ما اختبار واجهة برمجة التطبيقات؟

تتحقق اختبارات واجهات برمجة التطبيقات من دقة البيانات وتنسيقها وآلية معالجة الأخطاء والامتثال للمصادقة والتصريح ومشكلات التوافق ومشكلات التحميل وغير ذلك الكثير. يمكن لفرق التطوير اختيار إما إجراء هذه الاختبارات يدويًا أو استخدام برامج لأتمتة الاختبار وتعزيز كفاءة العملية. وبغض النظر عن الطريقة المتبعة، يتطلب اختبار واجهة برمجة التطبيقات الشامل مجموعة من أساليب الاختبار للمساعدة على ضمان الأداء والأمان الأمثل لواجهات برمجة التطبيقات والتطبيقات.

تحتوي التطبيقات الحديثة عادةً على ثلاث طبقات: طبقة البيانات وطبقة الخدمة (أو التطبيق) وطبقة العرض. تتضمن طبقة الخدمة منطق عمل التطبيق (والوظائف الأساسية لواجهة برمجة التطبيقات)، الذي يحدد كيفية تواصل واجهات برمجة التطبيقات مع عناصر التطبيق الأخرى ووظائفه.

قديمًا، كان المطورون ينفذون اختبار واجهة برمجة التطبيقات في نهاية عملية تطوير البرامج. بينما تتبنى العديد من الشركات اليوم إستراتيجيات تطوير واجهات برمجة التطبيقات أولاً، حيث تُنشئ فرق التطوير التطبيقات كشبكة من الخدمات المقدمة من خلال واجهات برمجة التطبيقات.

يُعد الحرص على تحسين واجهات برمجة التطبيقات أمرًا مهمًا في نهج واجهة برمجة التطبيقات أولاً، ولذلك يختار المطورون غالبًا دمج ممارسات اختبار واجهة برمجة التطبيقات في بداية العملية. يساعد هذا النهج الاستباقي—المعروف باسم "التحول إلى اليسار"—الفرق على العثور على المشكلات وإصلاحها في وقت مبكر، وتجنب الأخطاء المكلفة والتأخيرات في المشاريع، وتحسين عملية التطوير بأكملها.

وعلى الرغم من ذلك، تجدر الإشارة إلى أن اختبار واجهة برمجة التطبيقات قد يستمر حتى بعد عملية النشر. يقدم اختبار ما بعد الإنتاج (أو اختبار التحول إلى اليمين) للشركات نهج اختبار تكميليًا يمكنه، عند استخدامه مع إستراتيجيات التحول إلى اليسار، دمج حلقة التغذية الراجعة المستمرة في عمليات التطوير ومسارات التكامل والتسليم المستمرين.

بالإضافة إلى المساعدة على إنشاء واجهات برمجة تطبيقات أكثر استقرارًا وموثوقية، يوفر اختبار واجهة برمجة التطبيقات مزايا هائلة للشركات. فهو يساعد على تحسين جودة تطبيقات البرامج المؤسسية، وتقليل تكاليف التطوير، وتسريع عملية تسليم البرامج وغير ذلك الكثير.

واجهات برمجة التطبيقات موجودة في كل شيء. فهي النسيج الرابط بين مجموعة من الأنظمة والعمليات، ويتوقع كل من الشركات والمستخدمون الأفراد الكثير منها. يضمن اختبار واجهة برمجة التطبيقات عملها على النحو المرجو. دعونا نتناول هذا الأمر بشيء من التفصيل.

تربط واجهات برمجة التطبيقات (بما في ذلك واجهات برمجة تطبيق SOAP وGraphQL وREST) بين التطبيقات وخدمات الويب والأنظمة وقواعد البيانات عبر العالم الرقمي. وتُمكِّن الشركات من دمج قواعد البيانات وربط الأنظمة الأساسية القديمة بالمنصات الحديثة وربط عمليات النشر في بيئات مختلفة. كما أنها تُمكّن المؤسسات من تقديم الخدمات للمطورين والشركاء الخارجيين وتسهّل توفير تجارب مستخدمين أكثر اتصالاً.

