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導讀：在這份學習指南中，我們將和大家一起了解 REST、GraphQL 和異步 API 的優缺點，以及這三種技術在現實生活中的理想用例。

API 在現代軟件開發領域在發揮著舉足輕重的作用。

目前，有三種主流類型的API，可用于在各個系統之間建立通信與數據交換。最前沿最流行是 REST 方法，這種方法因其簡單和可擴展性，已經在行業中占據主導地位。

伴隨著技術的發展，開發者與企業的需求也發生著變化。近年來，由Facebook開源的 GraphQL 和異步事件驅動 API 等替代方案也開始出現。與傳統的 REST API 相比，它們具有更明顯的優勢。

在本文中，我們將詳細研究每種 API 技術，并將它們做比較和展開理解，希望對感興趣的小伙伴有些許幫助。

REST：面向資源的通信的開始

REST 架構圍繞實體資源的概念展開。這些實體可通過標準 HTTP 方法進行管理，

例如 GET、POST、PUT 和 DELETE。

REST 的關鍵特征之一就是無狀態，其中來自客戶端的每個請求都包含服務器完成該請求所需的所有信息。

這種方法可以將客戶端和服務器解耦，彼此可以獨立擴展。

REST 的優點與缺點

很明顯，REST API 具有如下的一些優勢：

REST 遵循基于標準 HTTP 方法的簡單直觀的設計。
REST 方法中的每個請求都是獨立的，從而具有更好的可擴展性和可靠性。
REST 利用 HTTP緩存機制來增強性能并減少源服務器上的負載。
REST 具有互操作性，由于其標準格式，可以與各種編程語言和平臺很好地配合。

當然，REST架構也存在一些缺點：

REST API 可能會導致過度獲取，即客戶端收到超出自己所需要的數據，從而導致效率低下與帶寬浪費。
與第一點類似，REST API 也可能獲取不足的問題，即需要增加多個請求來滿足復雜的數據要求，這樣會導致延遲增加。
REST 采用同步方法，在高負載場景中可能會導致阻塞與性能問題。
API數據模式的更改會影響客戶端也要同步，導致緊耦合。

REST API 的用例

REST API 在如下用例中適合，以下我們舉例說明：

緩存密集型應用程序– 讀取密集型應用程序（例如新聞網站或靜態內容）可以從 REST 的緩存機制中受益。REST 的標準化緩存指令使其更容易實現。
簡單的 CRUD 操作– 在處理簡單的 CRUD 操作時，REST API 提供簡單性和可預測性。具有清晰靜態數據模型的應用程序通常會發現 REST API 更合適。

GraphQL：進行聲明式數據獲取API的興起

GraphQL 是用于查詢數據的開源語言以及用于完成這些查詢的運行時的組合。

GraphQL 背后的關鍵原則是采用分層結構來定義數據查詢，讓客戶端在單個請求中精確指定所需的數據。

圖 2?GraphQL 架構概覽

在很多方面，GraphQL 都是對 REST API 架構相關問題的直接對應。?

而且它還促進了API的強類型模式，為開發者提供了更清晰的預期。在技術改良方法，GraphQL 通過訂閱方式支持實時數據更新。

經過多年的發展，創始者 Facebook以及眾多生態公司，比如在 GraphQL Federation 等工具上進行了大量工作，從而使 GraphQL API 對于多個領域的大型企業系統具備更良好的可擴展性。

GraphQL 的優點與缺點

GraphQL 提供給開發者們如下一些關鍵優勢：

使用 GraphQL，客戶端可以僅請求需要的指定數據。這一特性消除了REST API 的過度獲取與獲取不足的兩個問題。
GraphQL 的強類型模式方法提供了清晰的結構和數據驗證，從而加快了我們開發和文檔編寫的速度。
GraphQL 通常通過單個節點進行操作。即使數據可能有多個來源，客戶端在與 GraphQL 服務器通信時只需要關心單個節點即可。
內置的自省允許客戶端以探索模式并發現可用的數據和操作。

GraphQL 也有它的缺點，包括如下的幾點：

與傳統的 REST API 相比，實現 GraphQL 需要額外的挑戰和專業知識。
在 GraphQL 中的查詢非常靈活，數據的緩存可能具有復雜性，并且可能需要開發者實施自定義解決方案。
雖然 GraphQL 減少了頂層的過度獲取，但嵌套查詢仍然會導致不必要的數據檢索。
REST API 的邊界清晰，而目前 GraphQL 層的所有權問題有時候會令人困惑。

