Im Jahr 2000 beschlossen Computer-Wissenschaftler Roy Fielding und eine Gruppe von Entwicklern, einen neuen Standard für die Kommunikation von Servern zu schaffen. REST APIs waren geboren. Heute ist diese besondere Form der API in nahezu jeder digitalen Interaktion präsent. Das ist kein Wunder: Sie ist eine leicht verständliche und interoperable Methode, um Plattformen kommunizieren zu lassen.
Die Entwicklung und Implementierung einer REST API muss jedoch bestimmten Regeln folgen, damit diese effizient funktioniert. Wir erklären Ihnen, was genau eine REST API ist, wie sie sich von verwandten Technologien unterscheidet, außerdem wie Sie die API richtig entwickeln und Ihre bestehenden Prozesse einbinden.
Dieser Artikel wurde auf Deutsch verfasst und redaktionell überprüft. Weitere Sprachen stehen als automatische Übersetzung zur Verfügung. Wir freuen uns über Feedback am Ende des Artikels.
Das Wichtigste in Kürze
- Eine REST API ermöglicht es Unternehmen, Daten zwischen verschiedenen Anwendungen und Plattformen standardisiert auszutauschen.
- Eine funktionierende REST API muss über die verschiedenen Komponenten Client-Server-Aufteilung, Zustandslosigkeit, Caching, einheitliche Schnittstelle und mehrschichtige Systeme verfügen.
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Was ist eine REST API?
Eine REST API (Representational State Transfer Application Programming Interface) – auch RESTful API genannt – ist eine Technologie, die es ermöglicht, Informationen und Dienste zwischen verschiedenen Softwareanwendungen auf eine standardisierte und benutzerfreundliche Weise auszutauschen. Sie basiert auf dem REST-Prinzip, bei dem Ressourcen (z. B. Daten oder Funktionen) über das HTTP-Protokoll abgerufen, erstellt, aktualisiert oder gelöscht werden.
In einfachen Worten: Eine REST API ist wie eine Menükarte in einem Restaurant. Sie definiert, welche Gerichte verfügbar sind (Daten und Funktionen), wie man sie bestellt (HTTP-Anfragen wie GET, POST, PUT und DELETE) und welche Informationen auf dem Teller (in der Antwort) erscheinen.
Entwickler nutzen REST APIs, um Daten von einer Anwendung zur anderen zu übertragen, wie zum Beispiel das Abrufen von Wetterdaten für eine App, das Versenden von Posts über X (ehemals Twitter) oder das Abrufen von notwendigen Informationen aus einer Datenbank. Damit sind REST APIs ein entscheidender Baustein für die Vernetzung von Anwendungen und die Integration verschiedener Systeme.
Wie funktioniert eine REST API?
Eine REST API ermöglicht die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen verschiedenen Softwareanwendungen über das HTTP-Protokoll. Die Funktionsweise ist einfach: Wenn eine Anwendung Daten von einer anderen Anwendung benötigt, sendet sie eine HTTP-Anfrage an die API. Diese Anfrage enthält Informationen darüber, welche Aktion durchgeführt werden soll (z. B. Daten abrufen oder senden) und welche Daten benötigt werden. Die API empfängt diese Anfrage, verarbeitet sie und sendet eine HTTP-Antwort zurück. Diese Antwort enthält die angeforderten Daten im gewünschten Format (z. B. JSON oder XML).
Die REST-API funktioniert nach dem Prinzip von Ressourcen, wobei jede Ressource über eine eindeutige URL (Uniform Resource Locator) identifizierbar ist. Auf diese Weise ist die Interaktion zwischen Anwendungen standardisiert und vereinfacht.