يتعامل المستخدمون الأفراد مع واجهات برمجة التطبيقات طوال الوقت، وربما من دون علمهم. عندما يدخل المستخدمون اسم مدينة ما في تطبيق للطقس لمعرفة أحوال الطقس الحالية، يستدعي التطبيق واجهة برمجة تطبيق الطقس للحصول على بيانات الطقس في الوقت الفعلي. وبالمثل، عندما ينقر المستخدم على "عرض الاتجاهات" في أحد تطبيقات الملاحة، تستدعي الواجهة الخلفية للتطبيق واجهة برمجة تطبيق الاتجاهات، والتي تسترجع الاتجاهات خطوة بخطوة وتقدمها للمستخدم.

علاوة على ذلك، يتوقع المستخدمون في الوقت الحالي التعامل مع تطبيقات موثوقة وفائقة الاستجابة. تزداد معدلات عدول المستخدمين بنسبة 32% عند زيادة مدة التحميل من ثانية واحدة إلى ثلاث ثوانٍ.¹ ويغادر 40% من المستخدمين الموقع إذا استغرق التحميل أكثر من ثلاث ثوانٍ.² وقد أدى الاهتمام بواجهات برمجة التطبيقات إلى تبني العديد من المؤسسات نهج واجهة برمجة التطبيقات أولاً، حيث تُعد واجهات برمجة التطبيقات الركائز الأساسية التي يقوم عليها التطبيق (وتحظى بالعناية الواجبة).

يمكن أن تؤدي مشكلات واجهة برمجة التطبيقات إلى مشكلات في الأداء (مثل زيادة زمن الانتقال) تواجه المستخدمين ويمكن أن تعرض بيانات المؤسسات للهجمات الإلكترونية، وكلاهما يضر بأرباح الشركات. ولتجنب هذه المشكلات، تتطلب التطبيقات والشبكات التي تقوم على واجهة برمجة التطبيقات أولاً واجهات برمجة تطبيقات آمنة وفائقة الأداء. ويُعد الاختبار المستمر ضروريًا في تطوير واجهات برمجة التطبيقات هذه وصيانتها.

يتحقق اختبار واجهة برمجة التطبيقات من أن واجهات برمجة التطبيقات تحقق النتائج المتوقعة، وأنها تفعل ذلك باستمرار استجابة للمدخلات والسيناريوهات المختلفة. ويُمكّن الفرق من معالجة المشكلات على مستوى الخادم قبل وصولها إلى واجهة المستخدم والتسبب في مشكلات أكبر.

تساعد اختبارات واجهات برمجة التطبيقات الفرق على محاكاة السيناريوهات التي قد تكون محفوفة بالمخاطر أو غير العملية من حيث التنفيذ على مستوى الواجهة (البحث عن الثغرات الأمنية، على سبيل المثال) بشكل آمن. وفي بُنى الخدمات المصغرة، حيث تدير كل خدمة مصغرة بشكل عام مخزن بياناتها وتعرض الوظائف من خلال واجهات برمجة التطبيقات، يساعد اختبار واجهات برمجة التطبيقات على ضمان تفاعل الخدمات المصغرة مع بعضها بشكل فعال وآمن.

يتطلب الحصول على عرض كامل ودقيق لسلامة واجهة برمجة التطبيقات من فرق تكنولوجيا المعلومات إجراء مجموعة من الاختبارات، بما في ذلك ما يلي:

الاختبار الوظيفي—الذي يتضمن اختبار الوحدة والانحدار والتكامل—يضمن أن واجهة برمجة التطبيقات توفر الاستجابات وتنسيقات البيانات الملائمة لطلب معين. ويتضمن إرسال طلبات محددة إلى نقاط نهاية واجهة برمجة التطبيقات والتحقق من إرجاع رموز الحالة المتوقعة وهيئات الاستجابة وهياكل البيانات.

