واجهة برمجة التطبيقات

مثلما تسهّل واجهة المستخدم الرسومية على الأشخاص استخدام البرامج، تسهّل واجهة برمجية التطبيق على مطوّر البرمجيات استعمال تكنولوجيات معينة في بناء التطبيقات. من خلال تجريد التنفيذ الكامن والكشف عن الكائنات أو الأعمال التي يحتاجها المطور فحسب، تسهّل واجهة برمجة التطبيقات عملية البرمجة. وفي حين أنّ الواجهة الرسومية لـعميل بريد إلكتروني قد تزوّد المستخدم بزرّ يؤدي كل الخطوات اللازمة لاستحضار كل الرسائل الإلكترونية الجديدة والإضاءة عليها، فإن واجهة برمجة التطبيقات الخاصة بوحدات إدخال/إخراج الملف قد تعطي المطوّر وظيفة تنسخ الملف من موقع إلى آخر بدون أن تستدعي من المطوّر أن يفهم عمليات نظام الملفات التي تجري خلف الكواليس.

هناك نوعان من الـ (API):

أحدهما يعتمد على لغة البرمجة؛ بمعنى أنه متاحٌ فقط في لغة برمجة معينة، ويقوم على استخدام syntax وعناصر هذه اللغة لجعله ملائما للاستخدام في هذا السياق.

والآخر مستقل عن اللغة وهذا يعني أنه مكتوب بطريقة تتيح له أن يستخدم في العديد من لغات البرمجة (عادةً an assembly/C-level interface) وهذا النمط مطلوب في أنواع الواجهات البرمجية API المستخدمة في خدمة غير المرتبطة بعملية معالجة معينة، أو نظام تشغيل وعادة ما تكون متاحة كروتين منفصل.

مثال عن النوع الثاني هو على سبيل المثال، الموقع الذي يعرض أماكن تواجد المطاعم في مكان ما يتيح للمستخدم بوضع مجموعة معلومات إضافية على نفس خريطة الموقع التي جلبت من خرائط جوجل (خرائط جوجل)، وذلك بسبب ان خرائط جوجل تحتوي على هذا النوع والذي يسمح بعمل هذا الشيء. واجهة برمجة التطبيقات الخاصة بخرائط جوجل تتحكم بماهية المعلومات التي يمكن للمستخدم استغلالها وما الذي يستطيع أن يعمل بها وكذلك ليس على الخرائط الخاصة لجوجل فقط بل أنها تستخدم في العديد من المهام الأخرى مثل ربطها بموقع إلكتروني لإتاحة فرصة عملية الشراء من خلال الموقع بالفيزا أو كروت الــ ATM.

يشكل إنشاء واستخدام واجهات برمجة التطبيقات موضوعًا رئيسيًا في البرمجة المعاصرة. تستفيد التطبيقات عادة من العديد من واجهات البرمجة؛ المنفذة من طرف المكتبات البرمجية التي يمكن أن تستخدم بدورها واجهات برمجة أخرى.

في البنيات الخدمية يمكن للتطبيقات أن تعتمد على الميزات التي تقدمها برامج طرف ثالث عن طريق واجهات برمجة منفذة من طرف خدمات الويب.

واجهة البرمجة تسمح على سبيل المثال للبرنامج بالوصول إلى الخدمات التي يقدمها نظام التشغيل الذي يستضيف البرنامج. واجهة socket هي مثال كلاسيكي من واجهة البرمجة، تسمح للبرنامج من استغلال إمكانيات طبقة الشبكة لنظام التشغيل.

في صناعة البرمجيات المعاصرة، تستخدم تطبيقات الكمبيوتر عادة العديد من برامج طرف ثالث على سبيل المثال نظام التشغيل، المكتبات القياسية ونظام خوادم التطبيقات. كل من هذه المنتجات لديها واجهة البرمجة الخاصة بها. وبالتالي، كل مبرمج يشارك في تطوير هذه المنتجات، فهو يشارك أيضا، بوعي أو لا، في تجارة واجهات البرمجة. من وجهة نظر تجارية، الواجهات البرمجية هي عبارة عن عقد يصف فيه المقاول وظائف العرض الذي يقدمه وميزاته وحدوده.

