Jak navrhnout a implementovat API pomocí ASP.NET Core 9

Vytváření webových API v ASP.NET Core 9 je proces, který umožňuje vývojářům rychle vytvářet aplikace pro zajištění obchodních služeb a jejich zpřístupnění pro různé klienty. Tento přístup poskytuje jednoduché nástroje pro definování API metod, které mohou manipulovat s daty, přičemž jsou dobře integrovány s ostatními částmi ekosystému .NET. Kromě toho ASP.NET Core 9 nabízí dva hlavní způsoby, jak API implementovat – minimal API a controller-based API. Obě metody mají své výhody a v závislosti na velikosti a složitosti projektu je možné vybrat ten nejvhodnější přístup.

Minimal API je jednoduchá a efektivní cesta k rychlému vytvoření API. Jak ukazuje příklad s produktem, lze s několika málo řádky kódu definovat HTTP metody, které provádějí požadované operace na datech. V našem případě se používá metoda MapDelete, která odstraní produkt podle jeho ID, nebo MapPost, která přidává nový produkt do seznamu. Tento přístup je výhodný v případě, kdy se potřebuje vytvořit jednoduché API pro malé projekty, které nevyžadují složité struktury nebo složité logiky.

Dalším zajímavým aspektem tohoto přístupu je třída Results, která zjednodušuje vracení odpovědí z API. Tato třída umožňuje vracet různé kódy odpovědí HTTP, jako například Results.NotFound(), když produkt není nalezen, nebo Results.NoContent(), když je operace úspěšná, ale není potřeba vracet žádný obsah.

Pokud však aplikace roste a stává se složitější, minimal API může začít narážet na limity. V takovém případě je vhodné přejít na controller-based API, které nabízí robustnější strukturu pro řízení různých endpointů a operací. Tento přístup je užitečný zejména ve velkých projektech, kde je nutné udržet jasně oddělené různé části aplikace a kdy chceme zajistit lepší správu kódu.

Pro implementaci controller-based API je nutné použít šablonu webapi s přidaným argumentem pro aktivaci controllerů. Tato metoda vytvoří projekt, kde každý controller má svou vlastní logiku pro zpracování požadavků týkajících se konkrétního zdroje. Například controller pro produkt může mít metody pro získání všech produktů, získání konkrétního produktu podle ID, přidání nového produktu nebo aktualizaci stávajícího.

Příklad definice controlleru pro produkt vypadá následovně:

csharp
Copy code
[ApiController]
[Route("[controller]")]

public class ProductController : ControllerBase

{
    [HttpGet]
    public IActionResult Get() { /* implementace */ }
    [HttpGet("{id}")]
    public IActionResult Get(int id) { /* implementace */ }
    [HttpPost]

    public IActionResult Post(Product product) { /* implementace */ }

}

Každý controller definuje metody, které odpovídají na specifické HTTP požadavky, jako je GET nebo POST, a zajišťují správnou manipulaci s daty. Takovéto rozdělení do controllerů umožňuje snadnou údržbu a rozšiřitelnost aplikace.

Při používání controller-based přístupu je také možné aplikovat různé atributy, jako je [ApiController], který zjednodušuje práci s parametry a validací požadavků. V kombinaci s atributem [Route] je možné definovat konkrétní endpointy a pravidla pro směrování požadavků na správné metody.

Při tvorbě robustního API je nezbytné mít na paměti i důležitost validace dat a zajištění bezpečnosti. V některých případech může být nutné implementovat middleware pro autentizaci a autorizaci, zejména pokud API poskytuje přístup k citlivým datům nebo operacím.

Pokud jde o zajištění správné dokumentace API, nástroj jako Swagger poskytuje skvélé rozhraní pro generování interaktivní dokumentace, která usnadňuje testování a porozumění rozhraní pro všechny, kdo s API pracují. Pro automatické generování této dokumentace je potřeba do konfigurace přidat příslušné služby, jako AddSwaggerGen a použít middleware UseSwaggerUI, jak je uvedeno v příkladu kódu.

