تفاوت بین APIهای همزمان (Synchronous) و ناهمزمان (Asynchronous) در چیست؟

رابط‌های برنامه‌نویسی کاربردی (APIs) ستون فقرات وب مدرن هستند و سیستم‌های مختلف را به هم متصل کرده و فرآیندهای تعاملی را ممکن می‌سازند. در زمینه ارتباطات API، دو پارادایم کلی شکل گرفته است: سرویس‌های همزمان (Synchronous) و ناهمزمان (Asynchronous).

طراحی همزمان و ناهمزمان اصول بنیادی در طراحی API هستند و درک تفاوت‌ها، مزایا و معایب آن‌ها برای توسعه‌دهندگان تازه‌کار و با تجربه ضروری است. در ادامه، تفاوت‌های این دو پارادایم را بررسی کرده و قالب‌ها، پروتکل‌ها و فریم‌ورک‌های مورد استفاده در هر یک را مرور می‌کنیم.

APIهای همزمان (Synchronous APIs)

APIهای همزمان بر اساس یک جریان ساده و خطی عمل می‌کنند. وقتی یک کلاینت درخواست خود را به سرور ارسال می‌کند، تا دریافت پاسخ از سرور منتظر می‌ماند. APIهای همزمان شبیه به یک مکالمه دوطرفه تلفنی هستند، جایی که هر طرف صحبت می‌کند و منتظر پاسخ یا تعامل طرف مقابل می‌ماند قبل از اینکه ادامه دهد. APIهای همزمان معمولاً برای تعاملاتی که نیاز به اتصال لحظه‌ای دارند، ترجیح داده می‌شوند و در محیط‌های میکروسرویس مدرن بسیار رایج هستند.

جریان کاری همزمان

جریان کاری همزمان را می‌توان به سه مرحله اصلی تقسیم کرد:

1. درخواست (Request): کلاینت درخواست انجام یک عمل خاص را به سرور ارسال می‌کند. این عمل می‌تواند شامل بازیابی یک منبع، ویرایش یک موجودیت یا حتی ارسال درخواست به جای دیگر باشد.

2. پردازش (Processing): سرور درخواست را پردازش کرده و پاسخ مناسب را بر اساس نوع و حالت درخواست آماده می‌کند. در طول پردازش، کلاینت عملاً غیرفعال است و منتظر پاسخ می‌ماند.

3. پاسخ (Response): سرور پاسخ را به کلاینت بازمی‌گرداند. این پاسخ می‌تواند شامل داده‌های درخواستی یا تأیید انجام عمل باشد (مانند حذف یک منبع یا ارسال پیام). پس از این مرحله، کلاینت می‌تواند درخواست‌های جدید ارسال کند.

موارد استفاده همزمان

APIهای همزمان برای سناریوهایی که نیاز به فوری بودن دارند، مناسب هستند. وقتی با نمایندگی‌های پایگاه داده یا منابع خارجی کار می‌کنید، فوری بودن ممکن است ضروری باشد. همچنین، نیازهای تبدیلی که ۱:۱ هستند ممکن است به ارتباط همزمان نیاز داشته باشند تا وضعیت‌ها بین منابع همسان شود، مانند ویرایش همزمان یک سند توسط چند کاربر.

در نهایت، APIهای همزمان بهترین گزینه برای زمانی هستند که یک منبع تغییر می‌کند و این تغییر باید بلافاصله به کلاینت اطلاع داده شود.

مزایا و معایب

مزایا:

• پیاده‌سازی ساده و مستقیم، که توسعه و نگهداری را ارزان‌تر می‌کند.

• ارائه بازخورد فوری، که برای بسیاری از توسعه‌دهندگان در استفاده‌های ثانویه مفید است.

• دقت و صحت بالاتر برای بسیاری از برنامه‌ها، زیرا کلاینت به محض پردازش درخواست، از تغییرات مطلع می‌شود.

معایب:

• ممکن است در برخی کاربردها ناکارآمد باشد.

• نیاز به انتظار در سمت کلاینت و سرور می‌تواند مقیاس‌پذیری و بهره‌وری منابع را محدود کند، به ویژه در مواردی که نیاز به همگام‌سازی فوری نیست.

• در برخی کاربردها، تبادل داده همزمان ضروری نیست و ممکن است هزینه بیشتری به دلیل درخواست‌های مکرر ایجاد شود.

APIهای ناهمزمان (Asynchronous APIs)

APIهای ناهمزمان به گونه‌ای عمل می‌کنند که کلاینت می‌تواند درخواست خود را ارسال کرده و بدون انتظار برای پاسخ، ادامه دهد. سرور درخواست را در زمان خود پردازش کرده و پاسخ را زمانی ارسال می‌کند که آماده باشد. کلاینت می‌تواند داده‌ها را در زمان دلخواه پردازش و استفاده کند.