تهدف الاختبارات الوظيفية بشكل عام إلى التحقق من صحة الوظائف عبر سيناريوهات الاختبار المختلفة، بما في ذلك الحالات العادية والحالات المتطورة، ومعالجة الأخطاء والامتثال لقواعد العمل.

اختبار الوحدة هو أسلوب لاختبار البرامج يُجرى اختبار وحدات أو عناصر فردية من التطبيق (مثل الوظائف أو الأساليب أو الفئات) بشكل منفصل للتأكد من أنها تعمل على النحو المقرر. وبالنسبة إلى واجهات برمجة التطبيقات، يعني ذلك إرسال طلب واحد إلى نقطة نهاية واحدة من نقاط نهاية واجهة برمجة التطبيقات للحصول على استجابة واحدة أو سلسلة من الاستجابات.  

تحاول اختبارات وحدة واجهة برمجة التطبيقات التأكد من أن كل جزء من قاعدة الأكواد يعمل بشكل صحيح حتى يتمكن المطورون من الكشف عن الأخطاء مبكرًا وإنشاء أكواد أكثر موثوقية لواجهة برمجة التطبيقات.

يعمل اختبار الأداء على تقييم سرعة واجهة برمجة التطبيقات واستجابتها وإنتاجيتها في مواقف مختلفة، بما في ذلك كيفية تعاملها مع ارتفاع حركة المرور وتعدد استدعاءات واجهة برمجة التطبيقات المتزامنة. يمكن للفرق إجراء مجموعة من اختبارات الأداء (اختبارات التحميل واختبارات الضغط واختبارات التحمل وغيرها) لاكتشاف مشكلات حركة المرور وضمان زمن انتقال قصير، خاصةً عندما تكون واجهات برمجة التطبيقات جزءًا من أنظمة ديناميكية أكبر.

على سبيل المثال، قد يرغب موظفو تكنولوجيا المعلومات في التحقق من مدى سرعة وموثوقية استجابة واجهة برمجة تطبيقات عربة التسوق على موقع تجارة إلكترونية خلال حدث تسوق كبير عبر الإنترنت، مثل التخفيضات الموسمية.

يساعد اختبار الأمان على ضمان حماية واجهات برمجة التطبيقات للبيانات الحساسة ومنع الوصول غير المصرح به. ويتضمن تحديد الثغرات الأمنية في نقاط النهاية مثل البرمجة النصية عبر المواقع وحقن SQL وثغرات بروتوكولات المصادقة أو التصريح. يمكن لاختبارات الأمان أيضًا رصد عمليات نقل البيانات غير المشفرة واستخدام كلمات المرور الضعيفة وبُنى الشبكات غير الآمنة.

يمكن لاختبارات المصادقة، على سبيل المثال، التحقق من فعالية آليات مصادقة واجهة برمجة التطبيقات (مثل مفاتيح واجهة برمجة التطبيقات، ورموز الويب JSON (JWT)، ورموز الوصول OAuth، وأزواج اسم المستخدم وكلمة المرور التقليدية). ويمكن أن تساعد اختبارات اختراق واجهة برمجة التطبيقات—والتي تسمى أيضًا "API pentests"—الفرق على العثور على الثغرات الأمنية من خلال محاكاة الهجمات الإلكترونية الواقعية وتقييم استجابة واجهة برمجة التطبيقات.

يعمل اختبار التكامل على تقييم كيفية عمل العناصر أو الوحدات المختلفة للنظام معًا، وعادةً ما يكون ذلك بعد اختبار وحدة واجهات برمجة التطبيقات. يتطلب الأمر من الفرق اختبار المدخلات والمخرجات للتحقق من التفاعلات والواجهات بين الوحدات.

تساعد اختبارات التكامل على الكشف عن عمليات تبادل البيانات الإشكالية وبروتوكولات المراسلة وتبعيات النظام الخارجية التي يمكن أن تُسبب مشكلات في الواجهة وتقوض الأداء العام للتطبيق. يمكن للفرق اتباع نهج تدريجي (وهو دمج عناصر واجهة برمجة التطبيقات واختبارها تدريجيًا)، أو طرق "التكامل الشامل" (وهو دمج جميع العناصر دفعة واحدة واختبار النظام بأكمله معًا)، أو غيرها من أساليب الاختبار.

