GraphQL从入门到实战

前言

本来这篇文章准备51假期期间就发出来的，但是因为自己的笔记本电脑出了一点问题，所以拖到了现在😂。为了大家更好的学习GraphQL，我写一个前后端的GraphQL的Demo，包含了登陆，增加数据，获取数据一些常见的操作。前端使用了Vue和TypeScript，后端使用的是Koa和GraphQL。

这个是预览的地址: GraphQLDeom 默认用户root，密码root

这个是源码的地址: learn-graphql

GraphQL入门以及相关概念

什么是GraphQL?

按照官方文档中给出的定义, "GraphQL 既是一种用于 API 的查询语言也是一个满足你数据查询的运行时。 GraphQL 对你的 API 中的数据提供了一套易于理解的完整描述，使得客户端能够准确地获得它需要的数据，而且没有任何冗余，也让 API 更容易地随着时间推移而演进，还能用于构建强大的开发者工具"。但是我在使用之后发现，gql需要后端做的太多了，类型系统对于前端很美好，但是对于后端来说可能意味着多次的数据库查询。虽然gql实现了http请求上的优化，但是后端io的性能也应当是我们所考虑的。

查询和变更

GraphQL中操作类型主要分为查询和变更（还有subscription订阅），分别对应query，mutation关键字。query，mutation的操作名称operation name是可以省略的。但是添加操作名称可以避免歧义。操作可以传递不同的参数，例如getHomeInfo中分页参数，AddNote中笔记的属性参数。下文中，我们主要对query和mutation进行展开。

query getHomeInfo {
  users(pagestart: ${pagestart}, pagesize: ${pagesize}) {
    data {
      id
      name
      createDate
    }
  }
}

mutation AddNote {
  addNote(note: {
    title: "${title}",
    detail: "${detail}",
    uId: "${uId}"
  }) {
    code
  }
}

Schema

全称Schema Definition Language。GraphQL实现了一种可读的模式语法，SDL和JavaScript类似，这种语法必须存储为String格式。我们需要区分GraphQL Schema和Mongoose Schema的区别。GraphQL Schema声明了返回的数据和结构。Mongoose Schema则声明了数据存储结构。

类型系统

标量类型

GraphQL提供了一些默认的标量类型, Int, Float, String, Boolean, ID。GraphQL支持自定义标量类型，我们会在后面介绍到。

对象类型

对象类型是Schema中最常见的类型，允许嵌套和循环引用

type TypeName {
  fieldA: String
  fieldB: Boolean
  fieldC: Int
  fieldD: CustomType
}

查询类型

查询类型用于获取数据，类似REST GET。Query是Schema的起点，是根级类型之一，Query描述了我们可以获取的数据。下面的例子中定义了两种查询，getBooks，getAuthors。

type Query {
  getBooks: [Book]
  getAuthors: [Author]
}

• getBooks，获取book列表
• getAuthors，获取作者的列表

传统的REST API如果要获取两个列表需要发起两次http请求, 但是在gql中允许在一次请求中同时查询。

query {
  getBooks {
    title
  }
  getAuthors {
    name
  }
}

突变类型

突变类型类似与REST API中POST，PUT，DELETE。与查询类型类似，Mutation是所有指定数据操作的起点。下面的例子中定义了addBook mutation。它接受两个参数title，author均为String类型，mutation将会返回Book类型的结果。如果突变或者查询需要对象作为参数，我们则需要定义输入类型。

type Mutation {
  addBook(title: String, author: String): Book
}

下面的突变操作中会在添加操作后，返回书的标题和作者的姓名

mutation {
  addBook(title: "Fox in Socks", author: "Dr. Seuss") {
    title
    author {
      name
    }
  }
}

输入类型

输入类型允许将对象作为参数传递给Query和Mutation。输入类型为普通的对象类型，使用input关键字进行定义。当不同参数需要完全相同的参数的时候，也可以使用输入类型。

input PostAndMediaInput {
  title: String
  body: String
  mediaUrls: [String]
}

type Mutation {
  createPost(post: PostAndMediaInput): Post
}

如何描述类型？（注释）

Scheam中支持多行文本和单行文本的注释风格

type MyObjectType {
  """
  Description
  Description
  """

  myField: String!

