Что такое api в программировании

Что такое api в программировании

API (программный интерфейс приложения, интерфейс прикладного программирования) (англ. application programming interface , API [эй-пи-ай] [1] ) — описание способов (набор классов, процедур, функций, структур или констант), которыми одна компьютерная программа может взаимодействовать с другой программой. Обычно входит в описание какого-либо интернет-протокола (например, RFC[1]), программного каркаса (фреймворка)[2] или стандарта вызовов функций операционной системы[3]. Часто реализуется отдельной программной библиотекой или сервисом операционной системы. Используется программистами при написании всевозможных приложений.

Содержание

API как средство интеграции приложений [ править | править код ]

API определяет функциональность, которую предоставляет программа (модуль, библиотека), при этом API позволяет абстрагироваться от того, как именно эта функциональность реализована.

Если программу (модуль, библиотеку) рассматривать как чёрный ящик, то API — это множество «ручек», которые доступны пользователю данного ящика и которые он может вертеть и дёргать.

Программные компоненты взаимодействуют друг с другом посредством API. При этом обычно компоненты образуют иерархию — высокоуровневые компоненты используют API низкоуровневых компонентов, а те, в свою очередь, используют API ещё более низкоуровневых компонентов.

По такому принципу построены протоколы передачи данных по Интернету. Стандартный стек протоколов (сетевая модель OSI) содержит 7 уровней (от физического уровня передачи бит до уровня протоколов приложений, подобных протоколам HTTP и IMAP). Каждый уровень пользуется функциональностью предыдущего («нижележащего») уровня передачи данных и, в свою очередь, предоставляет нужную функциональность следующему («вышележащему») уровню.

Важно заметить, что понятие протокола близко по смыслу к понятию API. И то, и другое является абстракцией функциональности, только в первом случае речь идёт о передаче данных, а во втором — о взаимодействии приложений.

API библиотеки функций и классов включает в себя описание сигнатур и семантики функций.

Сигнатура функции [ править | править код ]

Сигнатура функции — часть общего объявления функции, позволяющая средствам трансляции идентифицировать функцию среди других. В различных языках программирования существуют разные представления о сигнатуре функции, что также тесно связано с возможностями перегрузки функций в этих языках.

Иногда различают сигнатуру вызова и сигнатуру реализации функции. Сигнатура вызова обычно составляется по синтаксической конструкции вызова функции с учётом сигнатуры области видимости данной функции, имени функции, последовательности фактических типов аргументов в вызове и типе результата. В сигнатуре реализации обычно участвуют некоторые элементы из синтаксической конструкции объявления функции: спецификатор области видимости функции, её имя и последовательность формальных типов аргументов.

Например, в языке программирования C++ простая функция однозначно опознаётся компилятором по её имени и последовательности типов её аргументов, что составляет сигнатуру функции в этом языке. Если функция является методом некоторого класса, то в сигнатуре будет участвовать и имя класса.

В языке программирования Java сигнатуру метода составляет его имя и последовательность типов параметров; тип возвращаемого значения в сигнатуре не участвует.

Семантика функции [ править | править код ]

Семантика функции — это описание того, что данная функция делает. Семантика функции включает в себя описание того, что является результатом вычисления функции, как и от чего этот результат зависит. Обычно результат выполнения зависит только от значений аргументов функции, но в некоторых модулях есть понятие состояния. Тогда результат функции может зависеть от этого состояния, и, кроме того, результатом может стать изменение состояния. Логика этих зависимостей и изменений относится к семантике функции. Полным описанием семантики функций является исполняемый код функции или математическое определение функции.

API операционных систем. Проблемы, связанные с многообразием API [ править | править код ]

Практически все операционные системы (UNIX, Windows, OS X и т. д.) имеют API, с помощью которого программисты могут создавать приложения для этой операционной системы. Главный API операционных систем — это множество системных вызовов.

