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互聯(lián)網(wǎng)/程序員/技術(shù)/資料共享?

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REST作為一種現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用非常流行的軟件架構(gòu)風(fēng)格，自從Roy Fielding博士在2000年他的博士論文中提出來到現(xiàn)在已經(jīng)有了20年的歷史。它的簡單易用性，可擴展性，伸縮性受到廣大Web開發(fā)者的喜愛。

REST 的 API 配合JSON格式的數(shù)據(jù)交換，使得前后端分離、數(shù)據(jù)交互變得非常容易，而且也已經(jīng)成為了目前Web領(lǐng)域最受歡迎的軟件架構(gòu)設(shè)計模式。

但隨著REST API的流行和發(fā)展，它的缺點也暴露了出來：

• 濫用REST接口，導(dǎo)致大量相似度很高（具有重復(fù)性）的API越來越冗余。
• 對于前端而言：REST API粒度較粗，難以一次性符合前端的數(shù)據(jù)要求，前端需要分多次請求接口數(shù)據(jù)。增加了前端人員的工作量。
• 對于后端而言：前端需要的數(shù)據(jù)往往在不同的地方具有相似性，但卻又不同，比如針對同樣的用戶信息，有的地方只需要用戶簡要信息（比如頭像、昵稱），有些地方需要詳細的信息，這就需要開發(fā)不同的接口來滿足這些需求。當這樣的相似但又不同的地方多的時候，就需要開發(fā)更多的接口來滿足前端的需要。增加了后端開發(fā)人員的工作量和重復(fù)度。

那我們來分析一下，當前端需求變化，涉及到改動舊需求時，會有以下這些情況：

做加法：

產(chǎn)品需求增加，頁面需要增加功能，數(shù)據(jù)也就相應(yīng)的要增加顯示，那么REST接口也需要做增加，這種無可厚非。

做減法：

產(chǎn)品需求減少，頁面需要減少功能，或者減少某些信息顯示，那么數(shù)據(jù)就要做減法。

一種通常懶惰的做法是，前端不與后端溝通，僅在前端對數(shù)據(jù)選擇性顯示。

因為后端接口能夠滿足數(shù)據(jù)需要，僅僅是在做顯示的時候?qū)?shù)據(jù)進行了選擇性顯示，但接口的數(shù)據(jù)是存在冗余的，這種情況一個是存在數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險，另外就是數(shù)據(jù)量過大時造成網(wǎng)絡(luò)流量過大，頁面加載緩慢，用戶流量費白白消耗，用戶體驗就會下降。

另外一種做法就是告知后端，要么開發(fā)新的接口，要么，修改舊接口，刪掉冗余字段。

但一般來說，開發(fā)新接口往往是后端開發(fā)人員會選擇的方案，因為這個方案對現(xiàn)有系統(tǒng)的影響最低，不會有額外的風(fēng)險。

修改舊接口刪除冗余數(shù)據(jù)的方案往往開發(fā)人員不會選擇，這是為什么呢？

這就涉及到了系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題了，舊接口往往不止是一個地方在用，很有可能很多頁面、設(shè)置不同客戶端、不同服務(wù)都調(diào)用了這個接口獲取數(shù)據(jù)，不做詳細的調(diào)查，是不可能知道到底舊接口被調(diào)用了多少次，一旦改動舊接口，涉及范圍可能非常大，往往會引起其他地方出現(xiàn)崩潰。改動舊接口成本太高，所以往往不會被采取。

同時做加減法：

既有加法，又有減法，其實這種就跟新需求沒啥區(qū)別，前端需要重做頁面，后端需要新寫接口滿足前端需要，但是舊接口還是不能輕舉妄動（除非確定只有這一處調(diào)用才可以刪除）。

往往這個時候，其實用到的數(shù)據(jù)大多都是來自于同一個DO或者DTO，不過是在REST接口組裝數(shù)據(jù)時，用不同的VO來封裝不同字段，或者，使用同樣的VO，組裝數(shù)據(jù)時做刪減。

看到這些問題是不是覺得令人頭大？

所以需求頻繁改動是萬惡之源，當產(chǎn)品小哥哥改動需求時，程序員小哥哥可能正提著鐵鍬趕來......