Beispiel für die Funktionsweise einer REST API
Ein gängiges Beispiel ist das Abrufen von Wetterinformationen von einer Wetter-API. Angenommen, Sie haben eine Wetter-App auf Ihrem Smartphone. Sie möchten das aktuelle Wetter für Ihre Stadt abrufen. Die App interagiert mit einer Wetter-API, die die benötigten Wetterdaten bereitstellt. Im Detail läuft es ab wie folgt:
Anfrage senden
In der App geben Sie Ihren Standort ein oder die App verwendet automatisch Ihren aktuellen Standort. Sie erstellt dann eine HTTP-Anfrage an die Wetter-API. Diese Anfrage enthält die nötigen Informationen wie die Art der Anfrage (z. B. „GET“ für Datenabruf) und den gewünschten Standort (z. B. „Berlin“).
Verarbeitung durch die API
Die Wetter-API empfängt die Anfrage und liest den gewünschten Standort. Sie kann dann auf ihre Datenbank oder externe Quellen zugreifen, um die aktuellen Wetterdaten für Berlin abzurufen.
Antwort zurücksenden
Die API erstellt eine HTTP-Antwort mit den aktuellen Wetterdaten, z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Wetterbedingungen. Diese Daten werden oft im JSON- oder XML-Format strukturiert. Die API sendet diese Antwort zurück an die Wetter-App.
Anzeige der Daten in der App
Die Wetter-App empfängt die Antwort von der API und extrahiert die Wetterinformationen. Dann zeigt sie diese Informationen auf Ihrem Smartphone-Bildschirm an, sodass Sie das aktuelle Wetter in Berlin sehen.
In diesem Beispiel dient die RESTful API als Vermittler zwischen der Wetter-App und den externen Wetterdaten. Sie ermöglicht einen einfachen und standardisierten Datenaustausch, sodass die App stets aktuelle Wetterinformationen liefert.
REST API vs. API
Eine API (Application Programming Interface) ist eine Schnittstelle, die es Anwendungen ermöglicht, miteinander zu kommunizieren. Eine REST API ist ein spezieller Typ von API, der das HTTP-Protokoll verwendet und nach klaren Prinzipien arbeitet. Während APIs allgemeiner sind und verschiedene Protokolle nutzen, folgt eine REST API einem festgelegten Satz von Regeln, um Daten über das Internet auszutauschen.
REST API vs. Web API
Eine REST API und eine Web API sind im Grunde dasselbe, da REST ein Ansatz zur Gestaltung von Web-APIs ist. Der Hauptunterschied liegt in der Gestaltungsphilosophie. REST basiert auf bestimmten Prinzipien, wie der Verwendung von HTTP-Methoden (GET, POST, PUT, DELETE) und dem Einsatz von URLs zur Identifizierung von bestehenden Ressourcen. REST ist leicht verständlich und verwendet häufig JSON oder XML für Daten.
Eine Web API ist ein allgemeinerer Begriff und verwendet verschiedene Architekturen, einschließlich REST. Andere Ansätze wie SOAP (Simple Object Access Protocol) oder GraphQL sind ebenfalls Arten von Web APIs. Das bedeutet: REST APIs folgen einem einheitlichen Muster, während Web APIs verschiedene Designstile verwenden. In der Praxis nutzen die meisten Web-APIs heutzutage jedoch den REST-Ansatz aufgrund seiner Einfachheit und weit verbreiteten Akzeptanz.
REST API vs. HTTP
Eine REST API und HTTP (Hypertext Transfer Protocol) sind eng miteinander verbunden, aber es gibt einen entscheidenden Unterschied: HTTP ist ein Protokoll, das die Kommunikation zwischen einem Webbrowser und einem Webserver ermöglicht. Es regelt, wie Informationen im Internet übertragen werden, beispielsweise beim Aufrufen von Webseiten oder beim Versenden von E-Mails. Es ist grundlegend für das Funktionieren des World Wide Web.