Jak implementovat strategie odolnosti v aplikacích: Retry a Circuit Breaker

Retry - Opakování pokusu

Strategie retry se používá v případech, kdy je možné, že došlo k přechodné chybě, kterou lze vyřešit opakovaným pokusem o provedení operace. Například, pokud aplikace neúspěšně komunikuje s externí API, může být užitečné zkusit požadavek opakovat několikrát před tím, než dojde k selhání. V prostředí .NET k tomu můžeme využít knihovnu Polly, která tuto funkcionalitu poskytuje. Kód pro implementaci retry vypadá následovně:

csharp
Copy code
var retryPolicy = Policy.Handle<Exception>().RetryAsync(3);
public async Task GetDataWithRetryAsync()
{
    return await retryPolicy.ExecuteAsync(async () =>
    {
        var data = await _dataService.GetDataAsync();
        return Ok(data);
    });
}

Circuit Breaker - Pojistný ventil

Strategie circuit breaker je pokročilejší mechanismus, který se používá k ochraně aplikace před přetížením v případě opakovaných chyb. Když dojde k několika po sobě jdoucím neúspěšným pokusům, circuit breaker "rozbije obvod", což znamená, že další pokusy budou okamžitě neúspěšné a systém nebude zbytečně zatěžován opakováním operace. Tento mechanismus dává systému čas na zotavení. Implementace circuit breaker pomocí Polly vypadá takto:

csharp
Copy code
var circuitBreakerPolicy = Policy.Handle<Exception>()
    .CircuitBreakerAsync(3, TimeSpan.FromMinutes(1));
public async Task GetDataWithCircuitBreakerAsync()
{
    return await circuitBreakerPolicy.ExecuteAsync(async () =>
    {
        var data = await _dataService.GetDataAsync();
        return Ok(data);
    });
}

Důležité aspekty circuit breaker a retry

I když se strategie retry a circuit breaker mohou na první pohled jevit podobně, jejich účely a chování se liší. Zatímco retry se soustředí na opakování pokusů o operaci při dočasných chybách, circuit breaker se zaměřuje na ochranu systému při opakovaných výpadcích a přetížení. V následující tabulce je možné vidět hlavní rozdíly mezi těmito dvěma strategiemi:

Praktické použití těchto dvou strategií společně je běžné. Například můžete nejprve použít retry strategii pro ošetření přechodných výpadků a pokud selhávají opakované pokusy, přejít na circuit breaker, který ochrání systém před opakovanými neúspěchy.

Využití těchto strategií ve velkých aplikacích

V moderních cloudových prostředích a ve velkých distribuovaných systémech se použití strategií, jako je retry a circuit breaker, stává nezbytností pro udržení robustnosti a stability aplikace. Polly poskytuje širokou škálu funkcí pro implementaci těchto mechanismů, což umožňuje vytvářet aplikace, které jsou odolné a schopné efektivně zvládat výpadky a chyby.

Jak aplikace běží ve flexibilním cloudovém prostředí a co je klíčové pro její úspěch?

Aplikace by měly být navrženy tak, aby byly schopny běžet v cloudu nezávisle na konkrétní infrastruktuře. Tento přístup zahrnuje několik zásadních aspektů, jako jsou nezávislé procesy, správné přiřazení portů a možnost škálování podle potřeby. Jedním z klíčových rysů, který zajišťuje flexibilitu cloudových aplikací, je jejich schopnost vykonávat procesy bez uchovávání stavu. Pokud aplikace vyžaduje uložení stavu, mělo by se tak dít prostřednictvím externích služeb. Takto navržené aplikace jsou snadno škálovatelné a mohou být dynamicky nahrazovány bez ztráty uložených dat.

Stateless přístupy, jak ukazuje příklad webových API vyvinutých v ASP.NET Core, nezávisí na uchovávání stavu mezi požadavky. Každý požadavek je zpracováván nezávisle a informace o uživatelském kontextu jsou součástí hlavičky požadavku ve formě tokenu. API používá prostředí ASP.NET Core middleware k získání potřebného kontextu a k rozhodnutí, zda akce může být provedena.

Pokud aplikace běží v prostředí, které vyžaduje více instancí pro vysoce výkonné zpracování požadavků, jako například v Docker kontejnerech, je zásadní použít správně distribuovaný systém. Jak je znázorněno na diagramu, každý uživatelský požadavek je nejprve přijat API bránou, která slouží jako load balancer, a následně je distribuován mezi různé instance kontejnerů. Tento přístup umožňuje snadnou horizontální škálovatelnost aplikace, kdy jsou vytvořeny nové instance kontejnerů pro vysoce požadované požadavky.

Při práci s aplikacemi v cloudu se často uplatňuje princip přiřazování portů, známý také jako port binding. Tento princip zajistí, že každá aplikace běžící na serveru je dostupná na specifickém portu. Například aplikace A může být přístupná na portu 4040, aplikace B na portu 3030 a aplikace C na portu 8080. Tento způsob přiřazování portů zajišťuje, že různé aplikace mohou běžet na stejném serveru bez konfliktů, což je klíčové pro efektivní nasazení více aplikací na jediném fyzickém serveru.

Další důležitý aspekt při vývoji cloudových aplikací je schopnost škálování. Tento proces je možný jak vertikálně (přidáním více prostředků jako je RAM, CPU nebo úložný prostor na stávající servery), tak horizontálně (přidáním nových instancí serverů). V případě horizontálního škálování se často používají orchestrátory jako Kubernetes, které dokážou automaticky spouštět nové instance kontejnerů pro zajištění vysoce požadovaného výkonu aplikace.

Zásada "disposability" (disponibility) je rovněž klíčová pro robustnost aplikace v cloudovém prostředí. To znamená, že aplikace by měly umožnit rychlý start a elegantní uzavření procesů, což je zásadní pro snadnou dynamickou změnu měřítka aplikace, její nasazení a aktualizace. Rychlý start umožňuje aplikacím, aby byly připraveny k okamžitému spuštění při potřebě, a elegantní uzavření zajistí, že nebudou přerušeny běžící požadavky a že budou správně uvolněny všechny potřebné zdroje.

Tento přístup je nezbytný pro udržení vysoké dostupnosti a odolnosti aplikace, což je základním požadavkem pro aplikace běžící ve vysoce dynamických cloudových prostředích, kde může být mnoho instancí aplikace často vytvářeno a odstraňováno.

Je důležité si uvědomit, že cloud-native aplikace musí být navrženy nejen pro automatické škálování, ale i pro efektivní využívání prostředků v reálném čase. Monitorování výkonu aplikace je nezbytné pro identifikaci oblastí, které vyžadují optimalizaci. Měřením metrik, jako je zátěž CPU, paměťové nároky a latence, lze zjistit, kdy je potřeba zvýšit kapacitu, a také rozhodnout, zda by měla být aplikace škálována horizontálně nebo vertikálně.

Tento přístup také podporuje flexibilitu při přechodech mezi různými prostředími a verzemi aplikací, což je zásadní pro minimalizaci rizik spojených s nasazením nové verze bez narušení uživatelského zážitku.

Jak vybrat správný model pro vývoj dynamických uživatelských rozhraní v ASP.NET Core 9

V současnosti se JavaScript stal klíčovým nástrojem pro vytváření dynamických a interaktivních aplikací na webu. Nicméně, práce s ním může být složitá, zvláště pokud jde o manipulaci s elementy nebo správu serverových volání. V tomto směru existuje několik vysoce kvalitních JavaScript frameworků, jako je Angular nebo React, které umožňují vývoj dynamických uživatelských rozhraní. Tento přístup, byť silný, si žádá důkladné porozumění technologiím UI, které jsou klíčové pro úspěšnou implementaci.

ASP.NET Core 9 nabízí integrovaný vývojový model, který umožňuje práci jak s UI, tak i s backendem. To umožňuje vytvářet komplexní aplikace, které reagují na různé potřeby uživatelů, zároveň dodržují principy oddělení odpovědností a správu kódu, což usnadňuje údržbu a rozšiřování aplikací. ASP.NET Core také umožňuje použití hybridních přístupů a integraci s JavaScript frameworky, čímž poskytuje flexibilitu v tvorbě moderních webových aplikací.

Modely pro vykreslování UI

Při vývoji webových aplikací je klíčové pochopit různé přístupy k vykreslování UI, které ovlivňují jak samotnou strukturu aplikace, tak i její výkon a uživatelskou zkušenost. Existují dva hlavní modely: serverové a klientské vykreslování, přičemž každý z nich má své výhody a nevýhody. Třetí možností je hybridní přístup, který spojuje výhody obou přístupů.

Na druhé straně, v modelu serverového vykreslování, je veškeré zpracování delegováno na server, který vrací připravenou HTML stránku. Tento přístup má své výhody v oblasti bezpečnosti a centralizovaného řízení logiky, ale je závislý na dostupnosti serveru a může mít vyšší latenci, protože každá akce vyžaduje volání na server.

Hybridní přístup, jak název napovídá, kombinuje to nejlepší z obou světů. Používá jak klientské, tak serverové vykreslování podle potřeby, čímž se zvyšuje flexibilita a zajišťuje optimalizace v oblasti výkonu a uživatelského zážitku.

Razor Pages a MVC jako modely serverového vykreslování

ASP.NET Core 9 nabízí dva silné modely pro serverové vykreslování: Razor Pages a MVC. Oba modely implementují základní principy oddělení zodpovědností a jsou navrženy pro snadnou integraci s back-endem. Razor Pages je jednodušší přístup a je zaměřen na stránkové vykreslování, což znamená, že se každý webový prvek, jako je UI a obchodní logika, implementuje pro každou stránku zvlášť, přičemž zůstává zachována správná separace odpovědností. MVC je na druhé straně složitější a je postaven na návrhovém vzoru Model-View-Controller, což umožňuje strukturovanější přístup k vývoji aplikací.

Razor Pages je vhodný pro projekty, kde je potřeba rychlá implementace a přehledná struktura bez nutnosti složitého modelu MVC. Na druhou stranu MVC je ideální pro složitější aplikace, které vyžadují jasně oddělené komponenty a flexibilní správu dat a logiky.

Výhody a použitelnost Razor Pages

Razor Pages je rámec, který umožňuje rychlý vývoj serverově vykreslovaných aplikací s využitím čisté a srozumitelné syntaxe. Tento rámec poskytuje několik výhod: snadno se používá pro tvorbu a aktualizaci uživatelského rozhraní, umožňuje testování aplikace a odděluje logiku a uživatelské rozhraní. Razor používá jednoduchou syntaxi pro vložení C# kódu přímo do HTML, což umožňuje vysoce interaktivní a dynamická řešení s minimálním množstvím kódu.

Jak začít s Razor Pages

Pro vytvoření nového projektu s využitím Razor Pages je možné využít buď Visual Studio, nebo CLI nástroj .NET. Při použití Visual Studio stačí zvolit šablonu ASP.NET Core Web App, která vám automaticky vygeneruje základní strukturu projektu. CLI nástroj je pro zkušenější vývojáře výhodný, protože poskytuje větší flexibilitu a možnost detailní konfigurace. Pro vytvoření nového projektu pomocí CLI stačí použít příkaz:

bash
Copy code
dotnet new razor -n MySecondWebRazor

Tento příkaz vytvoří novou složku s názvem MySecondWebRazor a automaticky nastaví strukturu pro projekt Razor Pages.

Výhodou použití CLI je, že si vývojář může zvolit všechny parametry podle svého uvážení a pracovat přímo s textovými soubory. Tento přístup je rychlý a efektivní, a umožňuje rychlou iteraci při vývoji aplikací.

ASP.NET Core 9 se tedy ukazuje jako silný nástroj pro vývoj moderních, dynamických webových aplikací. Díky kombinaci různých přístupů, jako jsou Razor Pages a MVC, spolu s podporou pro JavaScript frameworky, vývojáři mohou vytvářet aplikace, které splňují všechny požadavky na moderní webové aplikace, a zároveň využívat robustní nástroje a nejlepší praxe platformy .NET.