REST-APIs - Wie sie funktionieren und wie du sie nutzen kannst

Ein wichtiger Bestandteil moderner Webanwendungen sind APIs (Application Programming Interfaces). Eine API ist eine Schnittstelle, die es Anwendungen ermöglicht, auf bestimmte Daten oder Funktionen zuzugreifen. APIs sind ein wichtiges Werkzeug bei der Digitalisierung und Automatisierung von Geschäftsprozessen.

Eine spezielle Art von APIs sind RESTful APIs, abgekürzt auch als REST APIs bezeichnet. REST (Representational State Transfer) ist ein Architekturstil für die Entwicklung von Webanwendungen, der auf dem HTTP-Protokoll basiert und es ermöglicht, Ressourcen über eine einheitliche Schnittstelle zu manipulieren. RESTful APIs sind APIs, die auf den Prinzipien von REST aufbauen und somit eine konsistente und standardisierte Möglichkeit bieten, auf Daten und Funktionen zuzugreifen.

In diesem Artikel werden wir uns genauer mit RESTful APIs beschäftigen und erklären, was sie sind, wie sie funktionieren und wie man sie benutzt. Wir werden auch diskutieren, warum sie für die Automatisierung von Geschäftsprozessen wichtig sind und welche Best Practices bei ihrer Verwendung zu beachten sind. Schließlich werden wir ein Praxisbeispiel betrachten, das die Verwendung von RESTful APIs in der Cloud demonstriert.

Wichtige Architekturprinzipien von RESTful APIs

Die Prinzipien von REST bauen auf der Verwendung von Ressourcen auf, die durch URIs (Uniform Resource Identifiers) identifiziert werden. URIs (Uniform Resource Identifiers) sind eine Art von Adressen, die verwendet werden, um eine Ressource im Web eindeutig zu identifizieren. Häufig kommen dazu URLs (Uniform Resource Locator) zum Einsatz.Eine URL identifiziert eine Ressource durch ihre Netzwerkadresse und ihr Protokoll, also beispielsweise https://api.example.com/users. Diese Adresse stellt für eine RESTful API dann einen sogenannten Endpunkt dar.

Die Ressourcen werden durch HTTP-Methoden wie GET, POST, PUT und DELETE manipuliert. Ein wichtiger Aspekt bei RESTful APIs ist die Zustandslosigkeit. Das bedeutet, dass der Server den Zustand des Clients nicht speichert und jede Anfrage vom Client als unabhängige Anfrage behandelt wird. Dadurch wird die Skalierbarkeit verbessert und die Last auf dem Server reduziert. Zustandslosigkeit ermöglicht auch eine einfachere Integration von verschiedenen Clients und Servern, da sie unabhängig voneinander agieren können. Es ist jedoch wichtig, dass der Client alle erforderlichen Informationen bei jeder Anfrage an den Server sendet, um sicherzustellen, dass der Server die Anfrage verarbeiten kann.

Zu den Funktionsprinzipien von REST gehört auch HATEOAS (Hypermedia as the Engine of Application State). Dieses Prinzp besagt, dass die RESTful API eine einheitliche Schnittstelle bereitstellen sollte, die es einem Client ermöglicht, den Zustand der Anwendung durch Hyperlinks zu steuern.

Im Klartext bedeutet dies, dass ein Client nicht nur eine Ressource anfordert und ihre Daten erhält, sondern auch Informationen darüber, welche weiteren Aktionen er ausführen kann. Der Server sollte also nicht nur die angeforderte Ressource zurückgeben, sondern auch Links zu anderen relevanten Ressourcen und Aktionen, die der Client ausführen kann.

Ein Beispiel für HATEOAS könnte folgendermaßen aussehen:

Ein Client ruft eine RESTful API auf, um Informationen über ein Produkt abzurufen. Die API gibt eine JSON-Antwort zurück, die die Informationen über das Produkt enthält, sowie einen Link zu einer weiteren Ressource, die ähnliche Produkte enthält. Der Client kann den Link aufrufen, um weitere Produkte abzurufen, ohne dass er die URI der Ressource kennen muss.

