- Postman hat die Trends bei API-Protokollen sowie deren Vor- und Nachteile auf Basis einer Umfrage unter 40.000 Entwicklern zusammengefasst
- Darunter REST, WebHooks, GraphQL, SOAP, WebSocket, gRPC usw.
REST
- Nach wie vor am weitesten verbreitet. In den letzten zwei Jahren von 92 % auf 86 % gesunken
- Einfachheit, Skalierbarkeit und leichte Integration mit Web-Services
- Vorteile von REST
- Einfachheit und Standardisierung: Durch die Nutzung standardisierter HTTP-Methoden lässt sich REST von Entwicklern, die bereits mit HTTP vertraut sind, leicht übernehmen. Die Einfachheit fördert schnelles Lernen und eine zügige Integration
- Skalierbarkeit: Aufgrund des zustandslosen Charakters von REST müssen Server keine Sitzungsdaten zwischen Anfragen speichern. Das erleichtert horizontale Skalierung durch Hinzufügen von Instanzen ohne gemeinsamen Serverzustand
- Performance: Zustandslosigkeit und cachebare Antworten erhöhen die Ausführungsgeschwindigkeit und reduzieren die Anzahl der Anfragen
- Modularität: RESTful Services können als modulare Komponenten entwickelt werden. Das ermöglicht unabhängige Updates und verbessert die Wartbarkeit
- Plattformunabhängigkeit: Mit verschiedensten Clients nutzbar. Die Interoperabilität fördert API-Integrationen über Systeme hinweg
- Ausgereifte Tools und Community-Support: Es gibt viele Tools, Bibliotheken, Best Practices, Anleitungen zur Fehlerbehebung und Community-Ressourcen
- Herausforderungen von REST
- Over-Fetching & Under-Fetching: Da Clients möglicherweise nur einen Teil der Daten benötigen, können zu viele oder zu wenige Daten abgerufen werden. Das kann zu Performance-Problemen führen und Bandbreite verschwenden
- Mehrfache Schnittstellenaufrufe: Um zusammengehörige Daten abzurufen, sind möglicherweise mehrere Requests nötig, was die Latenz erhöht. Diese Kette von Aufrufen wird mit wachsender Anwendung problematisch
- Versionsprobleme: Neue Versionen einer REST-API zu erstellen kann umständlich sein, insbesondere wenn sich Datenstrukturen oder Service-Funktionen ändern. Das führt häufig zu Kompatibilitätsproblemen mit älteren Versionen
- Overhead durch Zustandslosigkeit: Zustandslosigkeit unterstützt zwar die Skalierbarkeit, bedeutet aber auch, dass jeder Request den gesamten nötigen Kontext enthalten muss. Das kann Overhead verursachen, besonders wenn Clients große Mengen wiederholter Daten senden müssen
- Fehlende Echtzeitfähigkeiten: REST ist nicht für Echtzeit-Apps wie Chats oder Live-Feeds optimiert. WebSocket und SSE eignen sich besser für solche Anwendungsfälle
WebHooks
- Webhooks sind benutzerdefinierte HTTP-Callbacks, die durch Ereignisse in einer Quellanwendung ausgelöst werden
- Wenn ein Ereignis eintritt, sendet die Quellanwendung einen HTTP-Request, in der Regel POST, an die von der Zielanwendung angegebene URI. Dadurch wird nahezu Echtzeit- und ereignisbasierte Kommunikation ohne wiederholtes Polling möglich
- Webhooks werden immer beliebter, und 36 % der Entwickler nutzen sie für nahtlose Integrationen zwischen verschiedenen Systemen
- Vorteile von WebHooks
- Echtzeitkommunikation: Mit Webhooks ist Echtzeit-Datenübertragung möglich. Wenn ein Ereignis eintritt, werden die entsprechenden Daten gesendet, was eine aktuelle Synchronisierung zwischen Systemen sicherstellt
- Effizienz: Webhooks beseitigen ressourcenintensives Polling und sparen dadurch Rechenleistung und Bandbreite
- Flexibilität: Webhooks lassen sich so konfigurieren, dass sie auf bestimmte Ereignisse reagieren. Dadurch kann festgelegt werden, welche Aktionen oder Trigger in einer Anwendung Daten an eine andere senden
- Vereinfachte Integration: Durch die Verwendung von HTTP-Methoden sind sie in den meisten Anwendungen leicht einsetzbar
- Unterstützung entkoppelter Architekturen: Da Webhooks ereignisbasiert arbeiten, unterstützen sie auf natürliche Weise Event-driven oder entkoppelte Architekturen und verbessern so Modularität und Skalierbarkeit
- Herausforderungen von WebHooks
