2022-03-19

RESTful API

RESTful APIとは

Representational State Transfer（REST）は、スケーラブルでメンテナンス性の高いWebサービスを構築するための一連の制約と原則を定義するアーキテクチャスタイルです。RESTful APIは、これらの原則に従って構築され、異なるソフトウェアアプリケーション間でインターネット上で通信することを可能にするアプリケーションプログラミングインターフェースです。

RESTful APIを使用することで、Webブラウザやモバイルアプリなどのクライアントとサーバー間でデータの交換を容易に行うことができます。これらのAPIは、通常URI（Uniform Resource Identifiers）によって識別されるリソースに対して標準的なHTTPメソッド（GET、POST、PUT、DELETEなど）を使用して操作を実行します。

今日のインターネットの世界では、プログラミング言語やプラットフォームに関係なく、異なるソフトウェアアプリケーションやサービス間でシームレスなデータ交換が可能なため、RESTful APIはWeb開発の重要なコンポーネントとなっています。

RESTの歴史

RESTは、Roy Fieldingが2000年の博士論文「Architectural Styles and the Design of Network-based Software Architectures」で最初に紹介されました。Fieldingは、HTTP/1.1仕様の主要な著者の一人でもあり、既存のWebの機能や原則を活用してWebベースのアプリケーションのアーキテクチャを改善する方法としてRESTを開発しました。

RESTのアーキテクチャは、シンプルでスケーラブルで実装が容易であるため、2000年代初頭に広く採用されました。WebサービスやAPIの出現により、開発者はRESTfulな原則を採用して相互運用可能で柔軟なシステムを構築するようになりました。

RESTの原則

RESTは、リソースとその表現が管理および操作される方法を規定する一連の基本原則に基づいて構築されています。

ステートレス

ステートレス通信は、RESTの基本原則の1つです。ステートレスなアーキテクチャでは、クライアントからサーバーへの各リクエストには、リクエストを処理するために必要な全ての情報が含まれている必要があります。これにより、サーバーはクライアントのセッション情報を維持する必要がなく、複数のサーバーに負荷を分散することが容易になり、システムのスケーラビリティが向上します。

キャッシュ可能

キャッシュは、RESTの重要な側面の1つです。キャッシュを使用することで、クライアントはサーバーの応答をキャッシュして、パフォーマンスを向上させ、サーバーの負荷を軽減することができます。RESTful APIでは、適切なHTTPヘッダー（Cache-Control、ETag、Last-Modifiedなど）を設定して、応答がキャッシュ可能かどうかを明示的に示す必要があります。サーバーの応答をキャッシュすることで、クライアントはサーバーに送信するリクエストの数を最小限に抑え、システム全体のパフォーマンスを向上させることができます。

クライアント-サーバー

クライアント-サーバーアーキテクチャは、RESTの重要な構成要素です。このアーキテクチャでは、クライアントとサーバーは別々のエンティティであり、ネットワークを介して通信します。クライアントはユーザーインターフェイスとユーザーエクスペリエンスに責任を持ち、サーバーはデータストレージ、処理、および取得を担当します。この関心の分離により、クライアントとサーバーのコンポーネントを独立して開発および進化させることができ、システムのメンテナンスとスケーリングが容易になります。

レイヤードシステム

レイヤードシステムは、システムのコンポーネントを階層的に組織化するアーキテクチャパターンです。RESTful APIでは、このレイヤードアーキテクチャにより、関心の分離とモジュラリティが向上します。例えば、セキュリティレイヤーを追加して認証と承認を処理したり、キャッシングレイヤーを使用してサーバーの応答をキャッシュしたりすることができます。この分離により、開発者は他のレイヤーの詳細について心配することなく、システムの特定の側面に焦点を当てることができます。

Code on Demand

Code on Demandは、RESTのオプションの制約であり、サーバーがJavaScriptなどの実行可能なコードをクライアントに提供することができます。このコードを使用すると、クライアントの柔軟性が向上し、サーバーのAPIやデータフォーマットの変更に適応することができます。Code on Demandはクライアントの柔軟性を高める一方で、追加の複雑性やセキュリティ上の懸念をもたらす可能性があります。

一貫したインタフェース

一貫したインタフェースは、クライアントがサーバーと対話するための一貫した標準化された方法を提供するRESTの主要な原則の1つです。一貫したインタフェースにより、クライアントがサーバーと対話するための異なる方法の数が減少し、APIの設計が単純化されます。RESTful APIでは、一貫したインタフェースが、標準的なHTTPメソッド（GET、POST、PUT、DELETE）、リソースURI、およびリソースとその表現を管理するための標準化された規約を使用することによって達成されます。

RESTful APIの設計

リソースの識別

RESTful APIを設計する上で重要な点の1つは、APIが公開するリソースを識別することです。リソースはアプリケーションの主要なエンティティであり、例えばユーザーや製品、注文などです。各リソースは、リソースにアクセスおよび操作するためのアドレスとして機能する一意のURI（Uniform Resource Identifier）で表現される必要があります。よく設計されたURI構造は、説明的で階層的であり、異なるリソース間の関係を理解しやすくする必要があります。

HTTPメソッド

HTTPメソッドは、リソースで実行できるアクションを定義します。RESTful APIでは、次の標準的なHTTPメソッドがアクションをリソース操作にマッピングするために使用されます。

GET: リソースまたはリソースのコレクションを取得します。
POST: 新しいリソースを作成します。
PUT: 既存のリソースを更新します。
PATCH: 既存のリソースを部分的に更新します。
DELETE: リソースを削除します。

これらの標準的なHTTPメソッドを使用することで、APIは一貫したインタフェースを維持し、開発者がシステムと対話するための理解力を高めることができます。

APIバージョニング

APIバージョニングは、RESTful APIを設計する際に重要な考慮事項です。APIが進化するにつれて、既存のクライアントと後方互換性のない変更が導入される可能性があります。既存のクライアントを壊さないために、APIのバージョンを設定し、異なるバージョンを同時に維持することが重要です。バージョン付けには、URIにバージョンを含める、カスタムHTTPヘッダーを使用する、またはコンテンツネゴシエーションを利用するなどの方法があります。選択したアプローチにかかわらず、バージョン付けについて計画し、変更を管理し、古いバージョンを廃止するための明確な戦略を持つことが重要です。

エラー処理

効果的なエラー処理は、どのAPIにとっても重要な要素です。RESTful APIを設計する際には、クライアントが問題を特定し、解決できるように、意味のある一貫したエラーメッセージを提供することが重要です。これを実現するために、標準的なHTTPステータスコードを使用して要求の結果を示し、人間が読めるエラーメッセージとユニークなエラーコードなどの追加情報をレスポンス本文に含めます。このアプローチにより、クライアントはエラーの原因を迅速に特定し、適切なアクションを取ることができます。

ページネーションとソート

大量のリソースのコレクションを返すAPIの場合、単一のレスポンスで返されるデータ量を制限するために、ページネーションとソートのメカニズムを実装することが重要です。ページネーションは、"limit"および"offset"または"page"および"size"などのクエリパラメータを使用して実装でき、クライアントがデータの特定のサブセットを要求できるようにします。ソートもクエリパラメータを使用して実装でき、クライアントがデータが返される順序を指定できるようにします。ページネーションとソート機能を提供することで、APIは効率的かつ処理能力や帯域幅の制限があるクライアントにとって消費しやすくなります。

セキュリティに関する考慮事項

API設計の際には、セキュリティが重要な考慮事項となります。RESTful APIを設計する際には、次のセキュリティの側面を考慮する必要があります。