Die JSON-Antwort könnte wie folgt aussehen:

{
  "id": 123,
  "name": "T-Shirt",
  "description": "Ein tolles T-Shirt",
  "price": 19.99,
  "links": [
    {
      "rel": "similar",
      "href": "/products/similar?id=123"
    }
  ]
}

In diesem Beispiel enthält die Antwort einen Link zur Ressource /products/similar?id=123, die ähnliche Produkte enthält. Der Client kann den Link aufrufen, um weitere Produkte abzurufen, ohne dass er die URI der Ressource kennen muss. Die Verwendung von HATEOAS sorgt dafür, dass der Client nur die URI der Hauptressource kennen muss und sich alle weiteren Ressourcen dynamisch erschließen kann.

Durch die Verwendung von HATEOAS wird die RESTful API flexibler und skalierbarer, da sie es den Entwicklern ermöglicht, Änderungen an der Anwendung vorzunehmen, ohne dass sie die API-Schnittstelle ändern müssen. Außerdem können Clients die API dynamisch erkunden, anstatt vorher festgelegte Annahmen darüber zu treffen, wie die API funktioniert.

Ein Beispiel für eine RESTful API ist die Twitter API. Die API ermöglicht es Entwicklern, auf bestimmte Twitter-Daten und Funktionen zuzugreifen, indem sie HTTP-Methoden verwenden, um Ressourcen wie Tweets und Benutzerprofile zu manipulieren. Durch die Verwendung von URIs können Entwickler spezifische Ressourcen identifizieren und darauf zugreifen, während die HATEOAS-Prinzipien es ihnen ermöglichen, die verfügbaren Ressourcen und Aktionen dynamisch zu erkunden.

Wie benutzt man eine RESTful API?

Um eine RESTful API zu verwenden, müssen Entwickler die richtigen Anfragen an den Server senden und die Antwort des Servers richtig interpretieren. Hier sind einige wichtige Punkte zu beachten:

Anfrage- und Antwortformat: Die meisten RESTful APIs verwenden JSON (JavaScript Object Notation) oder XML (Extensible Markup Language) für die Datenübertragung zwischen Client und Server.
HTTP-Methoden für CRUD-Operationen: CRUD steht für Create, Read, Update und Delete. Entwickler können diese Operationen auf Ressourcen durchführen, indem sie die entsprechenden HTTP-Methoden verwenden: GET (Read), POST (Create), PUT (Update) und DELETE (Delete).
Parameter und Header für Anfragen: Entwickler können auch Parameter und Header in ihren Anfragen verwenden, um zusätzliche Informationen an den Server zu senden. Zum Beispiel können sie Authentifizierungsdaten in Header einfügen, um sicherzustellen, dass nur autorisierte Benutzer auf die API zugreifen können.
Caching für Leistungsverbesserungen: RESTful APIs unterstützen auch Caching, um die Leistung zu verbessern. Wenn ein Client eine Anfrage an den Server sendet, kann der Server die Antwort im Cache speichern. Wenn der gleiche Client später eine identische Anfrage stellt, kann der Server die Antwort aus dem Cache zurückgeben, anstatt die Daten erneut zu berechnen oder aus der Datenbank zu laden.

Indem du diese Best Practices befolgst, kannst du RESTful APIs effektiv nutzen und die Leistung deiner Anwendungen verbessern.

Codebeispiele für RESTful APIs

Zur besseren Veranschaulichung findest du hier ein Beispiel, wie verschiedene Aufrufe einer API in der Programmiersprache Python aussehen könnten. Der fiktive Code zeigt Befehle, um einen neuen Benutzer zu erstellen, einen vorhandenen Benutzer zu aktualisieren und einen Benutzer zu löschen. Er verwendet die HTTP-Methoden POST, PUT und DELETE, um diese Operationen auszuführen.

import requests

# POST request to create a new user
response = requests.post('https://api.example.com/users', json={
  'name': 'John Doe',
  'email': 'johndoe@example.com'
})
data = response.json()
print(data)

# PUT request to update an existing user
response = requests.put('https://api.example.com/users/123', json={
  'name': 'Jane Doe',
  'email': 'janedoe@example.com'
})
data = response.json()
print(data)

# DELETE request to delete a user
response = requests.delete('https://api.example.com/users/123')
print('User deleted')

Aufrufe von RESTful APIs lassen sich in diversen Programmiersprachen realisieren. Das obige Beispiel in Javascript würde etwa so aussehen:

// POST request to create a new user
fetch('https://api.example.com/users', {
  method: 'POST',
  headers: { 'Content-Type': 'application/json' },
  body: JSON.stringify({
    name: 'John Doe',
    email: 'johndoe@example.com'
  })
})
  .then(response => response.json())
  .then(data => console.log(data))
  .catch(error => console.error(error));