那么有沒有一種方案或者框架，可以使得在用到同一個領(lǐng)域模型（DO或者DTO）的數(shù)據(jù)時，前端對于這個模型的數(shù)據(jù)字段需求的改動，后端可以根據(jù)前端的改動和需要，自動適配，自動組裝需要的字段，返回給前端呢？如果能這樣做的話，那么后端程序猿小哥可能要開心死了，前端妹子也不用那么苦口婆心地勸說后端小哥哥了。

所以GraphQL隆重出世了！那么問題來了！

Part 1 What is GraphQL

GraphQL簡介

• GraphQL是一種新的API標準，它提供了一種比REST更有效、更強大和更靈活的替代方案。
• 它是由Facebook開發(fā)并開源的，現(xiàn)在由來自世界各地的公司和個人組成的大型社區(qū)維護。
• GraphQL本質(zhì)上是一種基于api的查詢語言，現(xiàn)在大多數(shù)應(yīng)用程序都需要從服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)存儲可能存儲在數(shù)據(jù)庫中，API的職責(zé)是提供與應(yīng)用程序需求相匹配的存儲數(shù)據(jù)的接口。
• 它是數(shù)據(jù)庫無關(guān)的，而且可以在使用API的任何環(huán)境中有效使用，我們可以理解為GraphQL是基于API之上的一層封裝，目的是為了更好，更靈活的適用于業(yè)務(wù)的需求變化。

簡單的來說，它

它的工作模式是這樣子的：

GraphQL 對比 REST API 有什么好處？

REST API 的接口靈活性差、接口操作流程繁瑣，GraphQL 的聲明式數(shù)據(jù)獲取，使得接口數(shù)據(jù)精確返回，數(shù)據(jù)查詢流程簡潔，照顧了客戶端的靈活性。

客戶端拓展功能時要不斷編寫新接口（依賴于服務(wù)端），GraphQL 中一個服務(wù)僅暴露一個 GraphQL 層，消除了服務(wù)器對數(shù)據(jù)格式的硬性規(guī)定，客戶端按需請求數(shù)據(jù)，可進行單獨維護和改進。

REST API 基于HTTP協(xié)議，不能靈活選擇網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，而傳輸層無關(guān)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)無關(guān)使得 GraphQL 有更加靈活的技術(shù)棧選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層面優(yōu)化應(yīng)用。

舉個經(jīng)典的例子：前端向后端請求一個book對象的數(shù)據(jù)及其作者信息。我用動圖來分別演示下REST和GraphQL是怎么樣的一個過程。先看REST API的做法：

REST API獲取數(shù)據(jù)

再來看GraphQL是怎么做的：

GraphQL獲取數(shù)據(jù)

可以看出其中的區(qū)別：

與REST多個endpoint不同，每一個的 GraphQL 服務(wù)其實對外只提供了一個用于調(diào)用內(nèi)部接口的端點，所有的請求都訪問這個暴露出來的唯一端點。Endpoints對比

REST API's Endpoints

GraphQL 實際上將多個 HTTP 請求聚合成了一個請求，將多個 restful 請求的資源變成了一個從根資源 POST 訪問其他資源的 Comment 和 Author 的圖，多個請求變成了一個請求的不同字段，從原有的分散式請求變成了集中式的請求，因此GraphQL又可以被看成是圖數(shù)據(jù)庫的形式。

圖數(shù)據(jù)庫模式的數(shù)據(jù)查詢

那我們已經(jīng)能看到GraphQL的先進性，接下來看看它是怎么做的。

GraphQL 思考模式

使用GraphQL接口設(shè)計獲取數(shù)據(jù)需要三步：

GraphQL獲取數(shù)據(jù)三步驟

1、首先要設(shè)計數(shù)據(jù)模型，用來描述數(shù)據(jù)對象，它的作用可以看做是VO，用于告知GraphQL如何來描述定義的數(shù)據(jù)，為下一步查詢返回做準備；

2、前端使用模式查詢語言（Schema）來描述需要請求的數(shù)據(jù)對象類型和具體需要的字段（稱之為聲明式數(shù)據(jù)獲?。?；

3、后端GraphQL通過前端傳過來的請求，根據(jù)需要，自動組裝數(shù)據(jù)字段，返回給前端。

GraphQL的這種思考模式是不是完美解決了之前遇到的問題呢？先總結(jié)它的好處：

在它的設(shè)計思想中，GraphQL 以圖的形式將整個 Web 服務(wù)中的資源展示出來，客戶端可以按照其需求自行調(diào)用，類似添加字段的需求其實就不再需要后端多次修改了。

