What is an API? The Complete Beginner's Guide with Examples - COD-AI.com

私はすべてがうまくいった瞬間を今でも覚えています。2009年のこと、オースティンのフィンテックスタートアップでジュニアデベロッパーとしての最初の仕事に就いてから3ヶ月が経った頃でした。私の先輩、マリアが、私たちのモバイルバンキングアプリがサーバーとどのように通信するかを20分かけて説明してくれたのですが、彼女が「APIをレストランのウェイターのように考えてください。キッチンに入って自分で料理することはありません。ウェイターにあなたが欲しいものを伝えれば、彼らがキッチンとコミュニケーションを取り、あなたが注文したものを正確に持ってきてくれます。」と言った瞬間、私は完全に理解できました。この1つの比喩が、私のソフトウェア開発に対する理解を変えました。

15年後、年間取引額が20億ドルを超える企業向けにAPIインフラを設計しているリードソリューションアーキテクトとして、私はAPIが技術的な好奇心から現代のデジタル体験の絶対的な基盤へと進化するのを目の当たりにしてきました。あなたがスマートフォンで天気をチェックしたり、Uberを注文したり、Apple Payで支払ったりするたびに、同時に何十ものAPIを利用しています。それでもほとんどの人は、APIが何であるか、なぜそれが重要なのかを全く理解していません。

このガイドがその状況を変えます。APIに関する基本的な概念から実際の応用まで必要なことをすべて説明し、私のキャリアを通じて200人以上のデベロッパーを育成するのに役立ったのと同じ実用的なアプローチを使用します。

APIの理解：現代ソフトウェアの基盤

API（アプリケーションプログラミングインターフェイス）とは、異なるソフトウェアアプリケーションが互いに通信するためのルールとプロトコルのセットです。しかし、その定義は技術的には正確ですが、APIがなぜそれほど革新的であるかを捉えていません。

もっと実用的な説明をしましょう。あなたが天気アプリを作っていると想像してください。世界中の数千のステーションから天気データを収集し、サーバーを維持し、毎時間予測を更新し、すべてのインフラを管理するのに数ヶ月を費やすことができます。あるいは、OpenWeatherMapのような天気APIを使用すれば、数行のコードだけでそのすべてのデータにアクセスできます。これがAPIの力です。既存の機能を再構築することなく活用できるのです。

エンタープライズクライアントとの仕事の中で、私は適切なAPIを統合することで開発時間を60%から70%削減する企業を見てきました。2021年に私が取り組んだあるeコマースのクライアントは、チェックアウトプロセスにリアルタイムの配送計算を追加したいと考えていました。これをゼロから構築するには、FedEx、UPS、DHL、および数十の地域運送業者との提携が必要で、簡単に1年のプロジェクトになります。それに対して、私たちはShippo APIを統合し、3週間で全機能を稼働させました。

APIはリクエスト-レスポンスサイクルを通じて機能します。あなたのアプリケーション（クライアント）が別のアプリケーションのAPI（サーバー）に特定のデータを要求したり、アクションを実行するように頼むリクエストを送信します。APIはそのリクエストを処理し、レスポンスを返します。これは、人気のサービスの日常的に数千回、あるいは数百万回行われます。

このシステムの美しさは抽象化です。あなたがアプリでGoogle Maps APIを使って地図を表示する場合、Googleが地理データをどのように保存しているか、ルーティングアルゴリズムがどのように機能するか、地図タイルがどのようにレンダリングされているかを知らなくて済みます。あなたはただ、彼らのAPI文書を使用して欲しいことを要求する方法を知っていればいいのです。この関心の分離が、現代のソフトウェアが迅速かつ効率的に構築できる理由です。

遭遇するAPIのさまざまな種類

すべてのAPIが同じではありません。私のキャリアの中で、私は異なる目的と使用ケースを持つ4つの主要カテゴリのAPIを扱ってきました。

"APIはレストランのウェイターのようなものです。キッチンがどのように機能するかを知る必要はありません。ただ、欲しいものを注文する方法を知っていればいいのです。"

