Todas as Diferenças Entre API Stateless e Stateful

Quando os desenvolvedores da web estão projetando suas aplicações, muitos fatores devem ser considerados. APIs (Interfaces de Programação de Aplicações) são uma de muitas variáveis que constituem um aplicativo funcional. No entanto, existem diferentes classificações de APIs, uma delas baseada em como elas retêm informações. Essas APIs são separadas em dois tipos: APIs sem estado e APIs com estado.

Um dos estilos de arquitetura de API mais populares se encaixa em uma das duas categorias entre APIs com estado e APIs sem estado - a API RESTful (Transferência de Estado Representacional). Se você não tem certeza de qual classificação de estado as APIs RESTful se enquadram, leia este artigo:

O que são APIs sem estado?

APIs sem estado são APIs que tratam cada solicitação de um cliente a um servidor como uma transação independente, e também onde o servidor não retém nenhuma informação sobre a interação anterior do cliente.

Características Principais das APIs sem Estado

1. Independência das Solicitações: Cada solicitação enviada de um cliente para o servidor contém todas as informações necessárias para que o servidor a processe, e não é afetada por quaisquer solicitações anteriores feitas, nem afeta quaisquer solicitações no futuro.
2. Sem Gerenciamento de Sessão: APIs sem estado não exigem que o servidor gerencie sessões de clientes ou armazene qualquer dado relacionado a sessões. Como resultado, não há necessidade de mecanismos de rastreamento de sessões, como cookies ou sessões do lado do servidor.
3. Escalabilidade: APIs sem estado são altamente escaláveis porque os servidores podem processar solicitações independentemente sem a necessidade de manter o estado do cliente. Balanceadores de carga podem distribuir solicitações em várias servidores sem preocupação com afinidade de sessão.
4. Simplicidade: APIs sem estado são geralmente mais simples de implementar e entender em comparação com APIs com estado. Como cada solicitação contém todas as informações necessárias, não há necessidade de gerenciamento complexo de sessão ou sincronização de estado entre o cliente e o servidor.
5. Tolerância a Falhas: APIs sem estado são inerentemente tolerantes a falhas porque os servidores não dependem da manutenção do estado do cliente. Se um servidor falhar, as solicitações recebidas podem ser encaminhadas para outros servidores sem impacto nas interações do cliente.

Vantagens das APIs sem Estado

1. Flexibilidade: APIs sem estado oferecem flexibilidade em escalabilidade e implantação. Como os servidores não mantêm um estado do cliente, novas instâncias de servidor podem ser adicionadas ou removidas do pool sem impactar as interações do cliente. Essa flexibilidade permite escalabilidade dinâmica com base na demanda e possibilita a utilização eficiente de recursos em ambientes de nuvem.
2. Desempenho: APIs sem estado costumam oferecer um desempenho melhor em comparação com APIs com estado. Como cada solicitação contém todas as informações necessárias para o processamento, os servidores podem responder rapidamente sem a sobrecarga de gerenciar o estado da sessão ou realizar buscas adicionais. Isso resulta em menor latência e tempos de resposta mais rápidos, especialmente sob condições de alta carga.

Desvantagens das APIs sem Estado

1. Dificuldade em Implementar Fluxos de Trabalho Complexos: APIs sem estado podem ter dificuldades em lidar com fluxos de trabalho complexos ou processos transacionais que exigem a manutenção do estado entre várias solicitações. Implementar recursos como transações de várias etapas ou processos de longa duração pode ser mais desafiador com APIs sem estado em comparação com alternativas com estado.
2. Suporte Limitado para Interações em Tempo Real: APIs sem estado são projetadas principalmente para interações de solicitação-resposta e podem não ser bem adequadas para cenários de comunicação ou colaboração em tempo real. Implementar recursos como atualizações em tempo real ou notificações pode exigir soluções alternativas ou compromissos adicionais.

