如何進行 API 開發：RESTful 與 GraphQL 的比較

 

1. 引言

在現代網絡應用中，API（應用程序介面）是必不可少的，它使得不同系統或服務之間能夠相互通信與交換數據。隨著互聯網技術的發展，API 的設計與開發越來越重要。在當今的 API 開發中，兩種最為流行的設計風格分別是 RESTful 和 GraphQL。每一種方法都有其獨特的優勢和使用場景，本文將對這兩種設計風格進行深入比較，幫助開發者選擇最適合自己項目需求的 API 開發方法。

2. API 的基本概念

API 是一種讓應用程序與外部系統進行交互的接口。它通常允許用戶從外部系統請求數據或執行某些操作。在 Web 開發中，API 通常是基於 HTTP 協議的，並且使用 JSON 或 XML 作為數據交換格式。

API 主要分為幾種類型，其中最常見的是 RESTful API 和 GraphQL API。REST（Representational State Transfer）是一種基於 HTTP 協議的架構風格，強調資源的表示與狀態轉移。而 GraphQL 則是一種由 Facebook 發起的查詢語言，提供了對數據的精確控制和靈活性。

3. RESTful API 開發

3.1 REST 架構原則

RESTful API 基於 REST 架構風格，其設計原則包括以下幾個核心概念：

• 無狀態性：每個請求都是獨立的，服務器不會保存客戶端的狀態。每次請求都需要提供完整的請求信息。

• 統一接口：RESTful API 通常提供統一的接口，使用標準的 HTTP 方法（如 GET、POST、PUT、DELETE）來操作資源。

• 資源導向：每一個資源都有一個唯一的 URI，客戶端通過這個 URI 訪問和操作資源。

3.2 開發 RESTful API

開發 RESTful API 時，通常需要根據以下步驟來進行設計：

• 設計資源端點（URI 設計）：每個資源都應該有一個唯一的 URI，並且這些 URI 應該具有描述性。例如，一個博客文章的資源 URI 可以是 /articles/{id}。

• 使用 HTTP 方法：根據不同的操作，選擇相應的 HTTP 方法：

  • GET：查詢資源

  • POST：創建新資源

  • PUT：更新資源

  • DELETE：刪除資源

• 返回 JSON 數據格式：RESTful API 一般使用 JSON 作為數據交換格式，這樣可以與大多數現代 Web 應用和移動應用兼容。

3.3 RESTful API 的優點

• 簡單易懂：RESTful API 基於 HTTP 協議設計，易於理解和使用。

• 擴展性強：RESTful API 的無狀態特性使其具有良好的可擴展性，可以輕鬆擴展至大量客戶端。

• 良好的快取支持：由於 RESTful API 基於 HTTP 協議，許多現成的快取機制可以直接利用。

3.4 RESTful API 的缺點

• 過度請求或冗餘數據：在某些情況下，RESTful API 可能會返回過多或過少的數據，這會導致頻繁的網絡請求或冗餘數據的傳輸。

• 版本控制問題：隨著 API 的更新和演變，版本控制成為一個問題。RESTful API 通常需要通過 URL 或請求頭來處理版本管理。

4. GraphQL API 開發

4.1 GraphQL 的基本概念

GraphQL 是一種由 Facebook 發起的查詢語言，與傳統的 RESTful API 不同，它允許客戶端精確地指定所需的數據。GraphQL 不再依賴固定的資源端點，而是通過一個單一的端點來處理所有的數據查詢和變更操作。

GraphQL 的核心概念包括：

• Schema：GraphQL 服務端定義數據的結構和類型，這些結構在查詢中表現為字段和類型。

• Query：客戶端通過 GraphQL 查詢語言來請求數據，並可以精確指定需要哪些字段。

• Mutation：GraphQL 也支持數據的寫操作，通過 Mutation 來修改數據。

• Subscription：GraphQL 提供實時訂閱功能，允許客戶端在數據變更時接收到通知。

4.2 開發 GraphQL API

開發 GraphQL API 時，通常需要遵循以下步驟：

• 定義 Schema：定義 GraphQL 的數據結構，包括對象類型、字段和關聯。例如，定義一個 Article 類型，其中包含標題、內容和作者等字段。

• 建立 Resolver：Resolver 用於處理查詢和變更請求，負責從數據源（如數據庫）獲取所需的數據。

• 處理查詢與變更請求：客戶端發送查詢請求，服務端返回精確的數據，或通過 Mutation 更新數據。

4.3 GraphQL API 的優點

• 精確的數據請求：GraphQL 允許客戶端指定需要的數據字段，避免了過多的數據傳輸和冗餘請求。

• 靈活的數據查詢：客戶端可以動態構建查詢，獲取一個或多個資源的數據，減少了對多個 API 請求的依賴。

• API 版本控制簡單：GraphQL 服務端無需進行版本控制，因為客戶端只會請求需要的數據字段，而不會受到舊版 API 的影響。

4.4 GraphQL API 的缺點

• 開發複雜性：由於 GraphQL 提供了高度的靈活性，開發者需要處理更多的邏輯，特別是 Resolver 的設計。

• 性能問題：如果查詢不當，可能會造成性能瓶頸。複雜的查詢可能導致大量的計算和數據處理，這需要額外的優化措施。

5. RESTful vs. GraphQL 比較

比較項目	RESTful API	GraphQL API
資料獲取	固定端點返回預定義格式	客戶端可自定義請求數據
效能	可能過度請求或缺少數據	精確獲取所需數據
開發難度	簡單，基於 HTTP 規範	需要定義 Schema 與 Resolver
快取支持	內建 HTTP 快取機制	需自行實現快取策略
版本管理	需要透過 URL 或 Header 處理版本	不需要版本控制，可直接擴充 Schema

6. API 安全與最佳實踐

無論是 RESTful 還是 GraphQL API，都需要關注 API 的安全性。常見的安全措施包括：

• 身份驗證與授權：使用 JWT（JSON Web Token）、OAuth 或 API Key 等技術進行身份驗證與授權。

• 錯誤處理與響應格式：使用 HTTP 狀態碼來標識操作結果，並統一錯誤訊息格式，便於客戶端處理。

• 效能優化：在數據返回之前，應該優化查詢，使用快取技術減少不必要的請求，提高性能。

7. 框架與工具推薦

• RESTful API：可以使用 Express（Node.js）、Spring Boot（Java）、Django REST framework（Python）等框架來開發。

• GraphQL API：可以使用 Apollo Server（Node.js）、Graphene（Python）、GraphQL Yoga 等框架來開發。

8. 結論與選擇指南

• 何時選擇 RESTful API？ 當您的應用場景較簡單，需要明確定義資源並使用標準的 HTTP 方法時，RESTful API 是一個不錯的選擇。

• 何時選擇 GraphQL API？ 當您需要精確控制數據返回，並希望減少冗餘請求或需要動態查詢時，GraphQL API 更為適合。

9. 參考資料與進一步閱讀

• 官方文檔（RESTful、GraphQL）

• API 設計最佳實踐

• 深入學習 REST 與 GraphQL 的資源