В индустрии программного обеспечения общие стандартные API для стандартной функциональности играют важную роль, так как они гарантируют, что все программы, использующие общий API, будут работать одинаково хорошо или, по крайней мере, типичным привычным образом. В случае API графических интерфейсов это означает, что программы будут иметь похожий пользовательский интерфейс, что облегчает процесс освоения новых программных продуктов.

Читайте также:  Asus vivo aio v222

С другой стороны, отличия в API различных операционных систем существенно затрудняют перенос приложений между платформами. Существуют различные методы обхода этой сложности — написание «промежуточных» API (API графических интерфейсов wxWidgets, GTK и т. п.), написание библиотек, которые отображают системные вызовы одной ОС в системные вызовы другой ОС (такие среды исполнения, как Wine, cygwin и т. п.), введение стандартов кодирования в языках программирования (например, стандартная библиотека языка C), написание интерпретируемых языков, реализуемых на разных платформах (sh, Python, Perl, PHP, Tcl, Java и т. д.).

Также необходимо отметить, что в распоряжении программиста часто находится несколько различных API, позволяющих добиться одного и того же результата. При этом каждый API обычно реализован с использованием API программных компонент более низкого уровня абстракции.

Например: для того, чтобы увидеть в браузере строчку «Hello, world!», достаточно лишь создать HTML-документ с минимальным заголовком и простейшим телом, содержащим данную строку. Когда браузер откроет этот документ, программа-браузер передаст имя файла (или уже открытый дескриптор файла) библиотеке, обрабатывающей HTML-документы, та, в свою очередь, при помощи API операционной системы прочитает этот файл и разберётся в его устройстве, затем последовательно вызовет через API библиотеки стандартных графических примитивов операции типа «очистить окошко», «написать „Hello, world!“ выбранным шрифтом». Во время выполнения этих операций библиотека графических примитивов обратится к библиотеке оконного интерфейса с соответствующими запросами, уже эта библиотека обратится к API операционной системы, чтобы записать данные в буфер видеокарты.

При этом практически на каждом из уровней реально существует несколько возможных альтернативных API. Например: мы могли бы писать исходный документ не на HTML, а на LaTeX, для отображения могли бы использовать любой браузер. К тому же, различные браузеры, используют различные HTML-библиотеки, и, кроме того, всё это может быть собрано с использованием различных библиотек примитивов и на различных операционных системах.

Основными сложностями существующих многоуровневых систем API, таким образом, являются:

  • Сложность портирования программного кода с одной системы API на другую (например, при смене ОС);
  • Потеря функциональности при переходе с более низкого уровня на более высокий. Грубо говоря, каждый «слой» API создаётся для облегчения выполнения некоторого стандартного набора операций. Но при этом реально затрудняется, либо становится принципиально невозможным выполнение некоторых других операций, которые предоставляет более низкий уровень API.

Наиболее известные API [ править | править код ]

Операционных систем

  • Amiga ROM Kernel
  • Cocoa
  • Linux Kernel APIru en
  • OS/2 API
  • POSIX
  • Windows API

Графических интерфейсов

  • DirectDraw/Direct3D (часть DirectX)
  • GDI
  • GDI+
  • GTK+
  • SFML
  • Motif
  • OpenGL
  • OpenVG
  • Qt
  • SDL
  • Vulkan
  • Tk
  • wxWidgets
  • X11
  • Zune

Звуковых интерфейсов

  • DirectMusic/DirectSound (часть DirectX)
  • OpenAL

Аутентификационных систем

  • BioAPI
  • PAM

Web API [ править | править код ]

Используется в веб-разработке, как правило, определённый набор HTTP-запросов, а также определение структуры HTTP-ответов, для выражения которых используют XML или JSON форматы.

Web API является практически синонимом для веб-службы, хотя в последнее время за счёт тенденции Web 2.0 осуществлён переход от SOAP к REST типу коммуникации. Веб-интерфейсы, обеспечивающие сочетание нескольких сервисов в новых приложениях, известны как гибридные.

API (application programming interface) — это набор готовых классов, функций, процедур, структур и констант. Вся эта информация предоставляется самим приложением (или операционной системой). При этом пользователю не обязательно понимать, что это API технология обеспечивает взаимодействие модулей. Цель предоставленной информации – использование этих данных при взаимодействии с внешними программами.