Exemplos de APIs sem Estado Populares

1. APIs RESTful: Transferência de Estado Representacional (REST) é um estilo arquitetônico para projetar aplicações em rede. APIs RESTful são sem estado por design, onde cada solicitação de um cliente para o servidor contém todas as informações necessárias para que o servidor a processe. Exemplos de APIs RESTful incluem aquelas fornecidas por plataformas de mídia social como Twitter e Facebook, plataformas de e-commerce como Amazon, e serviços em nuvem como AWS (Amazon Web Services) e Azure.
2. APIs HTTP: Protocólo de Transferência de Hipertexto (HTTP) APIs seguem os princípios da sem estado, onde cada solicitação HTTP é independente e autocontida. Essas APIs são comumente usadas para comunicação entre clientes da web (como navegadores ou aplicativos móveis) e servidores web. Exemplos incluem APIs públicas fornecidas por serviços como Google Maps, OpenWeatherMap, e GitHub.
3. APIs GraphQL: GraphQL é uma linguagem de consulta para APIs que permite que clientes solicitem apenas os dados de que precisam. Embora o GraphQL em si seja agnóstico em relação à presença de estado, ele é frequentemente implementado de maneira sem estado sobre HTTP. APIs GraphQL normalmente expõem um único endpoint para executar consultas, mutações e assinaturas, com cada solicitação contendo os requisitos de dados específicos. Exemplos de APIs GraphQL incluem aquelas fornecidas por GitHub, Shopify, e Yelp.
4. APIs de Microserviços: A arquitetura de microserviços decompõe aplicações complexas em serviços menores e independentes. Cada microserviço pode expor sua API, tipicamente implementada como APIs sem estado usando protocolos como HTTP ou gRPC. Exemplos de APIs de microserviços incluem aquelas usadas pela Netflix para streaming, Uber para transporte, e Spotify para streaming de música.
5. APIs Serverless: Plataformas de computação sem servidor, como AWS Lambda e Google Cloud Functions, permitem que desenvolvedores implantem código sem gerenciar servidores. APIs sem servidor são frequentemente implementadas como funções sem estado acionadas por solicitações HTTP ou outros eventos. Essas APIs são ideais para aplicativos leves e orientados a eventos e serviços de backend. Exemplos incluem APIs sem servidor para processar uploads de usuários, enviar notificações, e realizar tarefas de processamento de dados.

O que são APIs com Estado?

APIs com estado são APIs que mantêm o estado ou contexto da interação do cliente com os servidores entre as solicitações. Isso é exatamente o oposto do que são as APIs sem estado - as APIs com estado podem acompanhar recursos e processar solicitações subsequentes que derivam do mesmo cliente.

Características Principais das APIs com Estado

1. Segurança Baseada em Sessão: APIs com estado oferecem robustos mecanismos de segurança baseados em sessão para autenticar e autorizar clientes. Ao estabelecer sessões com clientes e gerenciar tokens ou cookies de sessão, essas APIs podem aplicar controles de acesso, permissões e políticas de segurança de forma consistente entre várias solicitações.
2. Consistência e Confiabilidade: APIs com estado garantem consistência e confiabilidade sincronizando o estado do cliente entre o cliente e o servidor. Isso ajuda a prevenir inconsistências de dados, condições de corrida e problemas de concorrência que podem surgir em sistemas distribuídos com estados ou recursos compartilhados.
3. Utilização Eficiente de Recursos: APIs com estado podem otimizar a utilização de recursos reutilizando sessões ou conexões estabelecidas entre o cliente e o servidor. Isso reduz a sobrecarga de autenticar repetidamente e estabelecer conexões para cada solicitação, resultando em melhor desempenho e menor latência de rede.
4. Atualizações em Tempo Real: APIs com estado facilitam a comunicação e atualizações em tempo real entre clientes e servidores, mantendo conexões contínuas. Isso permite que os servidores enviem atualizações, notificações ou alterações de dados aos clientes instantaneamente, permitindo colaboração em tempo real, mensageria e aplicativos de streaming.
5. Insigths Contextuais: APIs com estado permitem que os servidores obtenham insights contextuais sobre o comportamento, preferências e padrões de uso dos clientes ao longo do tempo. Analisando os dados da sessão e as interações do cliente, as aplicações podem derivar insights valiosos para personalização, otimização e tomada de decisões.