  otherField(
    "Description"
    arg: Int
  )
}

🌟自定义标量类型

如何自定义标量类型？我们将下面的字符串添加到Scheam的字符串中。MyCustomScalar是我们自定义标量的名称。然后需要在 resolver中传递GraphQLScalarType的实例，自定义标量的行为。

scalar MyCustomScalar

我们来看下把Date类型作为标量的例子。首先在Scheam中添加Date标量

const typeDefs = gql`
  scalar Date

  type MyType {
    created: Date
  }
`

接下来需要在resolvers解释器中定义标量的行为。坑爹的是文档中只是简单的给出了示例，并没有解释一些参数的具体作用。我在stackoverlfow上看到了一个不错的解释。

serialize是将值发送给客户端的时候，将会调用该方法。parseValue和parseLiteral则是在接受客户端值，调用的方法。parseLiteral则会对Graphql的参数进行处理，参数会被解析转换为AST抽象语法树。parseLitera会接受ast，返回类型的解析值。parseValue则会对变量进行处理。

const { GraphQLScalarType } = require('graphql')
const { Kind } = require('graphql/language')

const resolvers = {
  Date: new GraphQLScalarType({
    name: 'Date',
    description: 'Date custom scalar type',
    // 对来自客户端的值进行处理, 对变量的处理
    parseValue(value) {
      return new Date(value) 
    },
    // 对返回给客户端的值进行处理
    serialize(value) {
      return value.getTime()
    },
    // 对来自客户端的值进行处理，对参数的处理
    parseLiteral(ast) {
      if (ast.kind === Kind.INT) {
        return parseInt(ast.value, 10) 
      }
      return null
    },
  }),
}

接口

接口是一个抽象类型，包含了一些字段，如果对象类型需要实现这个接口，需要包含这些字段

interface Avengers {
  name: String
}

type Ironman implements Avengers {
  id: ID!
  name: String
}

解析器 resolvers

解析器提供了将gql的操作(查询，突变或订阅)转换为数据的行为，它们会返回我们在Scheam的指定的数据，或者该数据的Promise。解析器拥有四个参数，parent, args, context, info。

• parent，父类型的解析结果
• args，操作的参数
• context，解析器的上下文，包含了请求状态和鉴权信息等
• info，Information about the execution state of the operation which should only be used in advanced cases

默认解析器

我们没有为Scheam中所有的字段编写解析器，但是查询依然会成功。gql拥有默认的解析器。如果父对象拥有同名的属性，则不需要为字段编写解释器。它会从上层对象中读取同名的属性。

类型解析器

我们可以为Schema中任何字段编写解析器，不仅仅是查询和突变。这也是GraphQL如此灵活的原因。

下面例子中，我们为性别gender字段单独编写解析器，返回emoji表情。gender解析器的第一个参数是父类型的解析结果。

const typeDefs = gql`
  type Query {
    users: [User]!
  }

  type User {
    id: ID!
    gender: Gender
    name: String
    role: Role
  }

  enum Gender {
    MAN
    WOMAN
  }

  type Role {
    id: ID!
    name: String
  }
`

const resolves = {
  User: {
    gender(user) {
      const { gender } = user
      return gender === 'MAN' ? '👨' : '👩'
    }
  }
}

ApolloServer

什么是ApolloServer？

ApolloServer是一个开源的GraphQL框架，在ApolloServer 2中。ApolloServer可以单独的作为服务器，同时ApolloServer也可以作为Express，Koa等Node框架的插件

快速构建

就像我们之前所说的一样。在ApolloServer2中，ApolloServer可以单独的构建一个GraphQL服务器（具体可以参考Apollo的文档）。但是我在个人的demo项目中，考虑到了社区活跃度以及中间件的丰富度，最终选择了Koa2作为开发框架，ApolloServer作为插件使用。下面是Koa2与Apollo构建服务的简单示例。

const Koa = require('koa')
const { ApolloServer } = require('apollo-server-koa')
const typeDefs = require('./schemas')
const resolvers = require('./resolvers')
const app = new Koa()
const mode = process.env.mode

// KOA的中间件
app.use(bodyparser())
app.use(response())