REST API hingegen ist ein Konzept oder ein Muster für den Aufbau von Schnittstellen, die es verschiedenen Softwareanwendungen ermöglichen, miteinander zu kommunizieren. REST nutzt oft das HTTP-Protokoll als Grundlage für die Kommunikation, aber es ist breiter gefasst und bezieht sich auf die Art und Weise, wie Anfragen und Antworten strukturiert sind und wie Ressourcen über URLs identifiziert werden. In einfacher Form: HTTP ist wie die Straße (das Protokoll), auf der Informationen transportiert werden, während die REST API die Regeln festlegt, wie diese Informationen verpackt und ausgetauscht werden.
REST API vs. SOAP
REST API und SOAP sind zwei verschiedene Technologien, die es ermöglichen, Daten und Funktionen zwischen Softwareanwendungen auszutauschen.
RESTful ist leichtgewichtig und nutzt oft das HTTP-Protokoll. Es verwendet klare und lesbare URLs, um Ressourcen anzusprechen und arbeitet häufig mit JSON oder XML als Datenformat. REST ist einfach zu verstehen und gut geeignet für offene Web APIs.
SOAP hingegen ist ein protokollbasiertes Kommunikationsformat.
Es verwendet XML als Nachrichtenformat und arbeitet über verschiedene Protokolle wie HTTP und SMTP. SOAP ist in der Regel komplexer und erfordert mehr Overhead, bietet jedoch erweiterte Funktionen wie Transaktionsunterstützung und eine erhöhte Sicherheit. Die Wahl zwischen den beiden Technologien hängt von den spezifischen Anforderungen eines Projekts ab.
Design-Prinzipien einer REST API
Um eine funktionierende REST API zu erstellen, müssen Entwickler verschiedenen Design-Prinzipien und Richtlinien der Gestaltung folgen. Diese helfen dabei, klare, skalierbare und leicht verständliche Schnittstellen für den Datenaustausch zwischen verschiedenen Softwareanwendungen zu entwerfen:
Client-Server
REST APIs benötigen eine Client-Server-Konstellation, die die Aufgaben zwischen dem Programm, das Informationen anfordert (der Client), und dem Programm, das diese Informationen bereitstellt (der Server), aufteilt. Der Client sendet Anfragen an den Server, und der Server liefert die angeforderten Daten oder Dienste zurück.
Zustandslosigkeit
Der Server speichert keine Informationen über frühere Anfragen eines Clients. Jede Anfrage vom Client muss alle erforderlichen Informationen enthalten, damit der Server sie versteht. Dies erleichtert die Skalierbarkeit und Entwicklerfreundlichkeit.
Caching
Caching erlaubt es dem Client, Antworten vom Server vorübergehend zu speichern, um sie später wiederzuverwenden. Wenn sich die Daten nicht geändert haben, nutzt der Client die zwischengespeicherte Antwort erneut, was die Effizienz steigert.
Einheitliche Schnittstelle
Die einheitliche Schnittstelle ist ein zentrales Prinzip von REST und umfasst mehrere Aspekte: So nimmt eine Identifizierung von Ressourcen (Daten oder Dienste) über eindeutige URLs vor, wie z. B. /benutzer/123. Sie kann diese Ressourcen in verschiedenen Formaten (z. B. JSON oder XML) darstellen und ändern. Zudem enthält jede Nachricht ausreichend Informationen, um von Client oder Server verstanden zu werden, einschließlich Informationen über den Medientyp und die Methode (z. B. GET oder POST). Und: Clients verwenden Hyperlinks in den Antworten, um durch die Anwendung zu navigieren – ähnlich wie Sie auf einer Webseite auf Links klicken, um zu verschiedenen Seiten zu gelangen.
Mehrschichtige Systeme
Dieses Prinzip erlaubt die Implementierung von REST-Architekturen in mehreren Schichten, beispielsweise mit Load-Balancern und Proxys. Auf diese Weise ist die API skalierbarer und sicherer. In der Praxis nutzt beispielsweise ein E-Commerce-Unternehmen einen Load-Balancer, um den Datenverkehr auf verschiedene Server zu verteilen. Auf diese Weise hält es die Leistung der Webseite auch bei hohem Traffic aufrecht. Zudem nutzt das Unternehmen Proxys, um unerwünschte Anfragen zu blockieren und die API vor Bedrohungen zu schützen. So läuft der Onlineshop reibungslos.