GraphQL 的相關用例

與 REST API 相比，GraphQL 在某些特定場合中表現的更好。例如：

復雜和嵌套的數據要求為了要獲取具有復雜關系的數據，GraphQL 可以讓客戶端在單個查詢中就可以獲得需要的精確數據。
實時數據更新GraphQL 訂閱可幫助應用程序處理實時數據更新，例如聊天應用程序或實時儀表盤等。使用 GraphQL，客戶端可以訂閱特定數據的更改，無需頻繁輪詢即可實現數據實時更新。
微服務架構在微服務架構下，數據分布在多個服務中。GraphQL 為客戶端提供統一的接口來查詢各種服務的數據。客戶端應用程序不必再管理維護多個 REST 節點。

異步 API：向事件驅動架構的轉變

近些年來，采用或遷移到云原生架構的推動催生了事件驅動架構，其優點是組件之間無阻塞通信的良好前景。

使用異步 API，客戶端無需等待響應即可繼續操作，也就是可以發送請求的同時繼續執行過程。

這種方法對于需要高并發性、可擴展性和響應性的場景是非常有利的。

在事件驅動的系統中，異步 API 在Apache Kafka或RabbitMQ等工具的幫助下處理事件和消息，這些技術提供了消息生產者和消費者之間的通信媒介。

典型使用事件驅動 API 方法的系統原理，先讓生產者將事件發布到主題，而消費者訂閱這些主題，用以異步接收和處理事件。這樣允許無縫的可擴展性和容錯能力，因為生產者和消費者都可以獨立發展。

下圖就向大家展示了這樣一個系統：

圖 3 具有 Kafka 和異步 API 的事件驅動系統

異步 API 的優點與缺點

異步 API 有如下的關鍵優勢：

異步 API 非常適合處理高并發性和可擴展性要求，可以同時處理多個請求。
異步 API 還可以通過及時響應事件來實現實時數據處理。
異步 API 還可以通過將任務卸載到后臺進程來幫助更好地利用系統資源。
最后，異步 API提高了系統的總體容錯能力，當一個組件發生故障不會破壞整個系統。

如同其它 API 類型一樣，異步 API 也存在以下幾個缺點：

消息傳遞、排序和錯誤處理的復雜度增加。
異步 API 的調試和測試更具挑戰性。
使用異步 API 構建的系統通常會導致最終一致性，其中數據更新不會立即反映在所有組件中。
異步 API 還會增加處理消息的特殊系統的成本。

異步 API 的典型用例

與 REST 和 GraphQL API 兩種API類型相比，異步 API 也有一些合適的理想用例，包括如下：

實時數據流異步 API 是滿足實時數據流需求（例如社交媒體數據源、金融市場更新和物聯網傳感器數據）的最佳選擇。這些應用程序生成大量數據，需要近乎實時地處理并交付給客戶端。
與第三方系統集成更方便異步 API 非常適合與可能具有不可預測的響應時間，或者可用性 SLA也不夠確定的第三方系統集成。
后臺任務最后，需要執行后臺任務（例如發送郵件、通知或圖像/視頻處理）的應用程序者可以從使用異步 API 中受益。

REST、GraphQL 和異步 API 的綜合比較

前面我們已經詳細研究了三種類型的 API 架構。現在是時候對它們進行并排綜合比較了，以便大家在開發前做出更好的決策與選擇。

下表顯示了三種類型幾個關鍵參數的比較：

表 1 比較 REST、GraphQL 與異步 API

范圍	REST API	GraphQL API	異步API
數據獲取方式	使用預定義節點獲取數據	客戶在查詢中指定確切的數據要求	數據以異步消息的形式傳遞
性能和可擴展性	非常適合可擴展的應用；可能會遇到過度獲取和獲取不足的問題	可擴展；嵌套查詢可能會出現問題	高度可擴展；高效的實時數據處理
靈活性和易用性	查詢數據的靈活性有限	數據查詢靈活性高	查詢數據的靈活性有限，需要了解事件驅動的方法
開發者經驗和學習曲線	資料完善且為許多開發者所熟悉	理解 GraphQL 語法的學習曲線適中	更陡峭的學習曲線
實時能力	實時功能有限，依賴輪詢和 Webhooks 等關聯技術進行更新	通過訂閱實現實時功能	專為實時數據處理而設計；非常適合流媒體實時應用
工具和生態系統支持	豐富的工具和生態系統支持	不斷發展的生態系統	需要專門的工具，例如 RabbitMQ 或 Kafka 等消息傳遞平臺