Vantagens das APIs com Estado

1. Gerenciamento de Sessão: APIs com estado permitem o estabelecimento e gerenciamento de sessões entre clientes e servidores. Isso possibilita que o servidor mantenha o contexto e o estado do cliente entre solicitações, o que pode ser benéfico para aplicações que requerem interações contínuas e experiências personalizadas.
2. Lógica de Negócio Complexa: APIs com estado são bem adequadas para aplicações com lógica de negócio ou fluxos de trabalho complexos que exigem a manutenção do contexto em várias solicitações. O servidor pode manter o estado de transações de longa duração, fluxos de trabalho ou máquinas de estado, permitindo um processamento e coordenação mais eficientes.

Desvantagens das APIs com Estado

1. Problemas de Concorrência: Gerenciar o acesso concorrente ao estado compartilhado pode ser desafiador em APIs com estado. Condições de corrida, inconsistências de dados e problemas de concorrência podem surgir quando múltiplos clientes acessam ou modificam recursos compartilhados ao mesmo tempo, exigindo sincronização cuidadosa e mecanismos de bloqueio para garantir a integridade dos dados.
2. Dificuldade em Escala Horizontal: APIs com estado podem enfrentar desafios para escalar horizontalmente entre várias instâncias de servidor devido à necessidade de manter o estado da sessão. Distribuir sessões entre vários servidores e garantir consistência e sincronização entre eles pode ser complexo e pode exigir infraestrutura adicional ou middleware.

Exemplos de APIs com Estado Populares

1. APIs WebSocket: WebSocket é um protocolo de comunicação que fornece canais de comunicação duplex completos sobre uma única conexão TCP. APIs WebSocket mantêm conexões persistentes entre clientes e servidores, permitindo comunicação bidirecional em tempo real. Elas são comumente usadas em aplicações que requerem mensageria instantânea, jogos online, edição colaborativa, atualizações ao vivo e outras interações em tempo real.
2. APIs de Chamada de Procedimento Remoto (RPC): APIs RPC permitem que clientes invoquem procedimentos ou métodos em um servidor remoto e recebam respostas. Embora o RPC em si seja agnóstico em relação à presença de estado, algumas implementações mantêm o estado do cliente entre solicitações, especialmente em casos onde sessões ou conexões são de longa duração. APIs RPC são comumente usadas em sistemas distribuídos, arquiteturas de microserviços e aplicações cliente-servidor.
3. APIs baseadas em Sessão: Algumas APIs legadas dependem da autenticação baseada em sessão e mantêm o estado do cliente usando mecanismos como cookies ou tokens de sessão. Essas APIs exigem que os clientes se autentiquem e estabeleçam uma sessão com o servidor, e o servidor mantém o estado da sessão durante a duração da sessão. APIs baseadas em sessão são comumente usadas em aplicações web, plataformas de e-commerce e sistemas empresariais.
4. APIs de Streaming de Dados em Tempo Real: APIs de streaming de dados em tempo real mantêm conexões persistentes entre clientes e servidores para transmitir dados em tempo real. Essas APIs são comumente usadas em aplicações que exigem atualizações contínuas de dados, como plataformas de negociação financeira, sistemas IoT (Internet das Coisas), análises em tempo real e painéis de monitoramento.
5. Aplicações Colaborativas: Aplicações colaborativas, como plataformas de edição de documentos colaborativos, ferramentas de desenho colaborativo e ferramentas de gerenciamento de projetos colaborativos, frequentemente usam APIs com estado para possibilitar a colaboração em tempo real entre vários usuários. Essas APIs mantêm um estado compartilhado entre clientes e servidores, permitindo que os usuários vejam as alterações uns dos outros em tempo real.

Diferenças de Codificação entre APIs Sem Estado vs. APIs Com Estado

O exemplo de codificação envolverá a utilização do framework web Python Flask. Note que há uma biblioteca extra session implementada na codificação da API com estado.

APIs Sem Estado:

from flask import Flask, request, jsonify

app = Flask(__name__)

@app.route('/stateless', methods=['GET'])
def stateless_endpoint():
    # Obter dados da solicitação
    data = request.args.get('data')
    
    # Processar a solicitação (por exemplo, realizar um cálculo)
    result = int(data) * 2
    
    # Retornar o resultado
    return jsonify({'result': result})

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

API Com Estado:

from flask import Flask, request, jsonify, session

app = Flask(__name__)
app.secret_key = 'your_secret_key'  # Chave secreta para gerenciamento de sessão

@app.route('/stateful', methods=['GET'])
def stateful_endpoint():
    # Obter dados da solicitação
    data = request.args.get('data')
    
