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

Tôi vẫn nhớ khoảnh khắc mọi thứ rõ ràng. Đó là năm 2009, và tôi đã làm việc được ba tháng ở công việc đầu tiên của mình với tư cách là một lập trình viên trẻ tại một công ty khởi nghiệp fintech ở Austin. Đồng nghiệp cấp cao của tôi, Maria, vừa mới dành hai mươi phút để giải thích cách ứng dụng ngân hàng di động của chúng tôi giao tiếp với máy chủ. Tôi hoàn toàn rối trí cho đến khi cô ấy nói: "Hãy nghĩ về một API như một người phục vụ trong nhà hàng. Bạn không vào bếp và tự nấu thức ăn. Bạn nói cho người phục vụ biết bạn muốn gì, họ sẽ giao tiếp với bếp, và mang đến cho bạn chính xác những gì bạn đã gọi." Phép ẩn dụ duy nhất đó đã thay đổi cách tôi hiểu về phát triển phần mềm.

Mười lăm năm sau, với tư cách là Kiến Trúc Sư Giải Pháp Chính, tôi đã thiết kế hạ tầng API cho các công ty xử lý hơn 2 tỷ đô la giao dịch hàng năm, tôi đã thấy APIs phát triển từ một sự tò mò kỹ thuật thành xương sống của những trải nghiệm kỹ thuật số hiện đại. Mỗi khi bạn kiểm tra thời tiết trên điện thoại, đặt Uber, hoặc thanh toán bằng Apple Pay, bạn đang sử dụng APIs - có thể là hàng chục APIs cùng lúc. Tuy nhiên, hầu hết mọi người không có ý tưởng gì về chúng hoặc tại sao chúng quan trọng.

Hướng dẫn này sẽ thay đổi điều đó. Tôi sẽ hướng dẫn bạn mọi thứ bạn cần biết về APIs, từ các khái niệm cơ bản đến các ứng dụng thực tế, bằng cách sử dụng cùng một cách tiếp cận thực tế đã giúp tôi đào tạo hơn 200 lập trình viên trong suốt sự nghiệp của mình.

Hiểu Về APIs: Nền Tảng Của Phần Mềm Hiện Đại

APIs, hay Giao Diện Lập Trình Ứng Dụng, về cơ bản là một tập hợp các quy tắc và giao thức cho phép các ứng dụng phần mềm khác nhau giao tiếp với nhau. Nhưng định nghĩa đó, mặc dù chính xác về mặt kỹ thuật, không diễn đạt được điều gì làm cho APIs trở nên cách mạng.

Hãy để tôi đưa ra một giải thích thực tế hơn. Hãy tưởng tượng bạn đang xây dựng một ứng dụng thời tiết. Bạn có thể mất hàng tháng để thu thập dữ liệu thời tiết từ hàng nghìn trạm trên toàn thế giới, duy trì các máy chủ, cập nhật dự báo mỗi giờ và xử lý tất cả cơ sở hạ tầng. Hoặc bạn có thể sử dụng một API thời tiết như OpenWeatherMap, cung cấp cho bạn quyền truy cập vào tất cả dữ liệu đó chỉ với vài dòng mã. Đó là sức mạnh của APIs - chúng cho phép bạn tận dụng các chức năng đã có mà không cần phải xây dựng mọi thứ từ đầu.

Trong công việc của tôi với các khách hàng doanh nghiệp, tôi đã thấy các công ty giảm thời gian phát triển xuống 60-70% đơn giản chỉ bằng cách tích hợp các APIs phù hợp thay vì xây dựng các giải pháp tùy chỉnh. Một khách hàng thương mại điện tử mà tôi làm việc vào năm 2021 muốn thêm tính toán vận chuyển theo thời gian thực vào quy trình thanh toán của họ. Việc xây dựng điều này từ đầu sẽ cần hợp tác với FedEx, UPS, DHL và hàng chục hãng vận tải khu vực - dễ dàng là một dự án kéo dài một năm. Thay vào đó, chúng tôi tích hợp API Shippo, và toàn bộ tính năng đã hoạt động trong ba tuần.

APIs hoạt động thông qua chu kỳ yêu cầu-phản hồi. Ứng dụng của bạn (khách hàng) gửi yêu cầu đến API của một ứng dụng khác (máy chủ), yêu cầu dữ liệu cụ thể hoặc yêu cầu thực hiện một hành động. API xử lý yêu cầu đó và gửi lại phản hồi. Điều này xảy ra trong vài mili giây, hàng ngàn hoặc thậm chí hàng triệu lần mỗi ngày đối với các dịch vụ phổ biến.

Vẻ đẹp của hệ thống này là sự trừu tượng. Khi bạn sử dụng Google Maps API để hiển thị bản đồ trong ứng dụng của bạn, bạn không cần biết Google lưu trữ dữ liệu địa lý như thế nào, thuật toán định hướng của họ hoạt động ra sao, hoặc họ hiển thị các ô bản đồ như thế nào. Bạn chỉ cần biết cách yêu cầu những gì bạn muốn bằng cách sử dụng tài liệu API của họ. Sự tách biệt của các vấn đề là điều cho phép phần mềm hiện đại được xây dựng nhanh chóng và hiệu quả như vậy.

Các Loại APIs Khác Nhau Bạn Sẽ Gặp Phải

Không phải tất cả các API đều được tạo ra như nhau. Trong suốt sự nghiệp của mình, tôi đã làm việc với bốn loại API chính, mỗi loại phục vụ các mục đích và trường hợp sử dụng khác nhau.

"Một API giống như một người phục vụ trong nhà hàng - bạn không cần biết bếp hoạt động như thế nào, bạn chỉ cần biết cách gọi món bạn muốn."

