RESTful API : 웹 개발에서 필수적인 아키덱처 스타일

1. RESTful API 개념과 원리

🟢 RESTful API 란 ?

Representational State Transfer API를 가리키는 말로,
자원 즉, Resource💎를 네트워크상에서 효율적으로 전송하기 위한 아키텍처 스타일이다.🚚

🟢 RESTful API가 네트워크에서 자원을 효율적으로 전송한다는 말이 무슨 의미일까?

그 의미는 자원 접근과 HTTP메서드 활용, 상태 정보의 전달, 캐싱 처리 등의 측면에서 이해할 수 있다.

RESTful API의 효율성은 RESTful API가 자원을 단순하고 직관적으로 표현하고,
HTTP 프로토콜의 기능과 특징을 적극적으로 활용하면서 가능해진다.
자원의 효율적인 전송은 네트워크 대역폭의 최적화, 서버 및 클라이언트 자원 사용의 최소화 등을 통해
전체적인 시스템 성능을 향상시키는 장점을 제공한다.

🟢 RESTful API는 주요 원칙에 기반을 두고 작성을 하는데, 다음을 기억해야한다.

• 자원(Resource💎)지향적 : RESTful API의 주요 컨셉은 자원이고 각 자원은 URI(Uniform Resource Identifier 고유한 식별자)를 갖고 있다.
  
  
• 무상태성(Stateless) : 서버는 클라이언트의 상태를 관리하지 않고 각 요청은 필요한 정보를 포함하여 완전한 요청으로 처리한다.
  
  
• 통일된 인터페이스 : RESTful API는 표준 HTTP 메서드(GET,POST,PUT,DELETE 등)를 사용하여 자원에 대한 작업(CRUD operation)을 정의한다.
  
  
• 자체표현성(Self-descriptive) : API 요청과 응답은 자체적으로 이해할 수 있는 구조로 구성되어야한다. 요청 헤더에 MIME 타입을 명시하거나 응답에 적정 상태 코드와 페이로드(payload)를 포함하는게 그 예다.
  
  
• 계층 구조 : 서버와 클라이언트 사이에 중간 계층(로드 벨런서, 캐싱 서버 등)을 포함하여 확장성과 보안성을 개선할 수있다.
  
  
• 캐싱 처리(Cacheable) : RESTful API는 캐싱을 활용하여 이전에 요청된 자원의 정보를 저장하고 재사용한다. 클라이언트는 필요한 자원을 캐시에서 가져오므로 서버에 대한 요청을 줄이고 네트워크 대역폭을 절약할 수 있다. 또한, RESTful API 서버에서 *트랜잭션(transaction)이 발생하지 않아 전체 응답시간, 자원 이용률, 성능이 향상한다.
  
  

*데이터베이스에서 하나의 논리적 기능을 수행하기 위한 작업의 단위로서, 데이터베이스 시스템에서 복구 및 병행 시행 시 처리되는 작업의 논리적 단위이다.

🟢 서버가 클라이언트의 상태를 관리하지 않는 이유

• 무상태성(Stateless) : RESTful API의 핵심 원칙 중 하나로, 서버는 클라이언트의 이전 요청을 기억하지 않고 각 요청을 독립적으로 처리한다. 서버가 클라이언트의 상태를 관리하지 않으면 클라이언트 간의 요청을 서로 구분하지 않아도 되기 때문에 서버의 부하를 줄이고 확장성을 향상시킬 수 있다.
  
  
• 확장성 : RESTful API는 서버의 확장성을 향상시키기 위해 상태를 클라이언트 측에서 관리한다. 클라이언트 자체적으로 상태를 추적하고 관리하여 여러 서버 인스턴스로의 확장이 용이해진다. 또한, 서버는 상태 정보를 저장하거나 동기화하는 데 소요되는 오버헤드를 줄일 수 있다.
  
  
• 클라이언트의 자율성 : 클라이언트 자체적으로 상태를 관리하여 클라이언트는 독립적으로 동작한다. 클라이언트는 서버에 종속되지 않고 필요에 따라 서버를 변경하거나 여러 서버 간에 전환할 수 있다. 이는 클라이언트의 유연성과 독립성을 높인다.
  
  
• 네트워크 부하 감소 : 클라이언트와 서버 간의 통신에서 소요되는 데이터의 양을 줄일 수 있다.
  
  즉, RESTful API에서 서버가 클라이언트의 상태를 관리하지 않는 것은 확장성, 무상태성, 클라이언트의 자율성, 네트워크 부하 감소 등 이점을 제공하기 위한 선택이다. RESTful API를 통해 클라이언트는 필요한 상태 정보를 제공하고, 서버는 상태에 대한 응답을 처리하는 단순하고 유연한 아키텍처를 구현할 수 있다.
  