Code on Demand (optional)
Dieses Prinzip ist optional und ermöglicht es, dass der Server bei Bedarf ausführbaren Code an den Client sendet. Ein einfaches Beispiel dafür findet sich in der Webentwicklung. Nehmen wir an, Sie betreiben eine E-Commerce-Website. Statt vorab festgelegte HTML-Seiten zu senden, überträgt der Server bei einer Suchanfrage des Benutzers dynamisch generierten Code mit JavaScript an den Client. Damit ist der Client in der Lage, die Produktauswahl basierend auf den Suchkriterien sofort zu filtern, ohne eine erneute Anfrage an den Server stellen zu müssen. Dies verbessert die Website-Leistung und Benutzererfahrung. Dennoch ist diese Technik aufgrund ihrer Komplexität und möglichen Sicherheitsrisiken weniger gebräuchlich. In den meisten Fällen verwenden Unternehmen einfachere Ansätze wie AJAX, um dynamische Aktualisierungen auf der Client-Seite zu erreichen.
Wie erstellt man eine REST API?
Die erfolgreiche Entwicklung einer REST API erfordert eine gründliche Planung, technische Kompetenz und kontinuierliche Wartung. Wir zeigen Ihnen die wesentlichen Schritte, mit denen Sie eine solide Grundlage für eine REST API schaffen:
Schritt 1: Planung und Entwurf
Bestimmen Sie die Ressourcen
Beginnen Sie damit, genau zu definieren, welche Daten oder Dienste Ihre API bereitstellen soll. Beispielsweise könnte dies die Verwaltung von Benutzern, Produkten oder Aufträgen sein.
Definieren Sie die Endpunkte
Legen Sie die Endpunkte (URLs) fest, über die Clients auf Ihre Ressourcen zugreifen. Diese Endpunkte sollten die Ressourcen eindeutig identifizieren, z. B. /benutzer für Benutzerdaten oder /produkte für Produktinformationen.
Entscheiden Sie über Datenformate
Wählen Sie das Datenformat aus, das Ihre API verwenden soll. Die gebräuchlichsten Formate sind JSON und XML. Diese Formate helfen bei der Strukturierung und Übertragung von Daten zwischen Client und Server.
Schritt 2: Technische Implementierung
Server einrichten
Sie benötigen einen Webserver und eine Laufzeitumgebung, um Ihre API zu hosten, weil diese Komponenten die Grundlage für die Bereitstellung von webbasierten Diensten und Anwendungen bilden. Ein Webserver, wie zum Beispiel Apache oder Nginx, ist eine Software, die Anfragen von Clients, wie Webbrowsern, entgegennimmt und die entsprechenden Webseiten oder Daten zur Verfügung stellt. Er dient als Vermittler zwischen dem Benutzer und der Anwendung, indem er Anfragen entgegennimmt, verarbeitet und die benötigten Ressourcen ausliefert. Ohne einen Webserver wäre es nicht möglich, Webseiten oder APIs öffentlich zugänglich zu machen.
Die Laufzeitumgebung, wie Node.js, Python mit Flask oder Django, bietet die notwendige Plattform und die Werkzeuge, um serverseitige Logik und Funktionen zu implementieren. Sie ermöglicht die Ausführung von Code, der auf Anfragen reagiert, Datenbanken abfragt, Berechnungen durchführt und die gewünschten Ergebnisse generiert.
„Hosting“ bedeutet in diesem Kontext, dass Sie die entwickelte Anwendung oder API auf einem Server im Internet bereitstellen, sodass Benutzer diese über das World Wide Web aufrufen und nutzen können. Ein gut konfigurierter Server ist wichtig, um sicherzustellen, dass die Anwendung reibungslos funktioniert, sicher ist und den erwarteten Verkehr bewältigen kann. Ein schlecht konfigurierter Server führt zu Leistungsproblemen oder Sicherheitslücken führen.
