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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(lái)到現(xiàn)在已經(jīng)有了20年的歷史。它的簡(jiǎn)單易用性，可擴(kuò)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(jì)模式。

但隨著REST API的流行和發(fā)展，它的缺點(diǎn)也暴露了出來(lái)：

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(lái)越冗余。
對(duì)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(qǐng)求接口數(shù)據(jù)。增加了前端人員的工作量。
對(duì)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(duì)同樣的用戶信息，有的地方只需要用戶簡(jiǎn)要信息（比如頭像、昵稱），有些地方需要詳細(xì)的信息，這就需要開發(fā)不同的接口來(lái)滿足這些需求。當(dāng)這樣的相似但又不同的地方多的時(shí)候，就需要開發(fā)更多的接口來(lái)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(lái)分析一下，當(dāng)前端需求變化，涉及到改動(dòng)舊需求時(shí)，會(huì)有以下這些情況：

做加法：

產(chǎn)品需求增加，頁(yè)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(wú)可厚非。

做減法：

產(chǎn)品需求減少，頁(yè)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(duì)數(shù)據(jù)選擇性顯示。

因?yàn)楹蠖私涌谀軌驖M足數(shù)據(jù)需要，僅僅是在做顯示的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)進(jìn)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(gè)是存在數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)，另外就是數(shù)據(jù)量過大時(shí)造成網(wǎng)絡(luò)流量過大，頁(yè)面加載緩慢，用戶流量費(fèi)白白消耗，用戶體驗(yàn)就會(huì)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(lái)說，開發(fā)新接口往往是后端開發(fā)人員會(huì)選擇的方案，因?yàn)檫@個(gè)方案對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的影響最低，不會(huì)有額外的風(fēng)險(xiǎn)。

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(huì)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(gè)地方在用，很有可能很多頁(yè)面、設(shè)置不同客戶端、不同服務(wù)都調(diào)用了這個(gè)接口獲取數(shù)據(jù)，不做詳細(xì)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(dòng)舊接口，涉及范圍可能非常大，往往會(huì)引起其他地方出現(xiàn)崩潰。改動(dòng)舊接口成本太高，所以往往不會(huì)被采取。

同時(shí)做加減法：

既有加法，又有減法，其實(shí)這種就跟新需求沒啥區(qū)別，前端需要重做頁(yè)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(dòng)（除非確定只有這一處調(diào)用才可以刪除）。

往往這個(gè)時(shí)候，其實(shí)用到的數(shù)據(jù)大多都是來(lái)自于同一個(gè)DO或者DTO，不過是在REST接口組裝數(shù)據(jù)時(shí)，用不同的VO來(lái)封裝不同字段，或者，使用同樣的VO，組裝數(shù)據(jù)時(shí)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(dòng)是萬(wàn)惡之源，當(dāng)產(chǎn)品小哥哥改動(dòng)需求時(shí)，程序員小哥哥可能正提著鐵鍬趕來(lái)......

那么有沒有一種方案或者框架，可以使得在用到同一個(gè)領(lǐng)域模型（DO或者DTO）的數(shù)據(jù)時(shí)，前端對(duì)于這個(gè)模型的數(shù)據(jù)字段需求的改動(dòng)，后端可以根據(jù)前端的改動(dòng)和需要，自動(dòng)適配，自動(dòng)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(lái)了！

Part 1 What is GraphQL

GraphQL簡(jiǎn)介

GraphQL是一種新的API標(biāo)準(zhǔn)，它提供了一種比REST更有效、更強(qiáng)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(lái)自世界各地的公司和個(gè)人組成的大型社區(qū)維護(hù)。
GraphQL本質(zhì)上是一種基于api的查詢語(yǔ)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(chǔ)可能存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，API的職責(zé)是提供與應(yīng)用程序需求相匹配的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的接口。
它是數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)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(jiǎn)單的來(lái)說，它

它的工作模式是這樣子的：

GraphQL 對(duì)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(jiǎn)潔，照顧了客戶端的靈活性。

