開場

在前兩週的挑戰裡，我主要透過小程式學習程式設計的邏輯與技巧。但隨著開發的深入，我逐漸發現單靠「自己輸入資料」的程式還不夠，若能讓程式主動去網路上抓取資料，或是與外部服務互動，將會更貼近真實的應用情境，而這正是API串接的價值所在。
今天就來讓我們來談談現代絕不可或缺的API吧！

1.為什麼要學 API？

API (Application Programming Interface)也稱作應用程式介面，我們可以把它想成程式間溝通的橋樑，是因為它讓不同的軟體或系統能夠互相溝通、交換資料和功能。
對開發者來說，API 是快速取得資料或服務的最佳途徑，應用面也非常多元，像是：

• 天氣 API：查詢即時氣象
• 金融 API：取得股價或匯率
• 翻譯 API：快速進行語言轉換
• 社群 API：存取 Twitter、YouTube 等平台資料

(1)API優勢

首先，API最大的便利性就是讓我們不需要從零開始開發每一個功能，大幅節省時間和精力。
此外，因為API種類多樣化的特性讓我們的應用程式能夠串接各種外部服務，從而獲得更強大的功能，整體上來說也更完整。
最後也是最重要的部分，在現今這個互聯網密不可分的時代，幾乎所有服務都透過 API 互相連接，無論是網路購物、叫車軟體還是雲端儲存，API 都是背後的核心技術，也代表著我們開發出來的應用程式能與其他服務無縫協作，用戶體驗更豐富了。

2.JSON 資料格式

JSON（JavaScript Object Notation） 是 API 最常見的資料傳輸格式，就像是不同系統之間溝通時使用的「共通語言」。

(1)JSON優勢

當應用程式向一個 API 發出請求時，API 通常會回傳一個用 JSON 格式組織好的資料。這種格式以直觀的語法來表達複雜的資料，非常適合程式處理。更棒的是，幾乎所有程式語言都內建或有函式庫可以解析 JSON，這讓不同程式語言開發的應用程式之間能夠順暢地交換資料，不受限於開發環境。

(2)JSON 的基本結構包含：

• 物件：用大括號 {} 包起來
• 陣列：用中括號 [] 表示
• 鍵值對："key": "value"

以下提供範例：

{
  "name": "Ashley",
  "age": 20,
  "skills": ["Python", "API"]
}

在 Python 中，可以用 json 模組解析 JSON：

import json

data = '{"name": "Ashley", "age": 20, "skills": ["Python", "API"]}'
parsed = json.loads(data)
print(parsed["name"])  

這樣就能將 API 回傳的 JSON 轉換為 Python 的字典或列表，很方便操作。

3.API 串接流程

使用 Python 串接 API，最常見的工具是 requests 套件，只要掌握以下四個步驟，就能讓我們的應用程式與其他服務順利地溝通。
流程如下：

(1)了解 API 文件（Documentation）

在開始任何串接之前，必須先閱讀要使用的 API 文件。
它會詳細說明：

• 有哪些功能可以使用（端點，Endpoints）？
  例如：取得使用者資料、發布貼文、上傳圖片等。
• 發送請求需要哪些資訊？
  例如：需要提供什麼樣的參數（parameters）？是 GET 還是 POST 請求？
• 如何進行身份驗證（Authentication）？
  例如：需要提供 API Key、Token 或是其他憑證。
• 回傳的資料是什麼格式？
  大部分是 JSON，但還是要確認資料結構長什麼樣子。

(2)進行身份驗證（Authentication）

很多 API 都需要你先證明自己的身份，才能存取資料或使用功能。
最常見的方式有：

• API Key：一個獨特的字串，通常在你的帳號設定頁面可以取得。
• OAuth 2.0：一種更安全的授權方式，常用於社群網站登入。

我們會需要將這個身份憑證放在 HTTP 請求的特定位置，才能順利發送請求。

(3)發送 HTTP 請求（Request）

這一步是實際的對話過程，應用程式會向 API 的特定 URL（端點） 發送一個 HTTP 請求。
請求中包含了：

• 請求方法（Method）：
  • GET： 用來取得資料。
  • POST： 用來提交新資料。
  • PUT/PATCH： 用來更新資料。
  • DELETE： 用來刪除資料。
  • URL（Endpoint）： API 提供的網址，用來指定你要使用的功能。
• 請求標頭（Headers）： 包含身分驗證資訊、資料類型等。
• 請求主體（Body）： 如果是 POST 或 PUT 請求，你通常會在這裡放入要提交的資料(JSON 格式)。

(4)接收與處理 HTTP 回應（Response）

當 API 伺服器收到請求後，它會處理我們的要求，然後回傳一個 HTTP 回應。
這個回應包含：

• 狀態碼（Status Code）： 告訴我們這次請求的結果。
  • 200 OK： 請求成功。
  • 201 Created： 成功建立新資料。
  • 400 Bad Request： 請求有錯誤。
  • 401 Unauthorized： 身份驗證失敗。
  • 404 Not Found： 找不到指定的資源。
• 回傳標頭（Headers）： 額外的資訊。
• 回傳主體（Body）： 這就是我們想要的資料，通常是 JSON 格式。

應用程式會解析這個 JSON 資料，然後將其中的內容拿來使用，例如：顯示在網頁上、儲存到資料庫等。

4.使用 API 的小提醒(補充)

在開始使用 API 前，需要先留意以下幾點：

• (1)API 金鑰：許多 API 為了管理使用者並確保服務安全，會先要求註冊帳號才能取得 API Key。
• (2)新手友善的免費 API：如果是剛接觸 API 的新手，非常建議從免費且功能簡單的 API 開始練習。這些 API 通常不需要複雜的驗證，回傳的資料也相對單純，像OpenWeatherMap、PokeAPI、Dog API都非常適合新手練習。
• (3)注意 API 的使用限制：大部分免費 API 都有使用限制，如果請求太過頻繁，可能會被 API 伺服器暫時或永久地封鎖，因此在串接前一定要仔細閱讀 API 文件，了解它的使用規範，才不會在開發時遇到不必要的麻煩。

我們今天從 API 的基本概念，到資料格式 JSON，再到實際的串接流程，逐步了解了 API 如何讓不同系統順利溝通。掌握這些核心概念後，接下來就是動手實作的最佳時機！
明天，我們將一起實際操作，串接一個天氣查詢 API，親手打造一個能顯示即時天氣的小程式！