// 初始化REST的路由
initRouters()

// 创建apollo的实例
const server = new ApolloServer({
  // Schema
  typeDefs,
  // 解析器
  resolvers,
  // 上下文对象
  context: ({ ctx }) => ({
    auth: ctx.req.headers['x-access-token']
  }),
  // 数据源
  dataSources: () => initDatasource(),
  // 内省
  introspection: mode === 'develop' ? true : false,
  // 对错误信息的处理
  formatError: (err) => {
    return err
  }
})

server.applyMiddleware({ app, path: config.URL.graphql })

module.exports = app.listen(config.URL.port)

构建Schema

从ApolloServer中导出gql函数。并通过gql函数，创建typeDefs。typeDefs就是我们所说的SDL。typeDefs中包含了gql中所有的数据类型，以及查询和突变。可以视为所有数据类型及其关系的蓝图。

const { gql } = require('apollo-server-koa')

const typeDefs = gql`

  type Query {
    # 会返回User的数组
    # 参数是pagestart，pagesize
    users(pagestart: Int = 1, pagesize: Int = 10): [User]!
  }

  type Mutation {
    # 返回新添加的用户
    addUser(user: User): User!
  }

  type User {
    id: ID!
    name: String
    password: String
    createDate: Date
  }
`

module.exports = typeDefs

由于我们需要把所有数据类型，都写在一个Schema的字符串中。如果把这些数据类型都在放在一个文件内，对未来的维护工作是一个障碍。我们可以借助merge-graphql-schemas，将schema进行拆分。

const { mergeTypes } = require('merge-graphql-schemas')
// 多个不同的Schema
const NoteSchema = require('./note.schema')
const UserSchema = require('./user.schema')
const CommonSchema = require('./common.schema')

const schemas = [
  NoteSchema,
  UserSchema,
  CommonSchema
]

// 对Schema进行合并
module.exports = mergeTypes(schemas, { all: true })

连接数据源

我们在构建Scheam后，需要将数据源连接到Scheam API上。在我的demo示例中，我将GraphQL API分层到REST API的上面（相当于对REST API做了聚合）。Apollo的数据源，封装了所有数据的存取逻辑。在数据源中，可以直接对数据库进行操作，也可以通过REST API进行请求。我们接下来看看如何构建一个REST API的数据源。

// 安装apollo-datasource-rest
// npm install apollo-datasource-rest 
const { RESTDataSource } = require('apollo-datasource-rest')

// 数据源继承RESTDataSource
class UserAPI extends RESTDataSource {
  constructor() {
    super()
    // baseURL是基础的API路径
    this.baseURL = `http://127.0.0.1:${config.URL.port}/user/`
  }

  /**
   * 获取用户列表的方法
   */
  async getUsers (params, auth) {
    // 在服务内部发起一个http请求，请求地址 baseURL + users
    // 我们会在KoaRouter中处理这个请求
    let { data } = await this.get('users', params, {
      headers: {
        'x-access-token': auth
      }
    })
    data = Array.isArray(data) ? data.map(user => this.userReducer(user)) : []
    // 返回格式化的数据
    return data
  }

  /**
   * 对用户数据进行格式化的方法
   */
  userReducer (user) {
    const { id, name, password, createDate } = user
    return {
      id,
      name,
      password,
      createDate
    }
  }
}

module.exports = UserAPI

现在一个数据源就构建完成了，很简单吧😊。我们接下来将数据源添加到ApolloServer上。以后我们可以在解析器Resolve中获取使用数据源。

const server = new ApolloServer({
  typeDefs,
  resolvers,
  context: ({ ctx }) => ({
    auth: ctx.req.headers['x-access-token']
  }),
  // 添加数据源
  dataSources: () => {
    UserAPI: new UserAPI()
  },
  introspection: mode === 'develop' ? true : false,
  formatError: (err) => {
    return err
  }
})