客戶端拓展功能時(shí)要不斷編寫新接口（依賴于服務(wù)端），GraphQL 中一個(gè)服務(wù)僅暴露一個(gè) GraphQL 層，消除了服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)格式的硬性規(guī)定，客戶端按需請(qǐng)求數(shù)據(jù)，可進(jìn)行單獨(dú)維護(hù)和改進(jìn)。

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(wú)關(guān)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)無(wú)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(gè)經(jīng)典的例子：前端向后端請(qǐng)求一個(gè)book對(duì)象的數(shù)據(jù)及其作者信息。我用動(dòng)圖來(lái)分別演示下REST和GraphQL是怎么樣的一個(gè)過程。先看REST API的做法：

REST API獲取數(shù)據(jù)

再來(lái)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(gè)endpoint不同，每一個(gè)的 GraphQL 服務(wù)其實(shí)對(duì)外只提供了一個(gè)用于調(diào)用內(nèi)部接口的端點(diǎn)，所有的請(qǐng)求都訪問這個(gè)暴露出來(lái)的唯一端點(diǎn)。

Endpoints對(duì)比

REST API's Endpoints

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

圖數(shù)據(jù)庫(kù)模式的數(shù)據(jù)查詢

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

GraphQL 思考模式

使用GraphQL接口設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)據(jù)模型，用來(lái)描述數(shù)據(jù)對(duì)象，它的作用可以看做是VO，用于告知GraphQL如何來(lái)描述定義的數(shù)據(jù)，為下一步查詢返回做準(zhǔn)備；

2、前端使用模式查詢語(yǔ)言（Schema）來(lái)描述需要請(qǐng)求的數(shù)據(jù)對(duì)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(lái)的請(qǐng)求，根據(jù)需要，自動(dòng)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(jì)思想中，GraphQL 以圖的形式將整個(gè) Web 服務(wù)中的資源展示出來(lái)，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(shí)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(biāo)是：允許查詢通過圖和節(jié)點(diǎn)的形式去獲取數(shù)據(jù)。

GraphQL執(zhí)行邏輯

有人會(huì)問：

使用了GraphQL就要完全拋棄REST了嗎？
GraphQL需要直接對(duì)接數(shù)據(jù)庫(kù)嗎？
使用GraphQL需要對(duì)現(xiàn)有的后端服務(wù)進(jìn)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(lái)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(lái)部署！

那就來(lái)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(gè)GraphQL服務(wù)器，專門來(lái)處理前端請(qǐng)求，并處理后端服務(wù)獲取的數(shù)據(jù)，重新進(jìn)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(lái)獲取數(shù)據(jù)了，以前已經(jīng)上線的功能無(wú)需改動(dòng)，還是使用原有請(qǐng)求調(diào)用REST接口的方式，最低程度的降低更換GraphQL帶來(lái)的技術(shù)成本問題！

如果沒有那么多成本來(lái)支撐改造，那么就不需要改造！

只有當(dāng)原有需求發(fā)生變化，需要對(duì)原功能進(jìn)行修改時(shí)，就可以換成GraphQL了。

GraphQL應(yīng)用的基本架構(gòu)

下圖是一個(gè) GraphQL 應(yīng)用的基本架構(gòu)，其中客戶端只和 GraphQL 層進(jìn)行 API 交互，而 GraphQL 層再往后接入各種數(shù)據(jù)源。這樣一來(lái)，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(gè)GraphQL服務(wù)僅暴露一個(gè) GraphQL Endpoint，可以按照業(yè)務(wù)來(lái)進(jìn)行區(qū)分，部署多個(gè)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(diǎn)總結(jié)