Datenbank erstellen
Richten Sie eine Datenbank ein, um die Ressourcen zu speichern. Konfigurieren Sie Verbindungen und Tabellen entsprechend Ihren Datenmodellen. Datenmodelle sind strukturierte Pläne, wie Daten in einer Datenbank organisiert werden. Verknüpfen Sie Ihre API mit der Datenbank, um Daten zu speichern und abzurufen.
Schritt 3: Programmierung der API
Routen und Controller erstellen
Implementieren Sie die Routen in Ihrer API, die den Endpunkten entsprechen. Jede Route wird von einem Controller behandelt, der die Logik für die Anfragen enthält. Beispielsweise könnte der Controller für /benutzer Anfragen verarbeiten, um Benutzerdaten zu verwalten.
Datenbankzugriff hinzufügen
Schreiben Sie den Code, um Daten aus der Datenbank abzurufen, zu erstellen, zu aktualisieren oder zu löschen. Nutzen Sie Datenbankabfragesprachen wie SQL oder ORM-Frameworks, um effizient auf Daten zuzugreifen. Ein Code dafür könnte beispielsweise so aussehen:
from flask import Flask, request, jsonify
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
app = Flask(__name__)
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'sqlite:///books.db' # Verbindung zur SQLite-Datenbank herstellen
db = SQLAlchemy(app)
# Datenbankmodell für Bücher erstellen
class Book(db.Model):
id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
title = db.Column(db.String(100), nullable=False)
author = db.Column(db.String(100), nullable=False)
# Route zum Abrufen aller Bücher
@app.route('/books', methods=['GET'])
def get_books():
books = Book.query.all()
book_list = []
for book in books:
book_list.append({'id': book.id, 'title': book.title, 'author': book.author})
return jsonify({'books': book_list})
# Route zum Erstellen eines neuen Buchs
@app.route('/books', methods=['POST'])
def create_book():
data = request.get_json()
new_book = Book(title=data['title'], author=data['author'])
db.session.add(new_book)
db.session.commit()
return jsonify({'message': 'Buch wurde erfolgreich hinzugefügt!'})
# Route zum Aktualisieren eines vorhandenen Buchs
@app.route('/books/<int:id>', methods=['PUT'])
def update_book(id):
book = Book.query.get(id)
if not book:
return jsonify({'message': 'Buch wurde nicht gefunden!'})
data = request.get_json()
book.title = data['title']
book.author = data['author']
db.session.commit()
return jsonify({'message': 'Buch wurde erfolgreich aktualisiert!'})
# Route zum Löschen eines Buchs
@app.route('/books/<int:id>', methods=['DELETE'])
def delete_book(id):
book = Book.query.get(id)
if not book:
return jsonify({'message': 'Buch wurde nicht gefunden!'})
db.session.delete(book)
db.session.commit()
return jsonify({'message': 'Buch wurde erfolgreich gelöscht!'})
if __name__ == '__main__':
db.create_all()
app.run(debug=True)Validierung und Fehlerbehandlung
Implementieren Sie Validierungsregeln, um sicherzustellen, dass Anfragen korrekt sind und den Erwartungen entsprechen. Fügen Sie Fehlerbehandlungsfunktionen hinzu, um auf Anfragen mit Fehlern angemessen zu reagieren und Fehlermeldungen zurückzugeben.
In einer REST-API sind mögliche Fehlerbehandlungsfunktionen entscheidend, um eine reibungslose und sichere Kommunikation zwischen Client und Server zu gewährleisten. Hierzu gehören die Validierung der Eingabedaten, um sicherzustellen, dass sie den erwarteten Kriterien entsprechen, wie beispielsweise das Überprüfen auf korrekte Datumsformate oder das Vorhandensein von Pflichtfeldern. Die Autorisierung spielt ebenfalls eine wichtige Rolle, um sicherzustellen, dass Benutzer die erforderlichen Berechtigungen für bestimmte Aktionen haben, und bei einem Berechtigungsmangel wird eine klare Fehlermeldung wie „Zugriff verweigert“ zurückgegeben.