// PUT request to update an existing user
fetch('https://api.example.com/users/123', {
  method: 'PUT',
  headers: { 'Content-Type': 'application/json' },
  body: JSON.stringify({
    name: 'Jane Doe',
    email: 'janedoe@example.com'
  })
})
  .then(response => response.json())
  .then(data => console.log(data))
  .catch(error => console.error(error));

// DELETE request to delete a user
fetch('https://api.example.com/users/123', {
  method: 'DELETE'
})
  .then(response => console.log('User deleted'))
  .catch(error => console.error(error));

Vorteile der Verwendung von RESTful APIs

RESTful APIs bieten verschiedene Vorteile bei der Integration von Anwendungen und der Übertragung von Daten. Einige dieser Vorteile sind:

Einfache Integration in Anwendungen

RESTful APIs sind einfach in Anwendungen zu integrieren, da sie auf einem offenen Web-Protokoll basieren. Sie können von jedem Gerät aus aufgerufen werden, das eine HTTP-Anfrage senden kann. Dadurch wird die Komplexität der Integration reduziert und die Entwicklungszeit verkürzt.

Effiziente Datenübertragung und Skalierbarkeit

RESTful APIs sind darauf ausgelegt, Daten effizient zu übertragen. Durch die Verwendung von HTTP-Anforderungen und -Antworten kann die Bandbreite optimiert werden. Dies führt zu einer besseren Skalierbarkeit, da die Anzahl der Anfragen reduziert wird.

Unterstützung für verschiedene Datenformate und Authentifizierungsmechanismen

RESTful APIs unterstützen eine Vielzahl von Datenformaten wie JSON, XML, HTML usw. und können auch verschiedene Authentifizierungsmechanismen wie OAuth und Token-basierte Authentifizierung unterstützen. Dadurch wird die Flexibilität erhöht und es wird möglich, APIs in verschiedenen Umgebungen zu nutzen.

Versionierung von APIs

Die Versionierung von APIs ist wichtig, um sicherzustellen, dass Änderungen an der API die bestehenden Anwendungen nicht beeinträchtigen. RESTful APIs unterstützen die Versionierung von APIs, indem sie die API-Version in der URI oder in der Kopfzeile der Anfrage kennzeichnen. Dadurch wird sichergestellt, dass Änderungen an der API kontrolliert und geplant durchgeführt werden können, ohne die bestehenden Anwendungen zu beeinträchtigen

Best Practices für die Verwendung von RESTful APIs

Um sicherzustellen, dass deine RESTful API den Anforderungen gerecht wird, gibt es einige bewährte Methoden, die du berücksichtigen solltest:

Ressourcen und URIs sinnvoll benennen: Eine gut benannte Ressource kann die API-Verwendung erleichtern. Es ist empfehlenswert, beschreibende Namen für Ihre Ressourcen zu wählen und eine sinnvolle Hierarchie für ihre URIs zu erstellen. Eine klare URI-Struktur kann dazu beitragen, dass Entwickler schnell und effektiv auf die gewünschten Daten zugreifen können.
Verwendung von HATEOAS für eine einheitliche Schnittstelle: HATEOAS (Hypertext As The Engine Of Application State) ist ein Prinzip, das besagt, dass alle Informationen, die für die Navigation durch die API erforderlich sind, in den Antworten enthalten sein sollten. Dies umfasst Links zu anderen Ressourcen sowie mögliche Aktionen für den Benutzer. Die Verwendung von HATEOAS kann dazu beitragen, dass Entwickler die API effektiver nutzen und ihre Integration in Anwendungen vereinfachen.
Architektur in Schichten für Flexibilität und Skalierbarkeit: Eine RESTful API kann aus verschiedenen Schichten bestehen, um Skalierbarkeit und Flexibilität zu gewährleisten. Eine typische Architektur umfasst eine Präsentationsschicht (für die Benutzeroberfläche), eine Geschäftslogikschicht (für die Verarbeitung von Anfragen) und eine Datenzugriffsschicht (für den Zugriff auf Daten). Durch die Verwendung von Schichten kann die API-Funktionalität einfach erweitert werden, ohne dass die Struktur der API grundlegend geändert werden muss.
API-Dokumentation für Entwickler: Eine umfassende API-Dokumentation ist für Entwickler unerlässlich, um effektiv mit der API arbeiten zu können. Die Dokumentation sollte eine Beschreibung der verfügbaren Ressourcen und ihrer URIs, der unterstützten HTTP-Methoden, Parameter und Header für Anfragen sowie der verfügbaren Datenformate enthalten. Eine gute API-Dokumentation kann dazu beitragen, die Integration in Anwendungen zu erleichtern und die Fehlerbehebung zu vereinfachen.