API различных продуктов используются программистами для создания приложений, которые будут взаимодействовать друг с другом.

В общем случае данный механизм применяется с целью объединения работы различных приложений в единую систему. Это достаточно удобно для исполнителей. Ведь в таком случае к другому приложению можно обращаться как к «черному ящику». При этом не имеет значения его внутренний механизм – программист может вообще не знать, что такое API.

Читайте также:  Как проверить быстродействие телефона

Функции API

В процессе работы элементы механизма API организуют многоуровневую иерархию. При этом подчиненные компоненты также получают подобную структуру. Внутри стандартной сетевой модели OSI выделяют как минимум 7 внутренних уровней. Они классифицируются от физического уровня трансляции бит до приложений, таких как протоколы HTTP и IMAP. Таким образом API верхнего использует функциональность нижнего.

Одним из важных компонентов организации информации при описании API являются библиотеки функций и классов. В их состав входят описания сигнатур и семантики. Здесь API функции – это просто часть механизма интерфейса.

В этом случае сигнатура выступает как часть общего объявления функции. С ее помощью выполняется идентификация элемента. В различных языках написания программ она представлена разным способом. Тем самым определяется возможностями ее перезагрузки.

При описании языков специалисты стараются различать отдельно сигнатуры вызова и реализации каждой конкретной функции. В этом случае сигнатура вызова определяется с учетом области видимости, имени, последовательности фактических типов аргументов.

Эти компоненты дают возможность компилятору опознать функцию в языке C++. В тех случаях, когда она является методом определенного класса, ее сигнатура включается в имя этого класса.

Семантика же функции представляет программисту описание ее работы, выполняемых действий. Обычно в нее попадают результат вычисления и те параметры, от которых он зависит. В этом случае результат выполнения может включать зависимости не только от аргументов, но и от фактического состояния. И не имеет значения, что это API соединение определяет возможность получения информации.

Типы API

Классификация программных интерфейсов тесно связана с назначением и возможностями приложений, которые через них управляются. Фактически при работе сложной системы часто существуют альтернативные API, позволяющие решить такие же задачи другими средствами.

В отдельные группы выделяют интерфейсы управления графическими компонентами программных модулей (API графических интерфейсов wxWidgets, Qt, GTK и т. п.), операционными системами (Amiga ROM Kernel, Cocoa, Linux Kernel APIruen, OS/2 API, POSIX, Windows API), звуковые (DirectMusic/DirectSound, OpenAL), оконные интерфейсы и так далее. Здесь их разделение определяется уровнем приложения в иерархии и функциональностью. Пользователи компьютерных игр обычно не подозревают, что это графический API обеспечивает им такую быструю отрисовку картинки и поразительную яркость изображений.

К глобальным API часто относят интерфейсы отдельных языков программирования. Но с их помощью можно управлять решением вполне конкретных и локальных задач. Все зависит от реализации определенного алгоритма.

Проблемы, возникающие при работе интерфейсов многоуровневых систем, разделяются на две большие группы:

  1. Трудности портирования кода программы при переходе от одной API к другой. Они часто появляются при переносе модулей в другие операционные системы.
  2. Снижения объема функциональности интерфейса при переходе к управлению с более низкого уровня на высокий. В этом случае облегчается выполнение строго определенного класса задач. При этом возможности доступа к элементам управления другими регуляторами теряются. Ведь более низкий уровень позволяет легко управлять базовыми компонентами программы.

API вебмастеров / поисковых систем

Для вебмастеров и программистов особенно важны Web API. Такие системы управления включают в себя комплект HTTP-запросов. В результате получения таких запросов модуль генерирует строго определенную структуру HTTP-ответов. Для транспортировки информации между ними принято использовать форматы XML или JSON.

Фактически в этом случае название Web API будет синонимом обозначения веб-службы. Иными словами, это определенные программные системы со своими интерфейсами. Для получения конкретного доступа к ним используется идентификация в сети по веб-адресу. Например, при передаче данный на сервер применяется серверный API.