برای مثال واقعی، این شبیه به ارسال نامه است: شما نامه‌ای ارسال می‌کنید و در حین انتظار برای پاسخ، به زندگی خود ادامه می‌دهید.

جریان کاری ناهمزمان

1. درخواست (Request): کلاینت یک درخواست به سرور ارسال می‌کند.

2. تأیید دریافت (Acknowledgement): سرور دریافت درخواست را تأیید کرده و مکانیزمی برای پیگیری وضعیت ارائه می‌دهد.

3. پردازش (Processing): سرور درخواست را در پس‌زمینه پردازش می‌کند.

4. اعلان (Notification): سرور از طریق callback، webhook، message queue یا پروتکل دیگر، کلاینت را از تکمیل درخواست مطلع می‌کند و داده‌های درخواست شده یا تأیید انجام عملیات ارسال می‌شود.

موارد استفاده ناهمزمان

APIهای ناهمزمان برای سناریوهایی مناسب هستند که پردازش درخواست زمان‌بر است یا نیاز فوری ندارد. مثال‌ها شامل پردازش ویدئو یا صدا، پردازش دسته‌ای اسناد یا بررسی وضعیت دستگاه‌های IoT به‌صورت دوره‌ای است.

مزایا و معایب

مزایا:

• جریان‌های ناهمزمان بسیار کارآمد هستند، زیرا نیاز به انتظار ندارند.

• استفاده بهتر از منابع محاسباتی و شبکه محدود، و امکان مقیاس‌پذیری بهتر.

معایب:

• پیاده‌سازی پیچیده‌تر، به ویژه در کد برای مدیریت اعلان‌ها و پاسخ‌ها.

• عدم ارائه پاسخ در زمان واقعی، که برای سیستم‌های نیازمند تعامل فوری مشکل‌ساز است.

ملاحظات طراحی

هنگام طراحی API، توسعه‌دهندگان باید از ابتدا تصمیم بگیرند که رویکرد همزمان یا ناهمزمان مناسب است. عوامل مهم شامل:

• دسترس‌پذیری و تقاضای منابع: رویکرد ناهمزمان می‌تواند پاسخ‌ها را با تأخیر پردازش کند، مناسب برنامه‌های سنگین که نیاز فوری ندارند.

• تجربه توسعه‌دهنده: APIهای همزمان به دلیل پاسخ فوری، تجربه «چابک‌تری» ارائه می‌دهند.

• پیوستگی (Continuity): همزمانی به کلاینت اجازه به‌روزرسانی فوری می‌دهد و ثبات بیشتری ایجاد می‌کند.

• فوری بودن و تأخیر (Latency): APIهای ناهمزمان زمانی مناسب هستند که تأخیر بالا و عدم نیاز فوری پذیرفته شود.

• Idempotency: عملیات چندباره باید نتایج یکسانی داشته باشد. هر دو نوع API می‌توانند این ویژگی را ارائه دهند، به شرطی که عملکرد به درستی طراحی شده باشد.

بهترین شیوه‌ها

• تجربه توسعه‌دهنده خوب: مستندسازی کامل و ارائه پشتیبانی مناسب از طریق پرتال‌های توسعه‌دهنده.

• بررسی پیکربندی‌ها: از تنظیمات درست اطمینان حاصل کنید.

• مدیریت نسخه‌ها: تغییرات و نسخه‌بندی API را مدیریت کنید تا کاربران پشتیبانی شوند.

• امنیت پایه: رعایت اصول حداقل دسترسی و امنیت پایه.

• استفاده صحیح از Gateways و Load Balancer: برای توزیع مناسب و سالم نگه داشتن محیط API.

نمونه‌های بازار

مثال API همزمان:
Google Geocoding API که می‌تواند آدرس، مختصات یا شناسه مکان را دریافت کرده و آن را به سایر فرم‌ها تبدیل کند. پاسخ به‌صورت فوری ارائه می‌شود و برای استانداردسازی داده‌های مکانی بسیار مفید است.

مثال API ناهمزمان:
AWS S3 Batch Operations به کاربران اجازه می‌دهد دسته‌ای از درخواست‌ها را بدون انتظار پردازش کنند. یک Job ID ارائه می‌شود که وضعیت پردازش و اعلان تکمیل را نشان می‌دهد، نمونه‌ای عالی از API ناهمزمان است.

نتیجه‌گیری

APIهای همزمان و ناهمزمان هر کدام کاربردهای خاص خود را دارند. انتخاب بین آن‌ها به نوع استفاده، نقاط قوت و ضعف و نیازهای کاربران نهایی بستگی دارد. درک این عوامل به تصمیم‌گیری درست کمک زیادی می‌کند.