Schritt 4: Sicherheit und Authentifizierung
Authentifizierung hinzufügen
Implementieren Sie Mechanismen zur Authentifizierung von Benutzern oder Clients. Hierzu können Sie Token, OAuth oder API-Schlüssel verwenden, um sicherzustellen, dass nur autorisierte Anfragen verarbeitet werden.
Sicherheitsmaßnahmen umsetzen
Schützen Sie Ihre API vor Sicherheitsbedrohungen wie SQL-Injektion, Cross-Site Scripting (XSS) und Cross-Site Request Forgery (CSRF). Implementieren Sie Sicherheitsvorkehrungen wie HTTPS-Verschlüsselung und Rate-Limiting, um Angriffe zu verhindern.
Schritt 5: Dokumentation und Testing
API-Dokumentation erstellen
Erstellen Sie eine klare und umfassende Dokumentation für Ihre API. Diese sollte Informationen zu Endpunkten, Anfragemethoden, akzeptierten Datenformaten und Authentifizierungsmethoden enthalten. Dokumentationswerkzeuge wie Swagger oder OpenAPI sind dabei hilfreich.
Tests durchführen
Testen Sie Ihre API gründlich, um sicherzustellen, dass sie wie erwartet funktioniert und fehlerfrei ist. Führen Sie Unit-Tests und Integrationstests durch, um die Robustheit Ihrer API sicherzustellen.
Schritt 6: Bereitstellung und Skalierung
Bereitstellen der API
Veröffentlichen Sie Ihre API auf einem Hosting-Server oder in der Cloud. Stellen Sie sicher, dass Ihre Infrastruktur die erwartete Last an Nutzeranfragen bewältigen kann.
Skalierung
Planen Sie die Skalierung Ihrer API, um den Anforderungen eines wachsenden Benutzer- oder Clientstamms gerecht zu werden. Dies kann Load-Balancer, Auto-Scaling und Datenbankoptimierung umfassen.
Schritt 7: Überwachung und Wartung
Überwachung
Implementieren Sie ein Überwachungssystem, um die Leistung und Verfügbarkeit Ihrer API zu überwachen. Dies kann Tools wie Prometheus, Grafana oder spezialisierte Cloud-Überwachungsdienste umfassen. Überwachen Sie Metriken wie Antwortzeiten, Serverauslastung und Fehlerraten, um frühzeitig auf Probleme zu reagieren.
Wartung
Planen Sie regelmäßige Wartungsarbeiten für Ihre API ein. Dies umfasst das Einspielen von Sicherheitsupdates, das Beheben von Fehlern und das Aktualisieren von Abhängigkeiten. Stellen Sie sicher, dass Ihre API immer auf dem neuesten Stand ist.
Schritt 8: Dokumentation und Bereitstellung an Entwickler
Bereitstellung der Dokumentation
Stellen Sie die API-Dokumentation für Entwickler bereit. Veröffentlichen Sie sie auf einer leicht zugänglichen Plattform wie beispielsweise GitHub, Swagger UI oder Postman, damit Entwickler alle erforderlichen Informationen haben, um die API effektiv zu nutzen.
Schritt 9: Marketing und Benutzerunterstützung (optional)
API bekannt machen
Wenn Ihre API öffentlich verfügbar ist, bewerben Sie sie bei Entwicklern und potenziellen Nutzern. Nutzen Sie Entwicklerportale, soziale Medien und Community-Engagement, um das Interesse zu wecken.
Benutzerunterstützung
Bieten Sie Unterstützung und Feedback-Kanäle für Entwickler an. Dies kann ein Entwicklerforum, eine Support-E-Mail oder ein Chat sein. Helfen Sie Entwicklern bei Fragen und Problemen, um die Nutzung Ihrer API zu erleichtern.
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