🟢 RESTful API의 사용 과정

자원 식별 ➖ HTTP 메서드 선택 ➖ 요청 구성 ➖ 요청 전송 ➖ 응답 처리

자원식별 : 자원은 URI(고유한 식별자)를 갖고있으므로 API를 사용하여 접근하고자하는 자원을 식별한다.
HTTP 메서드 선택 : 식별한 자원에 대해 수행하고자하는 작업에 적합한 HTTP 메서드를 선택한다.
요청 구성 : 선택한 HTTP 메서드와 함께 요청을 구성합니다. 요청에는 필요한 매개변수, 헤더, 바디(payload) 등을 포함할 수 있다.
요청 전송 : 구성한 요청을 HTTP 클라이언트를 통해 서버로 전송한다.
응답 처리 : 서버는 요청을 처리하고, 해당 작업에 대한 응답을 반환한다.

2. HTTP 메서드와 리소스💎 관리

🟢 RESTful API = 리소스 URI + HTTP Methods

RESTful API는 자원의 URI와 HTTP 메서드를 조합하여 원하는 동작을 정의한다.

🟢 HTTP Methods

METHOD	역할	CRUD
POST	POST를 통해 해당 URI를 요청하면 리소스를 생성하거나 데이터를 제출한다.	Create
GET	GET을 통해 리소스의 조회를 요청한다. 서버는 해당 리소스를 반환한다.	Read
PUT	PUT을 통해 특정 리소스를 업데이트 또는 생성한다. 전체 리소스를 업데이트할 때 사용한다.	Update
PATCH	PATCH를 통해 특정 리소스의 일부를 업데이트한다.	Update
DELETE	DELETE를 통해 해당 리소스를 삭제한다.	Delete

🟢 리소스 관리

클라이언트는 각 리소스의 고유한 URI를 통해 자원에 접근하고 조작한다.
예를 들어 ‘/users’는 사용자 리소스의 URI이며 ‘/users/{id}’ 는 특정 사용자를 식별하는 URI이다.
이러한 URI 를 통해 클라이언트는 특정한 행동을 수행할 수 있다.

자원에 대한 행위는 HTTP 메서드를 통해서 표현하고 URI는 자원을 표현한다.

🟢 리소스 관리의 일관된 URI 설계와 HTTP 메서드 사용으로

서버와 클라이언트 간의 상호작용을 단순화하고 일관성을 유지한다.
이러한 방법은 간결하고 직관적인 API를 구축할 수 있도록 한다.

🟢 HTTP 메서드와 리소스 관리의 이점

RESTful API의 HTTP 메서드와 리소스 관리는 표준화된 방식으로 클라이언트와 서버 간의 통신을 지원한다.
또한, 확장성과 유지보수성을 높인다.
이를 통해 클라이언트와 서버 간의 일관된 인터페이스를 유지할 수 있도록하고,
효율적인 리소스 관리를 실현할 수 있다.

3. RESTful API 디자인 원칙과 최적화 전략

🟢 RESTful API 디자인 원칙

• 자원 중심(Resource-Centric) : API 엔드포인트는 자원을 중심으로 설계되어야 한다.
  예를 들어 /users 는 권장하지만, /get-users는 권장하지 않는다. 행위는 메서드를 통해서 표현한다.
  
  
• 표현 방식의 일관성(Consistent Representation) : API의 응답은 일관된 표현 방식을 사용한다.
  대부분 JSON 형식이 널리 사용되며, 데이터 구조와 필드명은 일관성을 유지해야한다.
  
  
• 적절한 HTTP메서드 사용(Proper Use of HTTP) : 작업의 의도에 맞게 메서드를 사용한다.
  
  
• 적절한 상태 코드 반환(Proper Use of Status) : API 응답에는 적절한 HTTP 상태 코드를 포함해야한다.
  
  
• HATEOAS(Hypermedia as the Engine of Application State) : API 응답에는 하이퍼미디어 링크를 포함하여
  클라이언트가 API의 상태와 사용 가능한 작업을 탐색할 수 있어야 한다.
  
  

🟢 RESTful API 최적화 전략

• 캐싱 활용 : 캐싱을 활용하여 이전에 요청된 자원의 정보를 저장하고 재사용한다.
  
  
• 압축 및 압축 해제 : 데이터를 압축 전송하여 전송 용량을 줄이고 네트워크 대역폭을 절약한다.
  클라이언트에서는 응답을 압축 해제하여 사용할 수 있어야한다.
  
  
• 페이징(Pagination) : 대량의 데이터를 처리할 때, API 응답을 페이지별로 나누어 전송하고,
  클라이언트에서 필요한 데이터를 요청하여 효율적으로 데이터를 처리할 수 있도록 한다.
  
  
• 적절한 필터링과 정렬 : 데이터 검색을 위한 필터링 및 정렬 기능을 제공하여
  클라이언트가 원하는 데이터에 쉽게 접근하고 정렬할 수 있도록 한다.
  