- Fehlerbehandlung: Wenn die empfangende Seite eines Webhooks ausfällt oder Fehler bei der Verarbeitung des Callbacks auftreten, besteht das Risiko von Datenverlust. Systeme mit Webhooks benötigen robuste Fehlerbehandlungsmechanismen einschließlich Retry oder Logging
- Sicherheitsprobleme: Da Webhooks Daten über das Internet übertragen, sind sie anfällig für Abfangen oder bösartige Angriffe. API-Sicherheitsmaßnahmen wie HTTPS und das Signieren von Payloads sind essenziell
- Verwaltung mehrerer Webhooks: Verwaltung und Monitoring von Webhooks können komplex sein, insbesondere wenn eine Anwendung wächst und sich auf mehrere Webhooks stützt. Es erfordert Aufmerksamkeit, alle Webhooks korrekt am Laufen zu halten und verschiedene Endpunkte nachzuverfolgen
- Überlastungsgefahr: Eine große Zahl gleichzeitiger Callbacks kann den Empfänger einer Anwendung belasten, aber Rate Limits oder Batch-Verarbeitung können helfen, Lastspitzen zu bewältigen
GraphQL
- GraphQL ist eine Abfragesprache für APIs und eine serverseitige Runtime zur Ausführung dieser Abfragen mithilfe eines für die Daten definierten Typsystems
- GraphQL wurde 2012 bei Facebook entwickelt und 2015 als Open-Source-Projekt veröffentlicht. Es bietet eine flexiblere und effizientere Alternative zu bestehenden REST-APIs
- Die Verbreitung von GraphQL unter Entwicklern steigt auf 29 %, was seine Bedeutung in der heutigen API-Landschaft zeigt
- Anders als bei REST, wo oft mehrere API-Endpunkte für zusammengehörige Daten abgefragt werden müssen, kann man mit GraphQL alle benötigten Daten in einer einzigen Query erhalten
- Das ist besonders für Frontend-Entwickler nützlich, weil es mehr Kontrolle über den Datenabruf bietet und die Entwicklung dynamischerer und reaktionsfähigerer Benutzeroberflächen ermöglicht
- Vorteile von GraphQL
- Stark typisiertes Schema: GraphQL-APIs besitzen ein stark typisiertes Schema, sodass Entwickler genau wissen, welche Daten und Typen für Queries verfügbar sind
- Präziser Datenabruf: Clients können exakt die benötigten Daten anfordern. Das löst Over-Fetching- und Under-Fetching-Probleme, verbessert die Performance und spart Kosten
- Query-Komplexität und verschiedene Ressourcen: GraphQL unterstützt Queries über mehrere Datentypen in einem Request, wodurch die Anzahl der Netzwerkaufrufe für komplexe und miteinander verknüpfte Daten sinkt
- Echtzeit-Updates über Subscriptions: GraphQL unterstützt über Subscriptions die Echtzeitsynchronisierung, sodass Clients in Echtzeit aktualisiert werden
- Introspection: Das selbst dokumentierende Schema von GraphQL erleichtert durch Selbstinspektion die Entwicklung
- Herausforderungen von GraphQL
- Query-Komplexität: Die Flexibilität, die GraphQL Clients bietet, hat auch Nachteile. Zu komplexe oder tief verschachtelte Queries können die Performance negativ beeinflussen
- Lernkurve: Wegen neuer Konzepte wie Mutations und Subscriptions ist die Lernkurve bei GraphQL steiler als bei REST
- Versionierung: Die flexible Natur von Queries bedeutet, dass Schemaänderungen bestehende Queries brechen und die Versionierung komplizierter machen können
- Potenzial für übermäßige Ressourcennutzung: Clients können mit einer einzigen Query mehrere Ressourcen anfordern, wodurch das Risiko besteht, mehr Daten als nötig zu holen und den Server zu überlasten
- Sicherheitsprobleme: Böswillige Nutzer können die Flexibilität von GraphQL ausnutzen, um den Server mit komplexen Queries zu überlasten
SOAP
- SOAP (Simple Object Access Protocol) ist ein Protokoll zum Austausch strukturierter Informationen für die Implementierung von Web-Services
- Es verwendet XML als Nachrichtenformat und in der Regel HTTP oder SMTP als Schicht für Nachrichtenverhandlung und -übertragung
- Anders als REST und GraphQL verfügt SOAP über strenge Standards und integrierte Funktionen wie ACID-konforme Transaktionen, Sicherheit und Messaging-Patterns
- Trotz rückläufiger Nutzung auf nur noch 26 % der Entwickler bleibt SOAP für bestimmte Anwendungen eine verlässliche Wahl
- Vorteile von SOAP
- Starke Typisierung und Verträge: Es bietet starke Typisierung und strikte Verträge, die in WDSL- (Web Services Description Language) Dokumenten definiert sind