В случае построения программных систем на основе сервис-ориентированной архитектуры именно веб-служба является уровнем формирования модулей.

Читайте также:  Разрешение экрана ipad pro

Для обычных пользователей такие службы являются синонимами абсолютно обычных решений в Интернете. Это может быть почта, поисковая система, сервис хранения файлов, социальных закладок и так далее. В случае необходимости тестирования веб-службы на больших объемах разнообразных данных соответствующий API testing предоставляет механизм для такой объемной работы.

При правильной организации любой клиент может использовать такие службы вне зависимости от типа компьютера, вида браузера и места своего нахождения в сети.

Примером использования в рекламе является API Яндекс.Директа. На его базе разработчики создают модули для управления рекламными кампаниями. При обращении к системам продвижения сайтов для повышения параметров SEO API предоставляет механизмы информационного взаимодействия.

Обычно порядок работы интерфейса стараются передать в его названии. Мы можем не найти в поиске, что такое syngestureapisampleapp application. Но из названия понятно, что это пример работы интерфейса для единичного пользователя.

При этом нужно учитывать изменения в интерфейсах, произошедшие после массового внедрения стандартов Web 2.0. В результате был выполнен переход протокола обмена структурированными данными в распределенной вычислительной среде SOAP (от англ. Simple Object Access Protocol — простой протокол доступа к объектам) к архитектурному стилю взаимодействия компонентов распределенного приложения в сети REST (сокр. от англ. Representational State Transfer — «передача состояния представления»). Для многих веб-служб, в число которых входят поисковые системы и интернет-магазины, данный переход привел к упрощению архитектуры и ускорению выполнения задач. Правильная организация информационных потоков приводит к тому, что API сайта предоставляет широкие возможности автоматизации последнего.

При этом отдельные компоненты REST функционируют примерно таким же образом, как взаимодействуют между собой серверы и клиенты в Интернете. Хотя работа систем на архитектуре REST до сих пор не имеет единого стандарта, большинство RESTful-реализаций используют конкретные стандарты, такие как HTTP, URL, JSON и XML. Здесь особенно важно, что открытый API – это возможность дополнения и расширения системы взаимодействия.

API (интерфейс программирования приложений) — это набор готовых функций, классов, констант для использования во внешних программах. API выполняет определенные действия, при этом позволяя полностью абстрагироваться от того, как на самом деле реализован механизм выполнения этих действий. По сути, это эдакий черный ящик, из которого программист может получать данные с помощью предоставленных методов доступа к этим данным.

Компоненты API взаимодействуют между собой, образуя иерархию между высокоуровневыми и низкоуровневыми, каждый из который пользуется функционалом предудущего, вышележащего компонента.

Допустим, для отображения какого либо текста в браузере вы создаете файл с HTML разметкой и текстом. Далее, за дело берется браузер. Он открывает файл, интерпретируя HTML разметку в понятное для пользователя представление — из HTML кода, который понятен программисту, преобразовывает его в визуальные элементы. Сам браузер является такой же обычной программой, которая запускается на операционной системе компьютера. Выводимый в браузере текст операционная система передает на устройства вывода информации — монитор, который в свою очередь с помощью низкоуровневых сложных операций выводит видимый текст на монитор. Во время выполнения этих действий производится запуск функций множеств API, начиная от высокоуровневых и заканчивая низкоуровневыми, API браузера и операционной системы.

API позволяется получать данные одной программы внутри другой, обмениваться ими с множеством других программы. Обычно, API принято разделять на внешнее, или публичное, методы которого доступны всем для использования, и внутренние, или внешние, методы которого закрыты от использования и могут использоватья только по строго отведенному доступу, либо тольку внутри самой программы. Например, почти все операционные системы имеют API, с помощью которого программисты создают программы.

Некоторое отличие API множества операционных системы, или отдельных программ, могут затруднять перенос программ между другими платформами. Поэтому есть так называемые промежуточные API, которые одинаково реализуют выполнения функционала на разных платформах.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector