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Was ist ein API (Application Programming Interface)?

API (Application Programming Interface): Definition, Arten, wichtige Anwendungsfälle und Vorteile von APIs

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Was ist ein API?

Bei einem API (Application Programming Interface) handelt es sich um einen Satz von Regeln und Protokollen zur Entwicklung und Interaktion mit Softwareanwendungen.

APIs dienen als Schnittstellen, über die zwei verschiedene Anwendungen miteinander kommunizieren können. Diese Kommunikation kann das Senden und Empfangen von Daten über APIs umfassen, was bedeutet, dass verschiedene Softwarekomponenten miteinander interagieren und Aufgaben ausführen können.

APIs definieren einen klaren Satz von Methoden und Tools und gewährleisten so, dass verschiedene Softwarekomponenten zuverlässig miteinander interagieren können, unabhängig von ihrer zugrunde liegenden Architektur oder Technologie. Dadurch haben APIs maßgeblich zur Entwicklung des Internets beigetragen, da sie Cloud-Services, die Entwicklung mobiler Anwendungen, den Aufschwung von E-Commerce-Plattformen und ‑Apps sowie die Integration webbasierter Services ermöglicht haben.

Was APIs leisten:

Ein einfaches Beispiel, das den „Interface“-Teil der API-Definition veranschaulicht, ist eine Wetter-App. Die Wetter-App speichert die Wetterdaten nicht auf dem Smartphone selbst – das Entwicklungsteam der App hat möglicherweise gar nichts mit Wettervorhersagen oder Meteorologie zu tun. Stattdessen sendet sie eine Anfrage an das API eines Wetterdienstes und empfängt die aktuellen Wetterdaten. Auf der Benutzerseite werden diese Daten dann übersichtlich und ansprechend auf der App-Oberfläche dargestellt. Diese Interaktion zwischen der mobilen App des Benutzers und dem Wetterdienst wird durch APIs ermöglicht.

Wie funktionieren APIs?

APIs ermöglichen die Interaktion zwischen Softwareanwendungen, indem sie eine begrenzte Anzahl von Aktionen und Datenpunkten bereitstellen. Wenn ein Softwaresystem auf eine von einem anderen System bereitgestellte Ressource (wie beispielsweise Daten oder Funktionen) zugreifen muss, sendet es eine Anfrage, in der die auszuführende Aktion angegeben ist. Dies wird als API-Anfrage bezeichnet. Wenn das API autorisiert ist, verarbeitet das System diese Anfrage und sendet eine API-Antwort zurück.

APIs werden häufig durch Geschäftsereignisse ausgelöst. Ein Ereignis ist jede Aktion oder Zustandsänderung, die für ein Unternehmen wichtig ist, z. B. wenn jemand mit einer Kreditkarte bezahlt, für einen Flug eincheckt, ein Passwort zurücksetzt oder den Bestand in einem Lager aktualisiert. In ereignisgesteuerten Architekturen spielen APIs eine zentrale Rolle, da sie durchgängige Prozesse vereinfachen, bei denen auf mehrere Systeme zugegriffen wird, um bestimmte Aufgaben im Rahmen dieser Prozesse zu erfüllen.

Kernkomponenten und Struktur

Die Kernkomponenten und die Struktur eines API umfassen:

Bei den Endpunkten handelt es sich um die Adressen (wie URLs bei Web-APIs), über die die APIs aufgerufen werden. Jeder Endpunkt entspricht einer bestimmten Ressource oder Funktion (zum Beispiel /users oder /products).

Methoden definieren die zulässigen Aktionen, die an diesen Endpunkten ausgeführt werden können. Sie werden durch HTTP-Verben definiert, z. B.:

API-Anfragen sind Nachrichten, die vom Client an den API-Server gesendet werden und die erforderlichen Daten und Parameter zur Ausführung der Aktion enthalten. Anfragen können Folgendes enthalten:

API-Antworten sind die Daten, die der API-Server an den Client zurücksendet. API-Antworten können Folgendes enthalten:

Mechanismen zur Authentifizierung und Autorisierung dienen dazu, die Identität zu überprüfen und den Zugriff zu autorisieren, in der Regel mithilfe von API-Schlüsseln, Tokens oder OAuth.

APIs werden heutzutage in der Regel nach einem Schema entwickelt, das die Regeln für die API-Interaktion bestimmt und vorgibt, wie die API formatiert, validiert und dokumentiert wird. Dabei sind sie so strukturiert, dass eine sichere, zuverlässige und effiziente Kommunikation zwischen Systemen gewährleistet ist. Dazu gehören Spezifikationen für Routinen, Datenstrukturen, Objektklassen und Variablen.

Synchrone APIs und asynchrone APIs

Die Unterschiede zwischen synchronen APIs und asynchronen APIs beziehen sich auf die verschiedenen Ansätze bei der Verarbeitung und Reaktion von Softwaresystemen auf Anfragen. Diese Begriffe werden häufig im Kontext der Programmierung und Webentwicklung verwendet.

Bei synchronen APIs hält das Programm an, sobald eine Anfrage gestellt wird, und wartet, bis der Vorgang abgeschlossen ist, bevor es mit der nächsten Aufgabe fortfährt. Das bedeutet, dass die Anwendung mit dem Vorgang „synchronisiert“ ist und erst fortfährt, wenn die angeforderte Aktion abgeschlossen ist. Synchrone APIs kommen daher häufig zum Einsatz, wenn einfache Abläufe und Lesbarkeit des Codes eine wichtige Rolle spielen.

Asynchrone APIs hingegen ermöglichen es dem Programm, nach dem Absenden einer Anfrage sofort mit anderen Aufgaben fortzufahren, ohne auf den Abschluss des Vorgangs zu warten. Dies führt häufig zu kürzeren Antwortzeiten. Asynchrone APIs werden häufig verwendet, wenn Reaktions- und Leistungsfähigkeit im Vordergrund stehen.

Warum sind APIs so wichtig?

APIs sind wichtig, weil sie die Skalierbarkeit fördern, Automatisierung ermöglichen und Integrationen vereinfachen.

Skalierbarkeit

APIs sind unverzichtbar für die Skalierbarkeit von Anwendungen und Systemen. Sie ermöglichen eine modulare Entwicklung, bei der einzelne Komponenten unabhängig voneinander skaliert werden können, ohne das Gesamtsystem zu beeinträchtigen.

Dies ist besonders für Cloud-Computing wichtig, wo die Fähigkeit, schwankende Auslastungen dynamisch zu bewältigen, von entscheidender Bedeutung ist. Durch APIs können Anwendungen nahtlos Services integrieren und nutzen, die je nach Bedarf skaliert werden können. Dies sorgt für eine effiziente und wirtschaftliche Ressourcennutzung.

Automatisierung

APIs sind wichtige Triebkräfte der Automatisierung. Sie ermöglichen es verschiedenen Softwaresystemen, miteinander zu kommunizieren und zu interagieren, ohne dass der Benutzer bei jedem Schritt eingreifen muss. Diese Automatisierung ist einer der Vorteile von APIs, da Geschwindigkeit und Effizienz in modernen Workflows von zentraler Bedeutung sind. Durch die Automatisierung von Routineaufgaben über APIs können Unternehmen Prozesse vereinfachen, die Arbeitsbelastung verringern und wertvolle Ressourcen für komplexere Aufgaben freisetzen, die menschliche Aufsicht erfordern.

Integration

Der Vorteil von APIs bei der Integration unterschiedlicher Systeme kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Sie ermöglichen – unabhängig von den zugrunde liegenden Technologien – die Zusammenarbeit verschiedener Softwarekomponenten. Diese Fähigkeit ist für Unternehmen, die eine Vielzahl von Software-Tools einsetzen, von entscheidender Bedeutung. APIs sorgen dafür, dass diese Tools reibungslos zusammenarbeiten, eine konsistente Benutzererfahrung bieten und einen ungehinderten Datenfluss innerhalb des Unternehmens ermöglichen.

Die drei wichtigsten Vorteile von APIs

Zu den wichtigsten Vorteilen von APIs gehören verbesserte Kosteneffizienz, bessere Datenverfügbarkeit und kürzere Entwicklungszeiten.

1. Kosteneffizienz

APIs senken die Entwicklungskosten erheblich, indem sie Entwicklungszeit einsparen. Zudem ermöglichen APIs eine einfache Integration von Drittanbieterdiensten. Dies ist häufig kostengünstiger, als eigene, komplexe Systeme komplett neu zu entwickeln.

2. Datenverfügbarkeit

APIs demokratisieren den Zugang zu Daten. Sie bieten kontrollierten Zugriff auf Datensätze, die anderenfalls in verschiedenen Abteilungen oder Systemen isoliert und verstreut vorliegen. Dies gewährleistet eine datengestützte Entscheidungsfindung. APIs sorgen dafür, dass Daten einfach und sicher zugänglich sind und dort weitergegeben werden können, wo sie am dringendsten benötigt werden. So schaffen sie Raum für neue Erkenntnisse und Innovationen.

3. Schnellere Entwicklung

APIs wurden mit Blick auf die Anforderungen von Entwicklungsteams konzipiert. Sie bieten gut dokumentierte, standardisierte Möglichkeiten, mit Software zu interagieren, wodurch es Entwicklungsteams leichter fällt, sie zu verstehen und zu verwenden. APIs unterstützen einen modularen, entwicklerfreundlichen Entwicklungsansatz, der die Lernkurve verkürzt und die Produktivität steigert.

Weitere Informationen

SAP-Kundenbericht: Nu Skin

Nu Skin entschied sich für die SAP Integration Suite, um sein dynamisches Wachstum zu unterstützen, die IT-Landschaft zu vereinfachen und eine schnelle Integration zwischen SAP- und Drittanbieterlösungen zu ermöglichen.

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Beispiele und Anwendungsfälle für APIs

Beispiele und Anwendungsfälle für APIs gibt es unzählige – bei der Nutzung ihrer Computer oder Smartphones kommen die meisten Menschen tagtäglich mit ihnen in Berührung, ohne es überhaupt zu merken. Hier einige besonders gängige API-Beispiele:

Jedes Mal, wenn eine App Daten von einem anderen Service abruft oder eine Aktion über eine andere Plattform ausführt, ist wahrscheinlich eine API dafür verantwortlich.

Branchenspezifische API-Anwendungsfälle

Gesundheitswesen: APIs verknüpfen Informationen aus Patientenakten, Systemen für das Krankenhausmanagement und telemedizinischen Leistungen, um die Koordination der Pflege zu verbessern und bessere Behandlungsergebnisse zu erzielen.

Reisebranche: APIs vernetzen Reiseagenturen und Online-Buchungsplattformen mit den Datenbanken von Fluggesellschaften, Systemen für Hotelreservierungen und Transportunternehmen.

Integration von Social Media: Mithilfe von APIs können Entwicklungsteams Social-Media-Funktionen in ihre Anwendungen integrieren – nicht nur die Anmeldung, sondern auch das Teilen von Inhalten und das Abrufen von Benutzerdaten.

E-Commerce: APIs ermöglichen die Integration von Zahlungs-Gateways, Bestandsführungssoftware und Tools für den Kundenservice, wodurch ein reibungsloser Einkaufsablauf gewährleistet und das Kundenerlebnis verbessert wird.

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Kundenbericht von Harrods

Erfahren Sie, wie die API-Management-Funktionen der SAP Integration Suite Harrods bei seiner digitalen Transformation und der strategischen Umstellung auf eine E-Commerce-Plattform geholfen haben.

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Arten von APIs

Es gibt verschiedene Arten von APIs, darunter RESTful-APIs, OData-APIs, SOAP-APIs und GraphQL-APIs:

RESTful-API

RESTful-APIs basieren auf der REST-Architektur (Representational State Transfer) und werden häufig für Webservices eingesetzt. Sie laufen über HTTP und nutzen Standard-HTTP-Methoden. Sie tauschen Daten normalerweise im JSON- oder XML-Format aus. RESTful-APIs sind zustandslos. Das bedeutet, dass jede Anfrage eines Clients alle Informationen enthält, die der Server benötigt, um diese Anfrage zu erfüllen.

Hauptvorteile: RESTful-APIs werden wegen ihrer Leistungsfähigkeit, Einfachheit, Benutzerfreundlichkeit und Skalierbarkeit geschätzt.

Häufige Anwendungsbereiche: Cloudservices, mobile Anwendungen und IoT-Geräte.

OData-API

OData, oder Open Data Protocol, wurde entwickelt, um die gemeinsame Nutzung und Integration von Daten über verschiedene Systeme hinweg zu vereinfachen. Hierfür bietet es eine standardisierte Methode zur Bereitstellung und Nutzung strukturierter Daten. OData-APIs halten sich an spezifische Konventionen, sodass Clients mithilfe von Standard-HTTP-Methoden mit Datenressourcen interagieren können.

Hauptvorteile: OData-APIs bieten eine umfangreiche Abfragesprache, einen effizienten Datenabruf sowie Integrationen zwischen verschiedenen Services und Plattformen.

Häufige Anwendungsbereiche: Unternehmen, die den Datenzugriff und die Interoperabilität ihrer Systeme verbessern möchten.

SOAP-API

SOAP-APIs (Simple Object Access Protocol) sind hochgradig strukturiert und folgen einem strengen Protokoll. Sie nutzen XML-basierte Nachrichten für die Kommunikation und zeichnen sich durch ihre Robustheit und Erweiterbarkeit aus. Allerdings sind sie im Vergleich zu RESTful-APIs oft komplexer, was in bestimmten Szenarien die Performance verringern kann.

Hauptvorteile: SOAP-APIs zeichnen sich durch ihre Leistungsfähigkeit im Transaktionsmanagement und in der Sicherheit aus.

Häufige Anwendungsbereiche: Unternehmensanwendungen wie Finanzdienstleistungen und CRM-Systeme.

GraphQL-API

Bei GraphQL handelt es sich um eine Abfragesprache für APIs und eine Laufzeitumgebung für die Ausführung dieser Abfragen unter Verwendung eines Typsystems, das Sie für Ihre Daten definieren. Anders als RESTful-APIs, die in der Regel mehrere Endpunkte haben, verfügen GraphQL-APIs meist über einen einzigen Endpunkt. Dieser Ansatz ermöglicht es den Clients, genau die Daten anzufordern, die sie benötigen.

Hauptvorteile: GraphQL-APIs sind flexibel und effizient, insbesondere bei komplexen Systemen mit großen Mengen unterschiedlicher Datentypen.

Häufige Anwendungsbereiche: Datenabruf und Abfragen, die auf spezifische Anforderungen zugeschnitten werden müssen.

API-Lebenszyklus

Ein typischer API-Lebenszyklus umfasst die folgenden Phasen:

  1. Planung und Design: Definieren Sie den Zweck, die Endpunkte, die Datenmodelle und die Authentifizierungsanforderungen und erstellen Sie anschließend API-Spezifikationen.
  2. Entwicklung: Erstellen Sie die API, implementieren Sie die Logik, verbinden Sie die API mit Datenbanken oder Services und sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Fehlerbehandlung, Versionierung und Dokumentation.
  3. Test: Überprüfen Sie, ob die API korrekt funktioniert, Fehler ordnungsgemäß behandelt werden und die Leistung unter Last stabil ist.
  4. Bereitstellung: Stellen Sie die API in einer Produktions- oder Staging-Umgebung bereit, auf die Benutzer zugreifen können.
  5. Integration: Integrieren Sie die API in Anwendungen und stellen Sie bei Bedarf eine übersichtliche Dokumentation sowie SDKs bereit.
  6. Überwachung: Verfolgen Sie Nutzung, Leistung, Fehler und Verfügbarkeit, um sicherzustellen, dass die API reibungslos funktioniert.
  7. Wartung: Wenden Sie Updates, Fehlerbehebungen, Sicherheitspatches und Verbesserungen auf der Grundlage von Feedback der Benutzer an – oder veröffentlichen Sie ein Release, wenn es sich um wesentliche Änderungen handelt.
  8. Ausmusterung und Stilllegung: Schalten Sie ältere Versionen oder die gesamte API schließlich ab, wenn sie nicht mehr benötigt wird, und informieren Sie die Nutzer über Änderungen und Auslaufpläne.

API-Dokumentation und ‑Spezifikationen

Eine klare und informative API-Dokumentation ist ein wesentlicher Bestandteil der API-Entwicklung und ‑Nutzung.

Ohne eine API-Dokumentation kann sich selbst das beste API als unbrauchbar erweisen. Sie ist das Bindeglied zwischen den theoretischen Funktionen des API und seiner tatsächlichen Anwendung in der Praxis.

Die wichtigsten Herausforderungen bei APIs

Bei APIs geht es vor allem um Themen wie API-Sicherheit, Compliance, Ausmusterung und API Rate Limiting.

API-Sicherheitsrisiken

APIs sind als Schnittstellen zu Softwareanwendungen anfällig für verschiedene Sicherheitsbedrohungen, wie zum Beispiel:

Zuverlässige Sicherheitsmaßnahmen wie Authentifizierung, Autorisierung und Verschlüsselung sind daher unerlässlich. Die API-Sicherheit ist ein fortlaufender Prozess, der eine kontinuierliche Überwachung und regelmäßige Aktualisierungen erfordert, um sich vor neuen Bedrohungen zu schützen.

API Rate Limiting

Die Performance und Verfügbarkeit eines API hängen stark von der effektiven Steuerung der Workload für das API ab. Das API Rate Limiting ist eine Strategie, mit der das von einem API verarbeitete Datenvolumen gesteuert wird, um eine übermäßige Nutzung oder einen Missbrauch zu verhindern und die Wirksamkeit von DoS- (Single-Source-) und DDoS-Angriffen zu verringern. Es ist oft schwierig, eine Balance zu finden, da es gilt, das API vor Überlastung zu schützen und gleichzeitig sicherzustellen, dass legitime Anfragen problemlos verarbeitet werden.

Ausmusterung und Versionierung

APIs werden ständig weiterentwickelt, was regelmäßige Aktualisierungen und Anpassungen erforderlich macht. Die Verwaltung und Steuerung dieser Veränderungen durch Versionierung und das Ausmustern älterer Versionen stellen eine große Herausforderung dar. Dabei geht es darum, die Abwärtskompatibilität sicherzustellen, Benutzer rechtzeitig über Änderungen zu informieren und den Wechsel zur neuen Version so zu gestalten, dass der laufende Betrieb nicht beeinträchtigt wird.

Anbieterbindung

Ein weiteres zentrales Risiko für Unternehmen, die APIs nutzen, ist die Anbieterbindung. Diese Abhängigkeit von dem API eines bestimmten Anbieters kann den Wechsel zu einem anderen Anbieter erschweren. Zu den Möglichkeiten, dieses Risiko zu mindern, gehören:

Compliance und Datenschutz

In einer Zeit, in der Daten eine große Rolle für Unternehmen spielen, ist die Einhaltung von Datenschutzgesetzen und ‑vorschriften unerlässlich. Unternehmen müssen sicherstellen, dass sie bei der Nutzung von APIs gesetzliche Anforderungen wie die Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) und den Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA) erfüllen. Dazu gehören:

Zudem sind für die Einhaltung der Vorschriften und den Schutz der Kundendaten regelmäßige Audits und die kontinuierliche Anpassung an sich verändernde rechtliche Rahmenbedingungen wichtige Faktoren.

APIs und geschäftliche Auswirkungen

Die Integration von APIs hat einen entscheidenden Einfluss auf moderne Unternehmen gehabt. Für Unternehmen sind APIs mehr als nur eine Technologie:

Best Practices für das API-Management

Das API-Management erfordert einen Fokus auf Sicherheit, Klarheit und effiziente Datenübertragung.