في كثير من الأحيان يتغاضى المطورون عن اختبار التكامل في أثناء تطوير واجهة برمجة التطبيقات، لكنها عملية مهمة للحفاظ على سلامة التطبيقات، خاصةً عندما يكون التطبيق معتمدًا على واجهات برمجة التطبيقات الخارجية.

اختبار الضغط واختبار التحميل لهما أهداف متشابهة: تحديد سعة واجهة برمجة التطبيقات.

يدفع اختبار الضغط واجهات برمجة التطبيقات إلى ما هو أبعد من حدودها التشغيلية العادية لتحديد نقطة انهيارها. فهو يحاكي مواقف معينة—مثل الموارد المحددة والأحمال القصوى—لتحديد الأعطال ومشكلات قابلية التوسع والسعة القصوى التي يمكن لواجهة برمجة التطبيقات التعامل معها قبل حدوث مشكلات.

يقيم اختبار التحميل أداء واجهات برمجة التطبيقات في مستويات متفاوتة من الطلبات المتزامنة أو نشاط المستخدم. ويساعد فرق التطوير على فهم كيفية استجابة واجهات برمجة التطبيقات لأحمال حركة المرور المختلفة، حتى يتمكنوا من إدارة حركة مرور واجهة برمجة التطبيقات بشكل فعال وتقليل أوقات الاستجابة ومعدلات الخطأ.  

يساعد اختبار التوثيق على التأكد من أن واجهات برمجة التطبيقات موثقة بشكل واضح، وأن الوثائق تحدد وظائفها بدقة. كما يتحقق من صحة تكامل مزايا واجهة برمجة التطبيقات ويتحقق من عمل واجهات برمجة التطبيقات على النحو المحدد في الوثائق.

يمكن لمختبري التوثيق التأكد من أن واجهة برمجة التطبيقات ترجع البيانات المتوقعة، وأن معلماتها معرَّفة بشكل صحيح وأن تنسيقات البيانات تتوافق مع الوثائق الحالية.

يتحقق اختبار إمكانية التشغيل البيني من أن واجهة برمجة التطبيقات يمكنها الاتصال والتواصل بشكل فعال مع أنظمة التشغيل المختلفة وأُطر العمل وبيئات الأجهزة ولغات البرمجة. يجب أن تكون واجهة برمجة التطبيقات، بحكم تعريفها، قابلة للتشغيل البيني.

تساعد اختبارات إمكانية التشغيل البيني لواجهات برمجة التطبيقات على ضمان التزام واجهات برمجة التطبيقات بمعايير المجال والبروتوكولات وتنسيقات البيانات بحيث تكون متوافقة بشكل عام مع مختلف تطبيقات العملاء وخدماتهم. كما أنها تتأكد من أن واجهات برمجة التطبيقات يمكنها دعم تنسيقات البيانات القياسية (مثل JavaScript Object Notation (JSON) وXML وProtocol Buffers) وبروتوكولات المراسلة (مثل HTTP وWebSockets وgRPC) وترميزات الأحرف وآليات الترجمة والمصادقة.

ترصد اختبارات العقود التفاعلات بين نظامين أو وحدتين (خدمتين مصغرتين على سبيل المثال) لتقييم مدى توافق التواصل بينهما وفعاليته. فهي تتحقق من أن تفاعلات واجهة برمجة التطبيقات تلتزم بالعقود المحددة مسبقًا وأن العقود تظل متسقة عبر عمليات النشر، ما يجعلها مفيدة بشكل خاص لاختبار واجهات برمجة التطبيقات في بُنى الخدمات المصغرة.

باستخدام اختبار العقود، يمكن للمطورين تجنب مشكلات تكامل الخدمات المصغرة وواجهة برمجة التطبيقات الخارجية وتبسيط التواصل بين مطوري الواجهة الأمامية ومهندسي الواجهة الخلفية.