编写resolvers

目前我们还不能运行查询或者变更。我们现在需要编写解析器。在之前的介绍中，我们知道了解析器提供了将gql的操作(查询，突变或订阅)转换为数据的行为。解析器主要分为三种，查询解析器，突变解析器，类型解析器。下面是一个查询解析器和突变解析器的示例，它分别位于解析器对象的Query字段，Mutation字段中。因为是根解析器，所以第一个parent为空。第二个参数，是查询或变更传递给我们的参数。第三个参数则是我们apollo的上下文context对象，我们可以从上下文对象上拿到之前我们添加的数据源。解析器需要返回符合Scheam模式的数据，或者该数据的Promise。突变解析器，查询解析器中的字段应当和Scheam中的查询类型，突变类型的字段是对应的。

module.exports = {
  // 查询解析器
  Query: {
    users (_, { pagestart, pagesize }, { dataSources, auth }) {
      // 调用UserAPI数据源的getUsers方法, 返回User的数组
      return dataSources.UserAPI.getUsers({
        pagestart,
        pagesize
      }, auth)
    }
  },
  // 突变解析器
  Mutation: {
    // 调用UserAPI数据源的addUser方法
    addUser (_, { user }, { dataSources, auth }) {
      return dataSources.UserAPI.addUser(user, auth)
    }
  }
}

我们接着将解析器连接到AppleServer中。

const server = new ApolloServer({
  // Schema
  typeDefs,
  // 解析器
  resolvers,
  // 添加数据源
  dataSources: () => {
    UserAPI: new UserAPI()
  }
})

好了到了目前为止，graphql这一层我们基本完善了，我们的graphql层最终会在数据源中调用REST API接口。接下来的操作就是传统的MVC的那一套。相信熟悉Koa或者Express的小伙伴一定都很熟悉。如果有不熟悉的小伙伴，可以参阅源码中routes文件夹以及controller文件夹。下面一个请求的流程图。

其他

关于鉴权

关于鉴权Apollo提供了多种解决方案。

Schema鉴权

Schema鉴权适用于不对外公共的服务, 这是一种全有或者全无的鉴权方式。如果需要实现这种鉴权只需要修改context

const server = new ApolloServer({
  context: ({ req }) => {
    const token = req.headers.authorization || ''
    const user = getUser(token)
    // 所有的请求都会经过鉴权
    if (!user) throw new AuthorizationError('you must be logged in');
    return { user }
  }
})

解析器鉴权

更多的情况下，我们需要公开一些无需鉴权的API（例如登录接口）。这时我们需要更精细的权限控制，我们可以将权限控制放到解析器中。

首先将权限信息添加到上下文对象上

const server = new ApolloServer({
  context: ({ ctx }) => ({
    auth: ctx.req.headers.authorization
  })
})

针对特定的查询或者突变的解析器进行权限控制

const resolves = {
  Query: {
    users: (parent, args, context) => {
      if (!context.auth) return []
      return ['bob', 'jake']
    }
  }
}

GraphQL之外的授权

我采用的方案，是在GraphQL之外授权。我会在REST API中使用中间件的形式进行鉴权操作。但是我们需要将request.header中包含的权限信息传递给REST API

// 数据源

async getUserById (params, auth) {
  // 将权限信息传递给REST API
  const { data } = await this.get('/', params, {
    headers: {
      'x-access-token': auth
    }
  })
  data = this.userReducer(data)
  return data
}

// *.router.js
const Router = require('koa-router')
const router = new Router({ prefix: '/user' })
const UserController = require('../controller/user.controller')
const authentication = require('../middleware/authentication')

// 适用鉴权中间件
router.get('/users', authentication(), UserController.getUsers)

module.exports = router

// middleware authentication.js
const jwt = require('jsonwebtoken')
const config = require('../config')
const { promisify } = require('util')
const redisClient = require('../config/redis')
const getAsync = promisify(redisClient.get).bind(redisClient)

module.exports = function () {
  return async function (ctx, next) {
    const token = ctx.headers['x-access-token']
    let decoded = null
    if (token) {
      try {
        // 验证jwt
        decoded = await jwt.verify(token, config.jwt.secret)
      } catch (error) {
        ctx.throw(403, 'token失效')
      }
      const { id } = decoded
      try {
        // 验证redis存储的jwt
        await getAsync(id)
      } catch (error) {
        ctx.throw(403, 'token失效')
      }
      ctx.decoded = decoded
      // 通过验证
      await next()
    } else {
      ctx.throw(403, '缺少token')
    }
  }
}