  1. Verwenden Sie klare, konsistente Benennungen und Methoden: Halten Sie sich an einheitliche Konventionen und verwenden Sie Substantive für Ressourcen und logische Hierarchien, Substantive im Plural für Sammlungen sowie Standard-HTTP-Methodenverben.
  2. Definieren Sie konkrete Endpunkte: Jeder Endpunkt sollte einen einzigen, klaren Zweck haben, anstatt zu viele Aufgaben gleichzeitig zu übernehmen.
  3. Priorisieren Sie die API-Sicherheit: Implementieren Sie starke Authentifizierungs- und Autorisierungsmechanismen wie OAuth 2.0 und stellen Sie sicher, dass Daten während der Übertragung mittels SSL/TLS verschlüsselt werden. Überprüfen Sie regelmäßig die Sicherheit durch Penetrationstests und Audits zur API-Sicherheit.
  4. Optimieren Sie Endpunkte hinsichtlich der Leistung: Minimieren Sie die Datenmengen, indem Sie nur die erforderlichen Daten zurückgeben, nutzen Sie Caching-Mechanismen, um die Serverlast zu reduzieren, und implementieren Sie API Rate Limiting, um den Datenverkehr zu regulieren und Überlastungen zu vermeiden.
  5. Dokumentieren Sie alles: Führen Sie eine detaillierte, lückenlose und stets aktuelle Dokumentation für alle Endpunkte, einschließlich Beispielen und einer übersichtlichen Protokollierung aller Änderungen.

Die Entwicklung bewegt sich zunehmend in Richtung personalisierter, innovativer und kontextbewusster APIs. Die Integration von KI und Machine Learning in APIs verspricht intelligentere Interfaces, die die Bedürfnisse der Benutzer voraussehen und Prozesse effizienter automatisieren können, insbesondere da KI zunehmend in der Entwicklung eingesetzt wird.

Angesichts wachsender Bedenken hinsichtlich Datenschutz und Datensicherheit erwarten wir zudem eine stärkere Fokussierung auf Praktiken und Governance im Bereich der API-Sicherheit. Zero-Trust-Architekturen, strenge Authentifizierungsverfahren und automatisierte Erkennung von Bedrohungen werden immer mehr zur Selbstverständlichkeit.

Ein weiterer wahrscheinlicher Trend ist der Aufstieg serverloser APIs, die ohne Serververwaltung auskommen und auf Cloud-Funktionen zurückgreifen, die sich automatisch skalieren lassen.

Schließlich ist auch mit einer Verbesserung der Benutzererfahrung bei der API-Entwicklung zu rechnen. Die für Entwicklungsteams verfügbare Software ist immer ausgefeilter geworden und bietet fortschrittliche Tools für Dokumentation und Programmierung sowie interaktive Testumgebungen. KI-gestützte Entwicklungstools umfassen Funktionen für Machine Learning, Verarbeitung natürlicher Sprache und generative KI – diese sind teilweise direkt in die Programmiersoftware integriert und dank KI-Copiloten sehr einfach zu bedienen.

FAQs

Was ist ein API in einfachen Worten?
Bei einem API (Application Programming Interface) handelt es sich um einen Satz von Regeln und Protokollen, die es verschiedenen Softwareanwendungen und ‑systemen ermöglichen, miteinander zu interagieren.
Wie funktioniert ein API?
APIs ermöglichen die Interaktion zwischen Softwareanwendungen, indem sie eine begrenzte Anzahl von Aktionen und Datenpunkten bereitstellen. Wenn ein anderes Softwaresystem Zugriff benötigt, sendet es eine API-Anfrage, in der die auszuführende Aktion angegeben wird. Wenn das API autorisiert ist, verarbeitet das System diese Anfrage und sendet eine API-Antwort zurück.
Was ist ein Beispiel für ein API?
Die Wetter-Apps auf den meisten Smartphones sind ein einfaches und leicht verständliches Beispiel für ein API. Diese Apps verfügen nicht über eigene Wetterdaten, sondern nutzen APIs, um aktuelle Wetterdaten von Wetterservices abzurufen und diese dann für den Benutzer in der praktischen und vertrauten Oberfläche ihrer Wetter-App anzuzeigen.
Was sind die wichtigsten Arten von APIs?
Die wichtigsten Arten von APIs sind RESTful-API, OData-API, SOAP-API und GraphQL-API.
Wo werden APIs eingesetzt?
APIs kommen in einer Vielzahl von digitalen Ökosystemen, SaaS-Plattformen und Services zum Einsatz, darunter mobile Anwendungen, Cloud-Dienste, E-Commerce-Plattformen und ‑Apps, Fintech-Produkte, digitale Gesundheitssysteme sowie die Integration webbasierter Services.