البناء عن طريق تجميع البرامج يتطلب أن تعرف الشركة المصنعة كيفية تفاعل الأجزاء المكونة له، والذي يقوم بعملية التجميع لا يحتاج إلى معرفة تفاصيل عمل كل جزء طالما أنه يعرف واجهة برامجها وهي الحد الأدنى الذي يحتاج المبرمج إلى معرفته ليكون قادر على استخدام البرمجيات الأخرى. أما لإستعمال وظيفة، فمن الضروري أن يعرف إسمها، متغيراتها ونوع النتيجة.

يتم توزيع واجهات البرمجة في السوق كمنتج برمجيات عادي يتم تحسينه بشكل منتظم. تنفيذ الوظائف التي تستعمل عن طريق واجهات البرمجة يمكن أن يتغير بشكل منتظم أيضا، مع الحفاظ على الواجهة وفقا للعقد.

لتصميم واجهة برمجة التطبيقات تأثيرٌ كبير على استعمالها. يصف مبدأ إخفاء البيانات دور واجهات البرمجة في تمكين البرمجة التركيبية عبر إخفاء تفاصيل التنفيذ الخاصة بالتركيبات/الوحدات بشكل لا يكون مستخدم التركيبة بحاجة إلى فهم التعقيدات التي تنطوي عليها. من هنا، يحاول تصميم واجهة برمجة التطبيقات أن يوفّر الأدوات التي يتوقعها المستخدم لا أكثر. ويشكل تصميم واجهات البرمجة جزءًا مهمًا من المعمارية البرمجية أي آلية تنظيم قسم معقّد من البرمجيات.

جوشوا بلوش، وكين لاين، وميتشي هينيغ هم من الكتّاب الكثر الذين أعطوا توصيات بشأن كيفية تصميم واجهات برمجة التطبيقات.

واجهات برمجة التطبيقات هي إحدى الطرق الشائعة التي تستخدمها شركات التكنولوجيا للتوحّد مع بعضها. وتعتبر الشركات التي تؤمّن وتستخدم هذه الواجهات بمثابة أفراد في نظام اتصال خاص بالأعمال.

السياسات الرئيسية لإصدار واجهات برمجة التطبيقات هي:

• الاستخدام الخاص: حيث تكون واجهة برمجة التطبيقات معدّة للاستعمال داخل الشركة فحسب.

• استخدام الشركاء: حيث يحق لشركاء أعمال محددين استخدام واجهة برمجة التطبيقات. على سبيل المثال، تسمح شركات خدمات النقل مثل أوبر وليفت لأطراف ثالثة من المطوّرين طلب خدمة التوصيل مباشرةً من داخل تطبيقاتها، وهذا يتيح للشركات ممارسة رقابة على النوعية من خلال تحديد التطبيقات التي يحق لها الوصول إلى واجهة برمجة التطبيقات وتزويدها بمدخول إضافي.

• الاستخدام العام: حيث تكون الواجهة متوفرة لاستخدام عامة الشعب. على سبيل المثال، جعلت مايكروسوفت من واجهة برمجة تطبيقات مايكروسوفت ويندوز متاحة للعامة، في حين طرحت شركة أبل واجهتيها المعروفتين بكربون وكوكو للاستعمال العام للسماح بكتابة البرمجيات لمنصّاتهما.

يعتبر ثبات الواجهة عاملاً مهمًا عندما تطرح واجهة برمجة التطبيقات للاستعمال العام. فأي تغيير يجريه المطوّر في أي جزء منها – كإضافة مَعلمات جديدة لنداء الدالة – قد يبطل التوافق مع العملاء الذين يعتمدون على واجهة برمجة التطبيقات تلك.