創(chuàng)建GraphQL服務(wù)器的最終目標是：允許查詢通過圖和節(jié)點的形式去獲取數(shù)據(jù)。

GraphQL執(zhí)行邏輯

有人會問：

• 使用了GraphQL就要完全拋棄REST了嗎？
• GraphQL需要直接對接數(shù)據(jù)庫嗎？
• 使用GraphQL需要對現(xiàn)有的后端服務(wù)進行大刀闊斧的修改嗎？

答案是：NO！不需要！

它完全可以以一種不侵入的方式來部署，將它作為前后端的中間服務(wù)，也就是，現(xiàn)在開始逐漸流行的 前端 —— 中端 —— 后端 的三層結(jié)構(gòu)模式來部署！

那就來看一下這樣的部署模式圖：

GraphQL執(zhí)行邏輯

也就是說，完全可以搭建一個GraphQL服務(wù)器，專門來處理前端請求，并處理后端服務(wù)獲取的數(shù)據(jù)，重新進行組裝、篩選、過濾，將完美符合前端需要的數(shù)據(jù)返回。

新的開發(fā)需求可以直接就使用GraphQL服務(wù)來獲取數(shù)據(jù)了，以前已經(jīng)上線的功能無需改動，還是使用原有請求調(diào)用REST接口的方式，最低程度的降低更換GraphQL帶來的技術(shù)成本問題！

如果沒有那么多成本來支撐改造，那么就不需要改造！

只有當原有需求發(fā)生變化，需要對原功能進行修改時，就可以換成GraphQL了。

GraphQL應(yīng)用的基本架構(gòu)

下圖是一個 GraphQL 應(yīng)用的基本架構(gòu)，其中客戶端只和 GraphQL 層進行 API 交互，而 GraphQL 層再往后接入各種數(shù)據(jù)源。這樣一來，只要是數(shù)據(jù)源有的數(shù)據(jù)， GraphQL 層都可以讓客戶端按需獲取，不必專門再去定接口了。

GraphQL應(yīng)用基本架構(gòu)

一個GraphQL服務(wù)僅暴露一個 GraphQL Endpoint，可以按照業(yè)務(wù)來進行區(qū)分，部署多個GraphQL服務(wù)，分管不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，這樣就可以避免單服務(wù)器壓力過大的問題了。

GraphQL特點總結(jié)

• 聲明式數(shù)據(jù)獲取（可以對API進行查詢）: 聲明式的數(shù)據(jù)查詢帶來了接口的精確返回，服務(wù)器會按數(shù)據(jù)查詢的格式返回同樣結(jié)構(gòu)的 JSON 數(shù)據(jù)、真正照顧了客戶端的靈活性。
• 一個微服務(wù)僅暴露一個 GraphQL 層：一個微服務(wù)只需暴露一個GraphQL endpoint，客戶端請求相應(yīng)數(shù)據(jù)只通過該端點按需獲取，不需要再額外定義其他接口。
• 傳輸層無關(guān)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)無關(guān)：帶來了更靈活的技術(shù)棧選擇，比如我們可以選擇對移動設(shè)備友好的協(xié)議，將網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量最小化，實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層面優(yōu)化應(yīng)用。

Part 2 Schema & Type

GraphQL支持的數(shù)據(jù)操作

GraphQL對數(shù)據(jù)支持的操作有：

• 查詢（Query）：獲取數(shù)據(jù)的基本查詢。
• 變更（Mutation）：支持對數(shù)據(jù)的增刪改等操作。
• 訂閱（Subscription）：用于監(jiān)聽數(shù)據(jù)變動、并靠websocket等協(xié)議推送變動的消息給對方。

GraphQL支持的操作

GraphQL的核心概念：圖表模式（Schema）

要想要設(shè)計GraphQL的數(shù)據(jù)模型，用來描述你的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，那么就必須要有一套Schema語法來做支撐。

想要描述數(shù)據(jù)，就必須離不開數(shù)據(jù)類型的定義。所以GraphQL設(shè)計了一套Schema模式（可以理解為語法），其中最重要的就是數(shù)據(jù)類型的定義和支持。

那么類型（Type）就是模式（Schema）最核心的東西了。

什么是類型？

• 對于數(shù)據(jù)模型的抽象是通過類型（Type）來描述的，每一個類型有若干字段（Field）組成，每個字段又分別指向某個類型（Type）。這很像Java、C#中的類（Class）。
• GraphQL的Type簡單可以分為兩種，一種叫做Scalar Type(標量類型)，另一種叫做Object Type(對象類型)。