Web APIs (REST, GraphQL, SOAP) là những gì hầu hết mọi người nghĩ đến khi họ nói về APIs ngày nay. Chúng hoạt động qua HTTP, cùng một giao thức mà trình duyệt web của bạn sử dụng. REST (Representational State Transfer) APIs là phổ biến nhất - tôi ước tính rằng 80% các API tôi tích hợp trong năm năm qua là RESTful. Chúng rất đơn giản, sử dụng các phương thức HTTP tiêu chuẩn như GET, POST, PUT và DELETE, và trả dữ liệu ở các định dạng như JSON hoặc XML. API của Twitter, API thanh toán của Stripe, và API của GitHub đều là REST APIs.

GraphQL là công nghệ mới hơn, được phát triển bởi Facebook vào năm 2012 và được công bố công khai vào năm 2015. Khác với REST, nơi bạn có thể cần phải thực hiện nhiều yêu cầu đến các điểm cuối khác nhau để nhận toàn bộ dữ liệu bạn cần, GraphQL cho phép bạn yêu cầu chính xác những gì bạn muốn trong một truy vấn duy nhất. Tôi đã triển khai GraphQL cho một nền tảng phân tích mạng xã hội vào năm 2020, và điều này đã giảm 43% số lần gọi API của chúng tôi trong khi cải thiện thời gian tải xuống 31%. Tuy nhiên, sự đổi lại là độ phức tạp tăng lên - GraphQL có đường cong học tập dốc hơn so với REST.

Library-based APIs là các thư viện mã cung cấp các chức năng đã được xây dựng sẵn mà bạn có thể sử dụng trong ứng dụng của mình. Khi bạn nhập một thư viện Python như NumPy hoặc một thư viện JavaScript như Lodash, bạn đang sử dụng một API dựa trên thư viện. Những điều này không được truy cập qua mạng; chúng là một phần của cơ sở mã của bạn.

Operating System APIs cho phép các ứng dụng tương tác với hệ điều hành cơ sở. Windows API, ví dụ, cho phép các chương trình tạo cửa sổ, truy cập tệp và tương tác với phần cứng. Các nhà phát triển di động thường xuyên sử dụng iOS và Android APIs - mỗi khi một ứng dụng truy cập camera, vị trí hoặc danh bạ của bạn, nó sử dụng APIs ở cấp độ hệ điều hành.

Hardware APIs cho phép phần mềm giao tiếp với các thiết bị vật lý. Tôi đã làm việc trên một dự án IoT vào năm 2019, nơi chúng tôi sử dụng các API phần cứng để điều khiển các cảm biến và bộ điều khiển công nghiệp trong một cơ sở sản xuất. Các API này đã dịch các lệnh phần mềm của chúng tôi thành các tín hiệu mà phần cứng có thể hiểu.

Hiểu được những sự phân biệt này là quan trọng vì loại API xác định cách bạn sẽ tương tác với nó, các vấn đề bảo mật nào áp dụng, và các đặc điểm hiệu suất mà bạn có thể mong đợi.

Cách APIs Thực Sự Hoạt Động: Một Sâu Về Kỹ Thuật

Hãy để tôi hướng dẫn bạn những gì xảy ra khi bạn sử dụng một API, sử dụng một ví dụ thực tế từ một dự án tôi hoàn thành vào năm ngoái cho một nền tảng giao hàng thực phẩm.

Khi một khách hàng đặt hàng, ứng dụng của chúng tôi cần tính toán phí giao hàng dựa trên khoảng cách. Chúng tôi sử dụng Google Maps Distance Matrix API để thực hiện điều này. Dưới đây là quy trình từng bước:

Bước 1: Xác thực. Trước khi chúng tôi có thể thực hiện bất kỳ yêu cầu nào, chúng tôi cần chứng minh rằng mình được phép sử dụng API. Chúng tôi bao gồm một khóa API trong yêu cầu của mình - một định danh duy nhất mà Google cung cấp khi chúng tôi đăng ký dịch vụ của họ. Điều này giống như việc xuất trình ID của bạn trước khi vào một tòa nhà an toàn. Một số APIs sử dụng xác thực tinh vi hơn như OAuth 2.0, mà tôi sẽ thảo luận sau.

Bước 2: Xây dựng yêu cầu. Chúng tôi xây dựng một yêu cầu HTTP bao gồm địa chỉ khởi nguồn (nhà hàng), địa chỉ đích (khách hàng), và bất kỳ tham số nào như chế độ di chuyển (lái xe, đi bộ, v.v.). Yêu cầu này tuân theo định dạng được chỉ định trong tài liệu API của Google.

Bước 3: Gửi yêu cầu. Ứng dụng của chúng tôi gửi yêu cầu này qua internet đến các máy chủ của Google. Điều này xảy ra với các giao thức HTTP tiêu chuẩn - cùng công nghệ tải các trang web trong trình duyệt của bạn.

Bước 4: Xử lý. Các máy chủ của Google nhận yêu cầu của chúng tôi, xác thực khóa API của chúng tôi, tính toán khoảng cách và thời gian di chuyển ước tính bằng cách sử dụng các thuật toán định tuyến của họ, và chuẩn bị một phản hồi.

Bước 5: Nhận phản hồi. Google gửi lại một phản hồi, thường ở định dạng JSON, chứa khoảng cách tính bằng mét, thời gian tính bằng giây, và các dữ liệu liên quan khác. Ứng dụng của chúng tôi phân tích phản hồi này và sử dụng nó để tính toán phí giao hàng.

Tất cả quy trình này mất khoảng 200-400 mili giây trung bình. Trong môi trường sản xuất của chúng tôi, chúng tôi xử lý khoảng 15.000 lần gọi API như vậy mỗi ngày trong giờ cao điểm.