حين تكون بعض أجزاء واجهة برمجة التطبيقات المطروحة للاستعمال العام معرضة للتغيير وبالتالي غير ثابتة، يجب أن يتم توثيق هذه الأجزاء الخاصة بواجهة برمجة تطبيقات معينة صراحةً على أنها غير ثابتة. في مكتبة جوجل جوافا مثلاً، تم تحديد الأجزاء التي تعتبر غير ثابتة والتي قد تتغير في المستقبل القريب بعلامة جافا @Beta.

في بعض الأحيان، قد تعلن واجهة برمجة التطبيقات العلنية عن إلغاء بعض أجزائها أو عدم النصح باستخدامها. وهذا يعني عادةً أنه يجب اعتبار هذه الأجزاء مرشّحة للإزالة أو التعديل بطريقة عكسية غير متوافقة. بالتالي تتيح هذه التغييرات للمطورين الابتعاد تدريجيًا عن أجزاء الواجهة التي سيتم إزالتها أو التي لن تكون مدعومة في المستقبل.

تصف وثائق واجهات برمجة التطبيقات الخدمات التي تقدمها الواجهة وكيفية استخدام هذه الخدمات، راميةً إلى تغطية كافة النواحي التي يحتاج العميل إلى معرفتها لدواعي التطبيق. والوثائق ضرورية لتطوير التطبيقات وصيانتها بواسطة واجهة برمجة التطبيقات. والوثائق الخاصة بواجهة برمجة التطبيقات متواجدة عادةً في ملفات الوثائق إنما يمكن إيجادها على وسائل التواصل الاجتماعي كالمدونات الإلكترونية والمنتديات ومواقع الأسئلة والأجوبة.

وغالبًا ما تعرض الوثائق التقليدية من خلال نظام توثيق على غرار جافادوك أو بايدوك يتمتع بشكل وتركيبة ثابتين. ولكن أنواع المحتوى المتضمن في الوثائق تختلف بين واجهة وأخرى. لدواعي الوضوح، قد تشمل وثائق الواجهة وصفًا للفئات والطرق الخاصة بالواجهة إلى جانب «سيناريوهات الاستعمال العادي وقصاصات الكود ومبررات التصميم ومناقشات الأداء والعقود» إنما يتم عادةً إغفال تفاصيل التنفيذ الخاصة بخدمات الواجهة نفسها.

وكذلك تحتوي هذه الوثائق على القيود والضوابط المفروضة على كيفية استخدام الواجهة، حيث يمكن للوثائق الخاصة بإحدى دالّات الواجهة مثلاً أن تذكر أنه لا يمكن إبطال معلماتها أو أن الدالة نفسها لا تتمتع بسلامة الخيوط أو أن بروتوكول الزيادة والإبطال يمنعان التبادل الذاتي. وبما أن وثائق واجهات برمجة التطبيقات تكون عادةً شاملة، يصعب على الكتّاب تحديثها بانتظام وعلى المستخدمين قراءتها بتمعّن، الأمر الذي قد يتسبب بأخطاء برمجية.

يمكن إغناء الوثائق ببيانات وصفية على غرار التعليقات التوضيحية من جافا. وتستخدم هذه البيانات الوصفية من قبل المحول البرمجي والأدوات وبيئة تنفيذ البرامج من أجل تنفيذ سلوك مخصص أو معالجة مخصصة.

في العام 2010، قامت شركة أوراكل بمقاضاة جوجل بسبب نشر تنفيذٍ جديد لجافا كان متضمنًا في نظام تشغيل أندرويد. ولم تكن شركة جوجل قد حصلت على أي إذن بإعادة نسخ واجهة برمجة تطبيقات جافا مع أن مشروعًا مماثلاً ويدعى «عدة تطوير جافا المفتوحة» سبق أن أعطي الإذن بذلك. وفي قضية أوراكل ضد جوجل، حكم القاضي ويليم ألسب بعدم جواز إخضاع واجهات برمجة التطبيقات لحقوق التأليف والنشر في الولايات المتحدة، وكان فوز شركة أوراكل بالقضية ليوسّع حماية حقوق النشر إلى حدٍّ كبير ويسمح بإخضاع أبسط أوامر البرمجيات لحماية حقوق النشر والتأليف.