那么就分別來介紹下兩種類型。

標量類型（Scalar Type）

標量是GraphQL類型系統(tǒng)中最小的顆粒。類似于Java、C#中的基本類型。

其中內(nèi)建標量主要有：

• String
• Int
• Float
• Boolean
• Enum
• ID

Scalar Type

上面的類型僅僅是GraphQL默認內(nèi)置的類型，當然，為了保證最大的靈活性，GraphQL還可以很靈活的自行創(chuàng)建標量類型。

對象類型（Object Type）

僅有標量類型是不能滿足復(fù)雜抽象數(shù)據(jù)模型的需要，這時候我們可以使用對象類型。

通過對象模型來構(gòu)建GraphQL中關(guān)于一個數(shù)據(jù)模型的形狀，同時還可以聲明各個模型之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)（一對多、一對一或多對多）。

對象類型的定義可以參考下圖：

對象模型引入關(guān)聯(lián)關(guān)系

是不是很方便呢？我們可以像設(shè)計類圖一樣來設(shè)計GraphQL的對象模型。

類型修飾符（Type Modifier）

那么，類型系統(tǒng)僅僅只有類型定義是不夠的，我們還需要對類型進行更廣泛性的描述。

類型修飾符就是用來修飾類型，以達到額外的數(shù)據(jù)類型要求控制。

比如：

• 列表：[Type]
• 非空：Type!
• 列表非空：[Type]!
• 非空列表，列表內(nèi)容類型非空：[Type!]!

在描述數(shù)據(jù)模型（模式Schema）時，就可以對字段施加限制條件。

例如定義了一個名為User的對象類型，并對其字段進行定義和施加限制條件：

User字段控制

那么，返回數(shù)據(jù)時，像下面這種情況就是不允許的：

錯誤的表示

Graphql會根據(jù)Schema Type來自動返回正確的數(shù)據(jù)：

正確的表示

其他類型

除了上面的，Graphql還有一些其他類型來更好的引入面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想：

接口類型（Interfaces）：其他對象類型實現(xiàn)接口必須包含接口所有的字段，并具有相同的類型修飾符，才算實現(xiàn)接口。

比如定義了一個接口類型：

那么就可以實現(xiàn)該接口：

聯(lián)合類型（Union Types）：聯(lián)合類型和接口十分相似，但是它并不指定類型之間的任何共同字段。幾個對象類型共用一個聯(lián)合類型。

輸入類型（Input Types）：更新數(shù)據(jù)時有用，與常規(guī)對象只有關(guān)鍵字修飾不一樣，常規(guī)對象時 type 修飾，輸入類型是 input 修飾。

比如定義了一個輸入類型：

前端發(fā)送變更請求時就可以使用（通過參數(shù)來指定輸入的類型）：

所以，這樣面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方式，真的對后端開發(fā)人員特別友好！而且前端MVVM框架流行以來，面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想也越來越流行，前端使用Graphql也會得心應(yīng)手。

Graphql 技術(shù)接入架構(gòu)

那么，該怎么設(shè)計來接入我們現(xiàn)有的系統(tǒng)中呢？

將Graphql服務(wù)直連數(shù)據(jù)庫的方式：最簡潔的配置，直接操作數(shù)據(jù)庫能減少中間環(huán)節(jié)的性能消耗。

直連數(shù)據(jù)庫的接入

集成現(xiàn)有服務(wù)的GraphQL層：這種配置適合于舊服務(wù)的改造，尤其是在涉及第三方服務(wù)時、依然可以通過原有接口進行交互。

集成現(xiàn)有服務(wù)的GraphQL層

直連數(shù)據(jù)庫和集成服務(wù)的混合模式：前兩種方式的混合。

混合接入方式

可以說是非常靈活了！你都不用擔(dān)心會給你帶來任何的麻煩。

服務(wù)端實現(xiàn)

在服務(wù)端， GraphQL 服務(wù)器可用任何可構(gòu)建 Web 服務(wù)器的語言實現(xiàn)。有以下語言的實現(xiàn)供參考：

C# / .NET、Clojure、Elixir、Erlang、Go、Groovy、Java、JavaScript、Julia、Kotlin、Perl、PHP、Python、R、Ruby、Rust、Scala、Swift... 種類繁多，幾乎流行的語言都有支持。

客戶端實現(xiàn)

在客戶端，Graphql Client目前有下面的語言支持：C# / .NET、Clojurescript、Elm、Flutter、Go、Java / Android、JavaScript、Julia、Swift / Objective-C、iOS、Python、R。覆蓋了眾多客戶端設(shè)計語言，而其他語言的支持也在推進中。

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