Web API（REST、GraphQL、SOAP）は、今日人々がAPIについて話すときに最も一般的に意味するものです。これらはHTTP経由で動作し、あなたのウェブブラウザが使用するのと同じプロトコルです。REST（表現状態転送）APIは圧倒的に一般的で、私が過去5年間に統合したAPIの80%はRESTfulであると推定します。シンプルで、GET、POST、PUT、DELETEのような標準のHTTPメソッドを使用し、データをJSONやXMLのようなフォーマットで返します。TwitterのAPI、Stripeの決済API、GitHubのAPIはすべてREST APIです。

GraphQLは、2012年にFacebookによって開発され、2015年に公開された新しい技術です。RESTとは異なり、必要なすべてのデータを取得するために異なるエンドポイントに複数のリクエストを行う必要がある場合があるのに対し、GraphQLでは単一のクエリで正確に欲しい情報をリクエストできます。2020年にSNS分析プラットフォームにGraphQLを実装した際、APIコールを43%削減し、ロード時間を31%改善しました。代償は増加した複雑さであり、GraphQLはRESTよりも学習曲線が急です。

ライブラリベースのAPIは、アプリケーションで使用できる事前構築された関数を提供するコードライブラリです。NumPyのようなPythonライブラリやLodashのようなJavaScriptライブラリをインポートするとき、あなたはライブラリベースのAPIを使用しています。これらはネットワーク越しにはアクセスされず、あなたのコードベースの一部です。

オペレーティングシステムAPIは、アプリケーションが基盤となるオペレーティングシステムと相互作用することを可能にします。例えば、Windows APIはプログラムがウィンドウを作成したり、ファイルにアクセスしたり、ハードウェアと相互作用したりすることを可能にします。モバイル開発者は、iOSやAndroidのAPIを頻繁に使用します。アプリがカメラ、位置情報、連絡先にアクセスするたびに、OSレベルのAPIを使っています。

ハードウェアAPIは、ソフトウェアが物理デバイスと通信することを可能にします。2019年に私が取り組んだIoTプロジェクトでは、工場内の産業センサーやアクチュエーターを制御するためにハードウェアAPIを使用しました。これらのAPIは、私たちのソフトウェアコマンドをハードウェアが理解できる信号に変換します。

これらの違いを理解することは重要です。なぜなら、APIの種類によってどのように相互作用し、どのようなセキュリティ考慮が影響し、期待されるパフォーマンス特性が決まるからです。

APIがどのように機能するか：技術的な深掘り

APIを使用する際に何が起こるのかを、昨年完成させたフードデリバリープラットフォームのプロジェクトからの実際の例を使って説明しましょう。

顧客が注文をすると、私たちのアプリは距離に基づいて配送料金を計算する必要があります。これにはGoogle Maps Distance Matrix APIを使用します。以下がステップバイステップのプロセスです：

ステップ1：認証。 リクエストを行う前に、私たちがAPIを使用する権限があることを証明する必要があります。リクエストにAPIキーを含めます。これは、私たちがそのサービスに登録したときにGoogleが提供したユニークな識別子です。これは、セキュリティビルに入る前に身分証明書を見せるようなものです。一部のAPIは、後で説明するOAuth 2.0のようなより高度な認証を使用します。

ステップ2：リクエストの構築。 私たちは、出発住所（レストラン）、目的地住所（顧客）、および移動モード（運転、徒歩など）などのパラメータを含むHTTPリクエストを構築します。このリクエストは、GoogleのAPI文書で指定されたフォーマットに従います。

ステップ3：リクエストの送信。 私たちのアプリケーションは、このリクエストをインターネット経由でGoogleのサーバーに送信します。これは、ウェブページがブラウザに読み込まれるのと同じ技術である標準HTTPプロトコルを使用して行われます。

ステップ4：処理。 Googleのサーバーは、私たちのリクエストを受信し、APIキーを検証し、ルーティングアルゴリズムを使用して距離と推定移動時間を計算し、レスポンスを準備します。

ステップ5：レスポンスの受信。 Googleは、メートル単位の距離、秒単位の期間、およびその他の関連データが含まれたレスポンスを通常JSONフォーマットで返します。私たちのアプリケーションは、このレスポンスを解析し、配送料金を計算するために使用します。

この全てのプロセスは平均して約200-400ミリ秒かかります。私たちのプロダクション環境では、ピーク時に1日に約15,000のAPIコールを処理しています。