- Eingebaute Sicherheitsfunktionen: SOAP bietet umfassende Sicherheit durch Authentifizierung, Autorisierung und Verschlüsselung, umgesetzt über den WS-Security-Standard. Dadurch ist es eine bevorzugte Wahl für Enterprise-Anwendungen
- ACID-Transaktionen: SOAP unterstützt ACID-Transaktionen, die für Anwendungen mit hoher Datenintegrität wie Finanz- oder Gesundheitssysteme essenziell sind
- Zuverlässiges Messaging: SOAP gewährleistet zuverlässige Nachrichtenzustellung und geht gut mit Fehlern um, weshalb es sich sehr gut für Systeme eignet, bei denen garantierte Zustellung wichtig ist
- Sprach-, plattform- und transportneutral: Wie REST können SOAP-Services von jedem Client genutzt werden, der XML versteht, unabhängig von Programmiersprache, Plattform oder Transportprotokoll
- Herausforderungen von SOAP
- Komplexität und Lernkurve: Wegen seiner strengen Standards und der Nutzung von XML kann SOAP komplexer in der Implementierung sein und hat eine steilere Lernkurve als Alternativen wie REST oder GraphQL
- Ausführliche Nachrichten: SOAP-Message-Header verursachen viel Overhead, wodurch Payloads größer werden als bei JSON in REST und GraphQL. Das kann sich auf Performance und Bandbreitennutzung auswirken
- Begrenzter Community-Support: SOAP verliert an Boden, was bedeutet, dass Community-Support und verfügbare Bibliotheken abnehmen
- Geringere Flexibilität: Wenn sich ein Vertrag ändert, müssen möglicherweise sowohl Client als auch Server ihre jeweilige Implementierung aktualisieren, was nachteilig sein kann
- Firewall-Probleme: SOAP kann andere Transportprotokolle als HTTP/HTTPS verwenden, was zu Einschränkungen durch Firewalls führen kann. Dadurch ist SOAP in manchen Deployment-Umgebungen weniger vielseitig
WebSocket
- WebSocket bietet eine dauerhafte, bidirektionale Verbindung mit geringer Latenz zwischen Client und Server und ermöglicht so Echtzeit-Datenübertragung
- Anders als im Request-Response-Zyklus von HTTP kann der Server mit WebSocket nach dem initialen Handshake jederzeit Daten an den Client senden
- Das erleichtert unmittelbare Datenupdates für Chat-Anwendungen, Online-Games, Handelsplattformen usw.
- Laut Umfrage nutzen 25 % der Entwickler WebSocket
- Vorteile von WebSocket
- Bidirektionale Echtzeitkommunikation: Echtzeitkommunikation in beide Richtungen hat geringere Latenz als HTTP-Verbindungen, die für jeden Austausch neu aufgebaut werden müssen
- Geringerer Overhead: Nach dem initialen Handshake bleibt die Verbindung offen, wodurch sich der Header-Overhead klassischer HTTP-Requests verringert
- Effiziente Ressourcennutzung: Persistente Verbindungen nutzen Serverressourcen effizienter als Long Polling
- Herausforderungen von WebSocket
- Implementierungskomplexität: Die Implementierung von WebSocket kann komplexer und zeitaufwendiger sein als andere API-Architekturen, insbesondere wenn Fallbacks für Umgebungen ohne WebSocket-Support berücksichtigt werden müssen
- Fehlende integrierte Funktionen: Anders als SOAP, das Funktionen für Sicherheit und Transaktionen eingebaut hat, ist WebSocket eher nah am Grundprotokoll, sodass Entwickler diese Funktionen selbst implementieren müssen
- Ressourcenverbrauch: Offene WebSocket-Verbindungen sind in der Regel effizienter als Long-Polling-Techniken, verbrauchen aber dennoch Serverressourcen und können im großen Maßstab problematisch werden
- Netzwerkeinschränkungen: Einige Proxys und Firewalls unterstützen WebSocket nicht, was in bestimmten Netzwerkumgebungen zu potenziellen Verbindungsproblemen führen kann
gRPC
- gRPC steht für "Google Remote Procedure Call" und ist ein modernes Hochleistungsprotokoll, das die Kommunikation zwischen Services erleichtert
- Es basiert auf HTTP/2 und nutzt Protocol Buffers zur Definition von Service-Methoden und Nachrichtenformaten
- Anders als REST-APIs, die standardisierte HTTP-Verben wie GET und POST verwenden, erlaubt gRPC, dass Services benutzerdefinierte Methoden bereitstellen, ähnlich den Funktionen einer Programmiersprache
- Vorteile von gRPC
