API が内部でどのように機能するか

API (アプリケーション プログラミング インターフェイス) は現代のソフトウェア開発の基礎であり、異なるシステムが相互に通信できるようにします。しかし、API エンドポイントに到達すると何が起こるでしょうか?データはどのようにしてクライアント アプリケーションからサーバーに移動し、またその逆に送られるのでしょうか?この記事では、視覚的な補助と追加の説明を使用して、API リクエストの過程を段階的に分析し、これらのプロセスをわかりやすく説明します。

1. クライアントがリクエストを行う

気象データを表示する Web アプリケーションを構築していると想像してください。ユーザーが現在の天気を確認するためにボタンをクリックすると、アプリケーションは https://api.weather.com/current などの API エンドポイントにリクエストを送信します。

ここで何が起こるのですか?

• HTTP リクエスト: クライアント (アプリケーション) は、メソッド (GET、POST など)、エンドポイント URL、および必要なヘッダー (Authorization や Content-Type など) を指定して HTTP リクエストを作成します。
• ペイロード: POST リクエストの場合、パラメータを含む JSON オブジェクト (例: { "city": "New York" }) などのペイロードが含まれる場合があります。

この HTTP リクエストは、インターネット経由で API をホストしているサーバーに送信されます。

2. DNS ルックアップ: サーバーの検索

リクエストがサーバーに到達する前に、サーバーはまず送信先を認識する必要があります。ここでドメイン ネーム システム (DNS) が登場します。

DNS ルックアップ: ブラウザーまたはクライアント アプリケーションはドメイン (例: api.weather.com) を取得し、DNS サーバーにクエリを実行して、対応する IP アドレスを見つけます。この IP アドレスは、インターネット上のサーバーの実際の場所です。

3. 接続の確立

クライアントはサーバーの場所がわかったので、接続を確立する必要があります。

TCP ハンドシェイク: クライアントとサーバーは、伝送制御プロトコル (TCP) を使用して接続を確立します。これには、TCP ハンドシェイクとして知られる 3 段階のプロセスが含まれます。

1. SYN: クライアントはサーバーに同期 (SYN) リクエストを送信します。
2. SYN-ACK: サーバーはこのリクエストを確認し、SYN-ACK で応答します。
3. ACK: クライアントはサーバーの応答を確認し、ハンドシェイクを完了します。

このハンドシェイクが完了すると、接続が確立され、データを交換できるようになります。

4. サーバーがリクエストを受信します

接続が確立されると、HTTP リクエストがサーバーに送信されます。

サーバー側の処理:

• ルーティング: サーバーはリクエストを受信し、エンドポイント (例: https://api.weather.com/current の /current) に基づいて適切なハンドラーにルーティングします。これには、URL パターンと特定のコントローラーまたは関数の照合が含まれる場合があります。
• コントローラー ロジック: サーバーのコントローラーがリクエストを処理します。これには、データベースにクエリを実行してデータを取得したり、計算やデータ変換を実行したり、追加情報を取得するために他の内部サービスを呼び出したりすることが含まれる場合があります。
• 認証と認可: エンドポイントが認証を必要とする場合、サーバーはクライアントの資格情報を検証します。たとえば、リクエストに API キーまたはアクセス トークンが含まれている場合、サーバーはその有効性をチェックし、リクエストされたリソースにアクセスするために必要な権限がクライアントにあることを確認します。

5. 応答の準備

リクエストを処理した後、サーバーはレスポンスを準備します。

応答オブジェクト: サーバーは、以下を含む HTTP 応答オブジェクトを作成します。

• ステータス コード: リクエストの結果を示します (例: 200 OK、404 Not Found、500 Internal Server Error)。
• ヘッダー: Content-Type (例: application/json) や Set-Cookie など、応答に関するメタデータを提供します。
• 本文: クライアントによって要求されたデータが含まれます。多くの場合、JSON 形式です (例: { "温度": "72°F"、"条件": "晴れ" })。

6. 応答を返送する

サーバーは、確立された接続を介して HTTP 応答をクライアントに送り返します。

データ送信: この応答はインターネットを経由して戻り、さまざまなルーターやゲートウェイを通過する可能性があります。最終的にクライアントに到達し、クライアントが応答を処理します。

7. 客户端接收并处理响应

客户端收到响应后，就可以处理数据并更新 UI。

UI 更新：在我们的天气应用程序中，客户端从响应中获取温度数据并更新显示屏以显示当前天气。

错误处理：如果出现问题（例如，服务器返回 404 或 500 状态代码），客户端可能会显示错误消息或重试请求。

8. 连接终止

数据交换完成后，客户端与服务器端的连接关闭。

TCP 连接终止：与握手类似，使用四步过程终止连接：

1. FIN：客户端发送完成（FIN）请求。
2. ACK：服务器确认FIN请求。
3. FIN：服务器发送自己的 FIN 请求。
4. ACK：客户端确认服务器的FIN请求。

这种有序的关闭确保双方都完成了数据传输。

故障排除和常见问题

虽然 API 请求-响应过程可能看起来很简单，但可能会出现几个常见问题，例如：

• 网络错误：连接超时、丢失数据包或其他与网络相关的问题可能会阻止请求到达服务器或响应到达客户端。
• 身份验证/授权失败：不正确或过期的 API 密钥、令牌或权限不足可能会导致身份验证或授权错误。
• 服务器端错误：服务器可能遇到数据库故障、资源不可用或服务器端逻辑错误等问题，导致 5xx 状态码。
• 客户端错误：客户端可能会发出无效请求，例如提供不正确的参数或尝试访问不存在的资源，导致4xx状态码。

要解决这些问题，您可以使用网络嗅探器、浏览器开发者工具和服务器端日志等工具来调查问题的根本原因，并采取适当的措施来解决问题。

结论

了解 API 的底层工作原理可以帮助您了解简单 HTTP 请求所涉及的复杂性。从 DNS 查找到 TCP 握手，从服务器端处理到客户端处理，每次访问 API 端点时都会发生很多事情。

作为一名开发人员，牢牢掌握这些概念不仅能让您成为更好的编码员，还能帮助您更有效地调试问题。因此，下次您使用 API 时，请记住您的数据所经历的旅程以及使这一切成为可能的复杂过程。

以上がAPI が内部でどのように機能するかの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。