Praxisbeispiel: Verwendung von RESTful APIs in der Cloud

RESTful APIs bieten eine hervorragende Möglichkeit, Cloud-Anwendungen zu integrieren und zu automatisieren. In diesem Abschnitt werden wir uns ein praktisches Beispiel ansehen, wie RESTful APIs in der Cloud verwendet werden können.

Ein gängiger Anwendungsfall für die Verwendung von RESTful APIs in der Cloud ist die Integration von verschiedenen Diensten, um Daten auszutauschen und automatisierte Workflows zu erstellen. Nehmen wir an, du hast eine Cloud-Anwendung, die Kundendaten verwaltet. Nun möchtest eine Schnittstelle erstellen, um Daten auszutauschen und mit anderen Anwendungen zu integrieren.

Um dies zu erreichen, kannst du eine RESTful API erstellen, die als Schnittstelle zwischen deiner Anwendung und anderen Anwendungen fungiert. Du kannst beispielsweise eine API erstellen, die es anderen Anwendungen ermöglicht, Kundendaten zu lesen, zu erstellen, zu aktualisieren und zu löschen – ähnlich wie in den weiter oben vorgestellten Codebeispielen.

Für die Implementierung dieser API könntest du verschiedene Cloud-Plattformen wie AWS, Azure oder Google Cloud verwenden. Diese Plattformen bieten eine Vielzahl von Diensten wie API-Gateway, Lambda-Funktionen und Datenbankdienste, die zur Erstellung einer vollständigen API-Infrastruktur verwendet werden können.

Ein Beispiel für die Implementierung dieser API in AWS könnte wie folgt aussehen:

Verwendung des API-Gateways von AWS zur Erstellung von APIs mit RESTful-Schnittstellen.
Verwendung von Lambda-Funktionen, um die Logik unserer API-Endpunkte zu implementieren und auf Kundendaten zuzugreifen.
Verwendung von DynamoDB, einem NoSQL-Datenbankdienst von AWS, um Kundendaten zu speichern.
Verwendung von AWS Cognito für die Authentifizierung und Autorisierung von Benutzern, die deine API aufrufen.

Mit dieser Architektur kannst du eine vollständige API-Infrastruktur erstellen, die es anderen Anwendungen ermöglicht, auf Kundendaten zuzugreifen und mit ihnen zu interagieren. Darüber hinaus kannst du die Skalierbarkeit und die Verfügbarkeit deiner APIs durch die Verwendung von Cloud-Diensten verbessern.

Zusammenfassend bietet die Verwendung von RESTful APIs in der Cloud eine leistungsstarke Möglichkeit, Anwendungen zu integrieren und automatisierte Workflows zu erstellen. Durch die Verwendung von Cloud-Plattformen kannst du eine skalierbare und zuverlässige Infrastruktur für deine APIs erstellen, die es anderen Anwendungen ermöglicht, mit deinen Daten zu interagieren.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass RESTful APIs eine wichtige Rolle in der Automatisierung von Geschäftsprozessen und der Entwicklung von Webanwendungen spielen. Durch ihre einfache Integration in Anwendungen, effiziente Datenübertragung und Skalierbarkeit sowie Unterstützung für verschiedene Datenformate und Authentifizierungsmechanismen haben sie sich als Standard für die Erstellung von Webdiensten etabliert.

Es ist wichtig, bei der Verwendung von RESTful APIs Best Practices zu beachten, wie z.B. die sinnvolle Benennung von Ressourcen und URIs, die Verwendung von HATEOAS für eine einheitliche Schnittstelle, die Architektur in Schichten für Flexibilität und Skalierbarkeit sowie die API-Dokumentation für Entwickler.

Zukünftige Entwicklungen im Bereich RESTful APIs werden sich wahrscheinlich auf die Verbesserung von Sicherheit, Leistung und Integration in Cloud-Anwendungen konzentrieren.

Für Entwickler und Unternehmen ist es empfehlenswert, sich mit den Konzepten und Best Practices von RESTful APIs vertraut zu machen, um effektive Webdienste zu erstellen und die Automatisierung von Geschäftsprozessen zu verbessern.

REST-APIs – Wie sie funktionieren und wie du sie nutzen kannst