聲明式數(shù)據(jù)獲?。梢詫?duì)API進(jìn)行查詢）: 聲明式的數(shù)據(jù)查詢帶來(lái)了接口的精確返回，服務(wù)器會(huì)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(gè)微服務(wù)僅暴露一個(gè) GraphQL 層：一個(gè)微服務(wù)只需暴露一個(gè)GraphQL endpoint，客戶端請(qǐng)求相應(yīng)數(shù)據(jù)只通過該端點(diǎn)按需獲取，不需要再額外定義其他接口。
傳輸層無(wú)關(guān)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)無(wú)關(guān)：帶來(lái)了更靈活的技術(shù)棧選擇，比如我們可以選擇對(duì)移動(dòng)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(shí)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(duì)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(duì)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(dòng)、并靠websocket等協(xié)議推送變動(dòng)的消息給對(duì)方。

GraphQL支持的操作

GraphQL的核心概念：圖表模式（Schema）

要想要設(shè)計(jì)GraphQL的數(shù)據(jù)模型，用來(lái)描述你的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，那么就必須要有一套Schema語(yǔ)法來(lái)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(jì)了一套Schema模式（可以理解為語(yǔ)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(duì)于數(shù)據(jù)模型的抽象是通過類型（Type）來(lái)描述的，每一個(gè)類型有若干字段（Field）組成，每個(gè)字段又分別指向某個(gè)類型（Type）。這很像Java、C#中的類（Class）。
GraphQL的Type簡(jiǎn)單可以分為兩種，一種叫做Scalar Type(標(biāo)量類型)，另一種叫做Object Type(對(duì)象類型)。

那么就分別來(lái)介紹下兩種類型。

標(biāo)量類型（Scalar Type）

標(biāo)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(biāo)量主要有：

String
Int
Float
Boolean
Enum
ID

Scalar Type

上面的類型僅僅是GraphQL默認(rèn)內(nèi)置的類型，當(dāng)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(biāo)量類型。

對(duì)象類型（Object Type）

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

通過對(duì)象模型來(lái)構(gòu)建GraphQL中關(guān)于一個(gè)數(shù)據(jù)模型的形狀，同時(shí)還可以聲明各個(gè)模型之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)（一對(duì)多、一對(duì)一或多對(duì)多）。

對(duì)象類型的定義可以參考下圖：

對(duì)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(jì)類圖一樣來(lái)設(shè)計(jì)GraphQL的對(duì)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(duì)類型進(jìn)行更廣泛性的描述。

類型修飾符就是用來(lái)修飾類型，以達(dá)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(shí)，就可以對(duì)字段施加限制條件。

例如定義了一個(gè)名為User的對(duì)象類型，并對(duì)其字段進(jìn)行定義和施加限制條件：

User字段控制

那么，返回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，像下面這種情況就是不允許的：

錯(cuò)誤的表示

Graphql會(huì)根據(jù)Schema Type來(lái)自動(dòng)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(lái)更好的引入面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想：

接口類型（Interfaces）：其他對(duì)象類型實(shí)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(shí)現(xiàn)接口。

比如定義了一個(gè)接口類型：

那么就可以實(shí)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(gè)對(duì)象類型共用一個(gè)聯(lián)合類型。

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

比如定義了一個(gè)輸入類型：

前端發(fā)送變更請(qǐng)求時(shí)就可以使用（通過參數(shù)來(lái)指定輸入的類型）：

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

Graphql 技術(shù)接入架構(gòu)

那么，該怎么設(shè)計(jì)來(lái)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(kù)的方式：最簡(jiǎn)潔的配置，直接操作數(shù)據(jù)庫(kù)能減少中間環(huán)節(jié)的性能消耗。

直連數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)、依然可以通過原有接口進(jìn)行交互。

集成現(xiàn)有服務(wù)的GraphQL層

直連數(shù)據(jù)庫(kù)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(huì)給你帶來(lái)任何的麻煩。

服務(wù)端實(shí)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(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。有以下語(yǔ)言的實(shí)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(yǔ)言都有支持。

客戶端實(shí)現(xiàn)

在客戶端，Graphql Client目前有下面的語(yǔ)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(jì)語(yǔ)言，而其他語(yǔ)言的支持也在推進(jìn)中。

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