- Performance: Durch HTTP/2 und Protocol Buffers kann gRPC niedrige Latenz und hohen Durchsatz erreichen
- Starke Typisierung: Wie SOAP und GraphQL ist auch gRPC stark typisiert. Dadurch werden Typen bereits zur Compile-Zeit validiert, was Bugs reduziert
- Mehrsprachenunterstützung: gRPC unterstützt eine Vielzahl von Programmiersprachen hervorragend, darunter Go, Java, C# und Node.js
- Streaming: gRPC kann Streaming-Requests und -Responses direkt verarbeiten und eignet sich dadurch für komplexe Anwendungsfälle wie lang laufende Verbindungen und Echtzeit-Updates
- Batteries included: gRPC unterstützt wichtige Funktionen wie Load Balancing, Retries und Timeouts direkt
- Herausforderungen von gRPC
- Browser-Support: Die native Unterstützung für gRPC in Browsern ist weiterhin begrenzt, weshalb es sich nicht gut für direkte Client-Server-Kommunikation in Webanwendungen eignet
- Lernkurve: Entwickler müssen lernen, mit Protocol Buffers, benutzerdefinierten Service-Definitionen und anderen gRPC-Funktionen umzugehen, was die anfängliche Produktivität senken kann
- Debugging-Komplexität: Protocol Buffers sind für Menschen nicht direkt lesbar, weshalb sich gRPC-APIs schwerer debuggen und testen lassen als JSON-APIs
Weitere API-Protokolle
- MQTT: Ein leichtgewichtiges Messaging-Protokoll, optimiert für Netzwerke mit geringer Bandbreite wie im IoT. Clients können Nachrichten über einen Broker veröffentlichen und abonnieren, allerdings fehlen einige Sicherheits- und Skalierbarkeitsfunktionen
- AMQP: Ein robusterer Enterprise-Messaging-Standard, der zuverlässige Nachrichtenzustellung und flexibles Message Routing sicherstellt. Allerdings kann er komplexer sein und mehr Overhead verursachen als leichtgewichtige Protokolle
- SSE: Ermöglicht unidirektionale Server-zu-Client-Kommunikation über HTTP, eignet sich gut für Echtzeit-Updates, bietet aber keine bidirektionalen Fähigkeiten
- EDI: Standardisiert elektronische Dokumente wie Bestellungen und Rechnungen, um B2B-Kommunikation zu automatisieren, erfordert aber hohe Anfangskosten und eine komplexe Infrastruktur
- EDA: Fördert eine Event-driven-Architektur, in der Komponenten auf Ereignisse reagieren, und ermöglicht so skalierbare Echtzeitsysteme, allerdings mit komplexerem Debugging
Fazit
- Die API-Landschaft entwickelt sich weiter, da Entwickler neue Architekturen, Protokolle und Tools übernehmen
- REST bleibt aufgrund seiner Einfachheit und Allgegenwärtigkeit dominant, aber Alternativen wie GraphQL und gRPC gewinnen an Aufmerksamkeit, weil sie Schwachstellen wie Over-Fetching und geschwätzige Schnittstellen adressieren
- Zugleich messen Entwickler WebHooks und WebSocket wegen des Bedarfs an Echtzeitkommunikation zunehmend größere Bedeutung bei
- Für viele gängige API-Anwendungsfälle bleibt REST ein solider Standardansatz, wenn man Skalierbarkeit, Interoperabilität und einfache Einführung berücksichtigt. Hinzu kommt der Vorteil einer reifen Community
- Dennoch hat jedes Protokoll Vor- und Nachteile, und mit zunehmender Komplexität von Anwendungen erweitern Entwickler ihren Werkzeugkasten für API-Protokolle sinnvoll um spezialisierte Lösungen wie GraphQL und gRPC
- Statt eines universellen Allheilmittels für alle Fälle gilt: API-Entwickler tun gut daran, die Stärken und Schwächen mehrerer Protokolle zu verstehen
- Durch das Design von Systemen, die REST, WebHook, WebSocket, GraphQL und andere Ansätze mit jeweils eigenen Vorteilen kombinieren, können Entwickler robuste, effiziente und wartbare APIs aufbauen
- Die Popularität einzelner Protokolle wird weiter schwanken, aber der wichtigste Trend in der API-Landschaft ist die zunehmende Vielfalt
- Entwickler sollten diese Multi-Protokoll-Philosophie annehmen, um optimale API-Lösungen zu schaffen
3 Kommentare
Ich habe es mir gut angesehen.
Wenn es sich nicht um eine einfache einmalige Aufgabe handelt, die mit nur einer Aktion abgeschlossen ist, sind Transaktionen dann nicht unverzichtbar? (Ich kann dem Punkt über die Ironie zustimmen, dass man sich erst jetzt auf REST ausrichtet, obwohl es eigentlich unverzichtbar ist, haha)