يعمل اختبار ضبابية واجهة برمجة التطبيقات، أو "API fuzzing"، على تقييم أمان واجهات برمجة التطبيقات واستقرارها. ويتضمن إرسال مجموعة من المدخلات المشوّهة أو غير المتوقعة إلى واجهة برمجة التطبيقات للعثور على الثغرات الأمنية، مثل أخطاء التحقق من صحة الإدخال، وتجاوز سعة المخازن المؤقتة، وعيوب الحقن وغيرها من المشكلات الأمنية.

قد يؤدي اختبار الضبابية إلى جعل واجهة برمجة التطبيقات تعمل بشكل غير متوقع، ويكشف عن عيوب في كيفية معالجة المدخلات وتسلسل الطلبات. تساعد هذه العملية فرق تكنولوجيا المعلومات على الكشف عن المشكلات الأمنية التي قد تُستغل لاختراق التطبيقات.

يعمل الاختبار الشامل على تقييم التكامل ووظائف واجهة برمجة التطبيقات بأكملها داخل نظامها أو تطبيقها الأكبر. وهو يحاكي سيناريوهات واقعية لمساعدة المطورين على فهم كيفية تفاعل واجهات برمجة التطبيقات مع عناصر النظام وقواعد البيانات والخدمات الخارجية.

تتضمن عملية الاختبار الشامل عادةً إعداد بيئة اختبار شاملة، والتحقق من المصادقة والتصريح، وإعداد بيانات الاختبار ذات الصلة، وإرسال طلبات البيانات مع تكوينات مختلفة من المعلمات، والتحقق من صحة استجابة واجهة برمجة التطبيقات لضمان اتساق البيانات.

تعتمد أفضل أساليب اختبار البيئات التي تعتمد على واجهة برمجة التطبيقات على طبيعة واجهات برمجة التطبيقات ومدى تعقيدها. بالنسبة إلى واجهات برمجة التطبيقات البسيطة التي تتعامل في الغالب مع عمليات "الإنشاء والقراءة والتحديث والحذف" الأساسية، قد يكون الاختبار اليدوي كافيًا. والاختبار اليدوي هو عملية مباشرة نسبيًا تتضمن إرسال طلبات واجهة برمجة التطبيقات والتحقق من الاستجابات بالنظر إلى التوقعات.

عند استخدام اختبار واجهة برمجة التطبيقات اليدوي، من المهم وضع خطة اختبار وتحديد السيناريوهات والمعايير التي يجب اختبارها. وعندئذٍ يمكن للفرق إعداد معلمات الإدخال اللازمة، وإرسال طلبات البيانات، ومراقبة استجابات واجهة برمجة التطبيقات بحثًا عن أي أخطاء أو نتائج غير متوقعة.

إذا كانت واجهة برمجة التطبيقات أكثر تعقيدًا أو تتطلب معالجة واسعة النطاق للبيانات، فإن أتمتة اختبار واجهة برمجة التطبيقات باستخدام أدوات مفتوحة المصدر وأدوات الجهات الخارجية يمكن أن تساعد على تبسيط عملية الاختبار. يُعد الاختبار الآلي مفيدًا بشكل خاص في المشاريع الكبيرة والبيئات الخاضعة للوائح الصارمة وفي التعامل مع البيانات الحساسة، نظرًا إلى أنه أكثر كفاءة وقابلية للتوسع من الاختبار اليدوي.

يهدف اختبار واجهة برمجة التطبيقات ومراقبة واجهة برمجة التطبيقات إلى ضمان عمل واجهات برمجة التطبيقات على النحو الأمثل، وأن التطبيقات يمكنها التواصل بفعالية مع التطبيقات والخدمات الأخرى. ومع ذلك، فهما يركزان على أجزاء مختلفة من دورة حياة التطبيقات.