4. RESTful API와 클라이언트의 상호작용

🟢 요청과 응답의 흐름에 관하여

RESTful API와 클라이언트의 상호작용은 클라이언트의 요청으로부터 시작한다.
클라이언트는 HTTP메서드를 사용하여 API에 요청을 보내는데 해당 요청에는 자원(Resource)에 대해
원하는 작업을 함께 전송한다. 뿐만 아니라, 필요에 따라 클라이언트의 요청에는 헤더에 추가 정보나 인증 토큰 등을
포함해서 보내고, 데이터는 요청에 JSON 형식 등으로 포함해서 보낼 수도 있다.

클라이언트가 요청을 마치면, API 서버는 해당 요청에 대한 처리를 수행한다.
서버는 요청된 자원이나 작업에 대해 적절히 처리하고, 필요에 따라 DB나 외부 서비스와 연계해 데이터를 처리한다.
또한, 서버는 요청에 대해서 검증, 데이터 유효성 검사, 비즈니스 로직 등을 수행한다.

서버의 처리가 끝나면, 서버는 응답을 생성한다. 이러한 응답은 HTTP 상태 코드, 헤더, 데이터 본문 등으로 생성된다.
HTTP 코드는 200 OK, 201 Created, 400 Bad Request, 404 Not Found, 500 Internal Server Error 등이 있다.
응답의 내용에는 요청에 대한 결과 데이터가 포함되고 대개 JSON 형식으로 반환된다.

서버가 응답을 클라이언트에게 전달하면, 클라이언트는 해당 응답을 처리한다.
클라이언트는 HTTP 코드를 확인하여 응답의 상태를 판단하고, 응답 내용에 표기된 데이터를 가공 및 활용해
사용자 인터페이스에 보여주거나 다음 요청에 활용한다.

5. RESTful API의 확장성과 유지보수

🟢 RESTful API의 확장성

RESTful API는 수평적으로 확장할 수 있다. 즉, 여러 대의 서버 인스턴스를 추가해 부하를 분산시킬 수 있다는 것이다.
또, 로드 밸런서 같은 API 게이트웨이를 사용하여 요청을 조절하고 분산된 서버들 간의 통신을 관리할 수 있다.
예를 들어, 클라우드 환경에서 API 서버를 여러 인스턴스로 확장하면 더 많은 요청을 처리할 수 있다.

RESTful API는 마이크로서비스 아키텍처에서 매우 중요한 역할을 수행한다.
마이크로서비스는 작은 단위로 구성된 독립적인 서비스로 구성되며 각각의 마이크로서비스는 RESTful API를 통해 통신한다.
마이크로서비스를 RESTful API를 통해 분리하면 개별적으로 개발, 배포, 확장할 수 있고 기능을 변경하거나 추가하는데 용이해진다.

RESTful API는 HTTP의 캐싱 기능을 활용하여 데이터를 캐시할 수 있다.
동일한 요청에 대한 응답을 캐시 서버에 저장하여 중복 요청을 줄이고 응답 시간을 줄여 네트워크 부하를 감소시키고 확장성을 향상시킨다.

이러한 확장성 전략은 대규모 어플리케이션과 분산 시스템으로 갈수록 중요한데,
RESTfulAPI를 수평적으로 확장시키고 마이크로서비스 아키텍처를 사용함으로써 어플리케이션은 더욱 유연하고 확장 가능해진다.

🟢 RESTful API의 유지보수 가능성

RESTful API의 리소스 관리와 HTTP 메서드를 조합하는 방식은 개발자가 API를 이해하고 사용하기 쉽게 만든다.
덧붙혀, API 디자인 원칙을 통한 일관성 있는 데이터 모델과 작업 방식은 유지보수를 용이하게 한다.
이는 새로운 기능을 추가하거나 변경이 필요할 때, 일관성 있는 인터페이스로 작업 속도를 높여준다.

RESTful API는 역호환성에 유지해야한다. 기존 API를 변경하거나 업데이트 할 때는 반드시 하위 호환성을 고려하여 작업해야한다.
이를 위해 API 버전 관리, 정확한 문서화, 적절한 에러 처리 등을 고려해야 한다.
역호환성을 유지함으로써 클라이언트 어플리케이션은 원할하게 동작하며, 유지 과정에서 불필요한 호환성 문제를 최소화할 수 있다.

RESTful API는 비즈니스 로직을 서버 측에서 중앙 집중화하여 유지보수를 간소화한다.
클라이언트는 단순하게 API를 호출하고, 응답을 처리하기만하면 되기때문에
어플리케이션 간의 일관성을 유지하고 로직 변경을 최소화 할 수 있다.
이는 클라이언트 어플리케이션의 유지보수 비용이 낮추고, 서버측에서 로직을 관리하여 중복코드를 방지하고 효율적인 유지보수를 가능케한다.

RESTful API는 독립적으로 테스팅 및 디버깅을 할 수 있다는 장점을 갖고 있다.
각 API 엔드포인트는 단위 테스트 및 모의 데이터를 활용하여 개발자가 쉽게 테스트할 수 있다.

최신 앱 개발 동향에서 이러한 RESTful API의 중요성은 점점 더 강조되고 있고, 어플리케이션은 점점 더 유연하고 확장되어간다.