إنّ القبول بمطلب شركة أوراكل يعني السماح لأي شخصٍ كان بالاحتفاظ بحق النشر والتأليف لنسخة كود معينة لازمة لإنجاز منظومة أوامر وبالتالي يمنع كل الأشخاص الآخرين من كتابة نسخهم الخاصة المختلفة عنه من أجل إنجاز الأوامر نفسها كلها أو جزء منها.

ولكن في العام 2014، أُبطل الحكم الصادر عن القاضي ألسب في محكمة الاستئناف، مع أن المسألة المتعلقة بما إذا كان هذا النوع من استعمال واجهات برمجة التطبيقات يعتبر استخدامًا عادلاً بقيت بدون معالجة.

وفي العام 2016، وبعد محاكمة دامت لأسبوعين، أصدر أحد القضاة قرارًا اعتبر فيه إعادة تنفيذ جوجل لواجهة برمجة تطبيقات جافا استخدامًا عادلاً، إلا أن شركة أوراكل تعهدت بالطعن في هذا القرار. وبالفعل فازت أوراكل بالطعن حيث حكمت محكمة الاستئناف الفيدرالية بأن استخدام جوجل لواجهات برمجة التطبيقات لا يصنّف بالاستخدام العادل.

• لغة البرمجة «جافا»: هي اللغة الأولى من لغات البرمجة التي يفضلها كافة مطورين تطبيقات الاندرويد حول العالم فهي تتميز بالمرونة ولكن يمكنك إستخدامها فقط في تطوير تطبيقات الأندرويد ولن تسعفك جيداً في تطبيقات الـ IOS.[4]

• Android Studio: أفضل بيئة تطوير متكاملة لتطوير وتصميم تطبيقات الأندرويد تسهل على المطورين كتابة الشفرة المصدرية لتطبيقات الأندرويد، كما تسمح للمطور بمعاينة هيئة تطبيقه على مختلف قياسات الشاشات بشكل فوري أثناء التطوير، وتسهّل تطوير التطبيقات متعددة اللغات.

• Swift: هي اللغة الرسمية قامت بغزو نظام ابل فهي تراعي استخدام آخر واجهة برمجة التطبقات API الخاصة بأبل، لكن بالرغم من كونها لغة انشئت لتعمل جنبا إلى جنب مع لغة Objective-C إلى ان شركة ابل تعد هذه اللغة لتكون مستقبلا اللغة الاساسية لمبرمجي iOS كما انها تعفي المطورين من الثغرات الأمنية، حاليا تعتبر السويفت لغة مستقبل بنسبة لـ ابل.
• Xcode : تعتبر بيئة متكاملة لتطوير تطبيقات ios الخاصة بالايفون ولأجهزة آبل ويتضمن كل الادوات لإنشاء تطبيقات مذهلة لجميع منصات Apple.
• XML : تستخدم في تصميم تطبيقات الأندرويد عن طريق الديزاينر المسئول عن ذلك.

• جراف API للفيسبوك (Graph API Facebook)
• واجهة برمجة تطبيقات خرائط جوجل (Google Maps API)
• واجهة برمجة تطبيقات ويندوز (Windows API)
• واجهة برمجة تطبيقات تيليقرام (Telegram API)

يمكن لواجهات البرمجة أن تحمل وتسير بيانات وصفية.

• في الواجهات التي توفرها نظم تخطيط موارد المؤسسات

أمثلة:API بيانات 9i Oracle والبيانات الوصفية العلائقية SAP.

• في لغات البرمجة

مثال جافا: API للوصول ومعالجة البيانات المسجلة في مصدر بيانات.

• نظم القرار

مثال: البيانات الوصفية في API ل SAS

• في قواعد البيانات العلائقية

مثال: DB2 مكعب

• في تطبيقات الهندسة المعرفية

مثال: تحميل Loading metadata to Livelink using Bulk Loader API's

• بوابة علم الحاسوب
• بوابة تقنية المعلومات
• بوابة برمجة الحاسوب