    # Verificar se a sessão existe
    if 'result' in session:
        # Se a sessão existe, atualizar o resultado com novos dados
        session['result'] += int(data)
    else:
        # Se a sessão não existe, inicializar o resultado com os dados
        session['result'] = int(data)
    
    # Retornar o resultado atual armazenado na sessão
    return jsonify({'result': session['result']})

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

Comparação:

• O exemplo de código da API sem estado apenas pega o parâmetro de consulta data e realiza a operação do código, seguido de retornar o resultado como JSON.
• No exemplo de código da API com estado, o parâmetro de consulta data, e salva o valor usando o gerenciamento de session do Flask. O valor armazenado pode então ser usado na mesma sessão do cliente, atualizando-o toda vez que uma solicitação é feita.

Resumo Tabular da Comparação entre APIs Sem Estado vs. APIs Com Estado

Apidog - Aperfeiçoando suas APIs Sem Estado e Com Estado

Para desenvolver APIs úteis para outros desenvolvedores implementarem em suas aplicações, você precisará de uma ferramenta de API apropriada para suportar seus processos de desenvolvimento de API. Recomendamos Apidog, uma plataforma de desenvolvimento de API tudo-em-um que pode apoiar desenvolvedores com funcionalidades para todo o ciclo de vida da API.

Inicializando o Design de uma Nova API com Apidog

Com Apidog, criar uma nova API está a apenas alguns cliques e toques!

Primeiramente, clique no botão Nova API para começar a criar uma nova API.

Em seguida, você pode escolher as características necessárias da sua nova API. Você pode escolher o método HTTP correspondente, criar seu próprio endpoint de API (ou URL de API), e fornecer quaisquer parâmetros e descrições relevantes que você ache que podem ser úteis para você e outros desenvolvedores que possam utilizar sua API.

Após criar sua primeira API no Apidog, você pode continuar testando suas APIs! Sim, Apidog facilita testes, depuração e também recursos de documentação, então você não precisa exportar seus arquivos apenas para testar se sua API está funcional ou não!

Testando APIs usando a Função de Cenário de Teste no Apidog

Primeiramente, clique no botão Testes, seguido pelo botão + Novo Cenário de Teste.

Apidog solicitará que você preencha os detalhes para seu novo cenário de teste. Certifique-se de dar um nome adequado para que sua função seja previsível.

Continue adicionando um passo (ou muitos mais passos) aos seus cenários de teste clicando na seção Adicionar Passo. Você deve ser capaz de ver a imagem abaixo.

Selecione "Importar da API" no menu suspenso.

Em seguida, selecione todas as APIs que você gostaria de incluir em seu cenário de teste. No exemplo acima, a API chamada NumberConversionSOAP foi incluída.

Antes de clicar no botão Executar para iniciar seu cenário de teste, certifique-se de mudar o ambiente do cenário de teste, que deve ser Ambiente de Teste, conforme indicado pela Setinha 1.

Com Apidog, você pode usufruir de análises concisas e detalhadas para seus cenários de teste. Usando as estatísticas, você pode decidir qual parte da API precisa de mais refinamento e quais partes você fez perfeitamente!

Conclusão

A escolha entre APIs sem estado e APIs com estado realmente depende dos requisitos específicos da aplicação e das compensações envolvidas, pois elas não são uma solução única para todos os problemas de desenvolvimento web.

A principal conclusão que você deve entender é que tanto APIs sem estado quanto APIs com estado se destacam quando certas condições são atendidas.

APIs sem estado são comumente usadas em sistemas distribuídos e arquiteturas de microserviços, onde os dados são enviados e as solicitações são independentes umas das outras.

APIs com estado são adequadas para aplicações que requerem que os clientes mantenham uma conexão constante com o servidor, como transmissões de vídeo ao vivo e aplicações colaborativas online.

Diferentemente das APIs com estado e sem estado, o Apidog é uma ferramenta de API tudo-em-um para desenvolvedores que desejam criar, modificar e manter APIs. Com a facilitação de todas as funcionalidades e especificações necessárias para todo o ciclo de vida da API, os desenvolvedores podem contar com o Apidog para fornecer os serviços requeridos para produzir as APIs de melhor qualidade.