في حين أن اختبار واجهة برمجة التطبيقات يُعد نهجًا استباقيًا يركز على اكتشاف مشكلات الأداء والأمان والموثوقية في أثناء عملية التطوير، فإن المراقبة تعطي الأولوية لاكتشاف المشكلات بعد عملية النشر. كما تتبع أدوات مراقبة واجهة برمجة التطبيقات وتعرض بيانات القياس عن بُعد لواجهة برمجة التطبيقات بمرور الوقت، ما يُمكّن الفرق من تحليل البيانات التاريخية وتحديد اتجاهات الأداء طوال فترة ما بعد الإصدار.

ونظرًا إلى أن كلاً من ممارسات المراقبة والاختبار تساعد على ضمان تحسين واجهات برمجة التطبيقات والتطبيقات للمستخدمين النهائيين، تحتاج الشركات إلى كليهما للحفاظ على نظام بنائي سليم لواجهة برمجة التطبيقات.

يعني التبني الواسع النطاق لعملية تطوير البرامج القائمة على واجهة برمجة التطبيقات أولاً وتطبيقات البرمجيات كخدمة على السحابة الأصلية ومسارات التكامل المستمر والنشر المستمر المتسارعة أن واجهات برمجة التطبيقات أصبحت الآن منتشرة في العالم الرقمي. ويعني هذا أيضًا أن واجهات برمجة التطبيقات تتطور بشكل أسرع من أي وقت مضى. لذلك، يجب على الشركات التي تتطلع إلى البقاء في الصدارة النظر في تبني أدوات وممارسات مبتكرة لاختبار واجهة برمجة التطبيقات.

تتضمن أمثلة اتجاهات الاختبار الناشئة ما يلي:

يمكن أن يؤدي تنفيذ ممارسات صارمة لاختبار واجهة برمجة التطبيقات إلى ما يلي:

• تعزيز واجهات برمجة التطبيقات والتطبيقات. يساعد اختبار واجهة برمجة التطبيقات المطورين على إنشاء تطبيقات مستقرة وموثوقة وتقديمها وصيانتها.

• تحسين متوسط الوقت اللازم للإصلاح (MTTR). يساعد اختبار واجهة برمجة التطبيقات فرق عمليات التطوير على تحديد مشكلات واجهة برمجة التطبيقات ومعالجتها في وقت مبكر من دورة حياة البرامج وقبل أن تؤثر في المستخدمين.

• تسريع التغذية الراجعة. تتفاعل أدوات اختبار واجهة برمجة التطبيقات مباشرةً مع منطق التطبيق، ومن ثَم يحدث التحقق من الصحة بسرعة، ويحصل المطورون على التغذية الراجعة بشكل أسرع.

• تعزيز أمن واجهة برمجة التطبيقات. يساعد اختبار واجهة برمجة التطبيقات الفرق على العثور على الثغرات الأمنية (بروتوكولات المصادقة الضعيفة، على سبيل المثال) ومعالجتها قبل أن تستغلها الجهات الفاعلة الخبيثة.

• تسريع دورات تطوير البرامج. تعمل أدوات اختبار واجهة برمجة التطبيقات على تسريع دورات التغذية الراجعة، ما يتيح إنشاء إصدارات البرامج بشكل أسرع، وتصحيح الأخطاء بشكل أبسط، والتحسين المستمر. تساعد هذه المزايا الشركات على تحسين مسارات التكامل المستمر/النشر المستمر والحفاظ على ممارسات التطوير المرنة.

• تبسيط صيانة الاختبارات. نظرًا إلى أن واجهات برمجة التطبيقات لا تتغير بشكل متكرر (على عكس واجهات المستخدم، التي تتغير بناءً على وقت وكيفية وصول المستخدمين إليها)، لا تحتاج اختبارات واجهة برمجة التطبيقات إلى تحديثات أو صيانة متكررة لتبقى فعالة.

• توسيع نطاق تغطية الاختبار. يوفر اختبار التطبيقات في طبقة واجهة برمجة التطبيقات نطاق تغطية أوسع من اختبارات واجهة المستخدم، والتي يمكن أن تهمل مشكلات الواجهة الخلفية للتطبيقات.