und die API bleibt auch in Zeiten hoher Aktivität stabil. 

• Lose Kopplung: Das Prinzip der losen Kopplung minimiert die Anzahl der Abhängigkeiten bei der Interaktion zwischen API-Komponenten. Dadurch können bestimmte Teile skaliert oder geändert werden, ohne dass dies größere Auswirkungen auf andere hat. 

• Effiziente Datenbanknutzung: Durch die richtige Indizierung und Abfrageoptimierung können API-Datenbankinteraktionen für eine gleichbleibende Leistung optimiert werden. Diese Vorgehensweisen können die Betriebseffizienz auch dann aufrechterhalten, wenn eine Anwendung skaliert wird. 

Wiederverwendbarkeit 

Sobald du einen hast gut konzipierte API, Sie können die Funktionalität in mehreren Anwendungen wiederverwenden und so Ressourcen und Zeit sparen. 

Stellen Sie sich beispielsweise eine interne Datenbank-API vor, die die zentrale Mitarbeiterdatenbank einer Organisation mit ihrem Mitarbeiterverwaltungssystem (EMS) verbindet. Diese API kann für die Einarbeitung neuer Mitarbeiter verwendet werden, beispielsweise für die Erstellung oder Aktualisierung von Mitarbeiterdatensätzen.  

Dieselbe API kann sekundär und sogar tertiär in der Lohn- und Gehaltsabrechnung (Abrufen und Aktualisieren von Gehaltsinformationen, Erstellen von Lohnabrechnungen) oder in der Verwaltung von Zusatzleistungen und Zusatzleistungen (Aktualisieren von Berechtigung und Nutzung, Verarbeiten von Anfragen) eingesetzt werden. 

Was sind die Herausforderungen und Einschränkungen bei der Verwendung (und Erstellung) von Datenbank-APIs? 

Zu den schwierigeren Aspekten der Verwendung von Datenbank-APIs gehören: 

Größere Komplexität 

In Organisationen, die sich für eine maßgeschneiderte Datenbank-API entscheiden, müssen Geschäftsinhaber und entsprechende Teams eng mit Entwicklern zusammenarbeiten und über fundierte Kenntnisse der Datenbank- und Anwendungsanforderungen verfügen. Diese erhöhte Komplexität kann die Entwicklung verlängern und die Kosten in die Höhe treiben. 

Häufige Wartung 

Datenbank-APIs müssen regelmäßig gewartet werden, damit sie einsatzbereit bleiben. Diese Wartungsarbeiten sorgen nicht nur für einen reibungslosen Betrieb, sondern dienen auch dazu, die Datenbank zu debuggen, neue Funktionen zu integrieren und die API mit Systemupdates kompatibel zu halten. Diese Wartungsarbeiten sind zwar notwendig, können aber auch viel Zeit und Mühe in Anspruch nehmen. 

Kompatibilitätsherausforderungen 

Bei individuell erstellten Datenbank-APIs treten seltener Kompatibilitätsprobleme auf, da sie unter Berücksichtigung der vorhandenen Systeme und Infrastrukturen entwickelt werden. 

Allerdings können bei von Anbietern erstellten Datenbank-APIs Störungen auftreten, und Anwendungen, die mit mehreren Datenbanksystemen arbeiten, sind anfälliger dafür. Diese Kompatibilitätsprobleme können aufgrund datenbankspezifischer Funktionen oder unterschiedlicher Datentypen auftreten. 

Bewährte Methoden zum Erstellen und Verwenden von Datenbank-APIs 

1. Intuitives Design 

Je einfacher das API-Design, desto einfacher ist es zu verwenden. Welche Funktionen notwendig sind und welche überflüssig sind, hängt von einer API zur anderen ab. Zu viele der letzteren können jedoch die Benutzeroberfläche überladen und das Benutzererlebnis beeinträchtigen. 

2. Sicherheit hat Priorität 

Umfassende Autorisierungs- und Authentifizierungsprotokolle in die API zu integrieren, ist ein guter Ansatz zur Verbesserung der Sicherheit. Sie sollten außerdem sowohl die übertragenen als auch die gespeicherten Daten verschlüsseln. Richten Sie außerdem regelmäßige Audits ein, um Sicherheitsrisiken in der API proaktiv zu erkennen und zu beheben. 

3. Pflege der Dokumentation 

Erstellen und pflegen Sie gründliche API-Dokumentation, behandelt API-Methoden im Detail, diskutiert Verfahren zur Fehlerbehandlung und liefert Anwendungsbeispiele. Umfassende, gut strukturierte Dokumentation ist eine unschätzbare Ressource, die Entwicklern hilft, APIs zu verstehen und sie richtig zu verwenden. 

4. Umfangreiche Tests 

Testen Sie die API gründlich, um ihre Funktionalität und Effizienz unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu überprüfen. Ausführliche Tests vor der Bereitstellung können potenzielle Probleme aufdecken, die Sie beheben müssen. Verschiedene Arten von Tests zielen auf unterschiedliche Bereiche ab. Einige Beispiele: 

5. Versionierung

Durch die Implementierung der Versionierung können Änderungen an der Datenbank-API einfacher verwaltet werden. Die Versionierung trägt auch zur Abwärtskompatibilität bei – Entwickler können an neueren Versionen einer API arbeiten und gleichzeitig ältere Versionen verwenden, um aktuelle Anwendungen intakt zu halten.

Verwenden von No-Code-Tools zum Erstellen von Datenbank-APIs 

No-Code-Tools sind eine zugängliche, schnellere Alternative zu herkömmlichen, codebasierten Methoden zum Erstellen von Datenbank-APIs. Solche Tools bieten eine visuelle Drag-and-Drop-Oberfläche mit vorgefertigten Vorlagen für gängige Anwendungsfälle. Sie bieten außerdem eine einfache Integration mit verschiedenen Tools und Diensten und anderen APIs für erweiterte Funktionalität. 

Sie können No-Code-Tools verwenden, um automatisch RESTful-API-Endpunkte zu generieren oder benutzerdefinierte Endpunkte ohne Codierung zu erstellen. 

Wie Astera Hilft beim Erstellen von Datenbank-APIs 

Wenn Sie Datenbank-APIs verwenden, müssen Sie eine Datenbank nicht manuell abfragen, um auf relevante Informationen zuzugreifen oder diese abzurufen. Im Vergleich zu manuellen Methoden bieten sie eine einfachere und schnellere Möglichkeit, mit Datenbanken zu arbeiten – und sind daher für jedes Unternehmen nützlich, das Daten in seine Prozesse integrieren möchte. 

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