[译]GraphQL如何把查询转换为响应（How GraphQL turns a query into a response）

原文链接: How GraphQL turns a query into a response

在这篇文章中，我将回答一个简单的问题，GraphQL如何把查询转换为响应？

如果你对GraphQL还不熟悉，那么在阅读之前，先了解一下“How do I GraphQL?”的三分钟介绍。这样你就能从这篇文章中得到更多。

我们这篇文章中将会介绍以下内容：

• GraphQL queries - 查询
• Schema and resolve functions - 模式和解析函数
• GraphQL execution — step by step - 逐步执行

准备好了吗？让我们开始吧！

GraphQL queries

GraphQL查询结构非常简单，易于理解。请看下面的例子：

{
  subscribers(publication: "apollo-stack"){
    name
    email
  }
}

如果我们为Building Apollo构建了一个API，显而易见这个查询将会返回所有订阅了“apollo-stack”订阅者的name和email。以下是响应的样子：

{
  subscribers: [
    { name: "Jane Doe", email: "jane@doe.com" },
    { name: "John Doe", email: "john@doe.com" },
    ...
  ]
}

注意响应的结构与查询的结构几乎相同。GraphQL的客户端非常简单，它实际上是自解释的！

但是服务端呢？会更复杂吗？

事实证明，GraphQL服务端也相当简单。在阅读完这篇文章之后，您将清楚地了解GraphQL服务器内部发生了什么，并准备好构建自己的服务器。

Schema and Resolve Functions

每个GraphQL服务器都有两个核心部分来决定它的工作方式：schema（模式） 和 resolve functions（解析函数）。

模式：模式是可以通过GraphQL服务器获取的数据模型。它定义了允许客户端进行哪些查询，可以从服务器获取什么类型的数据，以及这些类型之间的关系。例如：

在GraphQL模式语法中，如下所示：

type Author {
  id: Int
  name: String
  posts: [Post]
}
type Post {
  id: Int
  title: String
  text: String
  author: Author
}
type Query {
  getAuthor(id: Int): Author
  getPostsByTitle(titleContains: String): [Post]
}
schema {
  query: Query
}

译者注：在Apollo-Server2.0中，最后一节schema可以不写

这个模式非常简单：它声明应用程序有三种类型： -  Author、POST 和 Query。每个查询都必须从它的一个字段开始：getAuthor 或 getPostsByTitle。你可以把它们看作是REST端点，除了更强大之外。

Author 和 Post 相互引用。你可以通过 Author 的posts字段获取 Post，也可以通过 Post 的author字段从获取 Author。

模式告诉服务器允许客户端进行哪些查询，以及不同类型之间的关系，但是其中有一个关键信息是不包含的：每种类型的数据来自哪里！

这就是解析函数的用途。

Resolve Functions

解析功能有点像路由。它们指定模式中的类型和字段如何连接到各种后端，解决“如何为 Author 获取数据？”和“我需要用什么参数调用哪个后端才能获得 POST 的数据？”这样的问题。

GraphQL解析函数可以包含任意代码，这意味着GraphQL服务器可以与任何类型的后端，甚至其他GraphQL服务器对话。例如，Author 类型可以存储在SQL数据库中，而 POST 可以存储在MongoDB中，甚至可以由微服务处理。

也许GraphQL最大的特点是它对客户端隐藏了所有后端复杂性。不管您的应用程序使用了多少后端，客户端只会看到一个带有应用程序简单的、自文档化API的GraphQL端点。

下面是两个解析函数的例子：

getAuthor(_, args){
  return sql.raw('SELECT * FROM authors WHERE id = %s', args.id);
}
posts(author){
  return request(`https://api.blog.io/by_author/${author.id}`);
}

当然，您不会将查询或url直接写入一个解析函数中，而是将其放在一个单独的模块中。但你已经明白了解析函数的使用。

Query execution — step by step

好了，现在您已经了解了模式和解析函数，让我们来看看实际查询的执行情况。

附带说明：下面的代码是GraphQL-JS的代码，它是GraphQL的JavaScript参考实现，但是在我所知道的所有GraphQL服务器中，执行模型是相同的。

在本节的末尾，您将了解GraphQL服务器如何使用模式和解析函数一起执行查询并生成所需的结果。

下面是一个与前面介绍的模式对应的查询。它获取一个作者的姓名、该作者的所有帖子以及每个帖子的作者的姓名。

{
  getAuthor(id: 5){
    name
    posts {
      title
      author {
        name # this will be the same as the name above
      }
    }
  }
}

附带说明：如果仔细观察，您会注意到这个查询两次获取同一个作者的名称。我在这里这样做只是为了说明GraphQL，同时保持模式尽可能简单。

以下是服务器响应查询的三个关键步骤：

1、解析

2、验证

3、执行

Step 1: 解析查询

首先，服务器解析字符串并将其转换为AST(抽象语法树)。如果有任何语法错误，服务器将停止执行并将语法错误返回给客户端。

Step 2: 验证

一个查询在语法上可以是正确的，但仍然没有任何意义，就像下面的英语句子在语法上是正确的，但是没有任何意义：“The sand left through the idea”。

验证阶段确保在开始执行之前给定模式查询是有效的。它检查如下：

• getAuthor 是查询类型的字段吗？
• getAuthor 是否接受名为id的参数？
• getAuthor 返回的类型上是否有name和posts字段？
• ...诸如此类

作为一个应用程序开发人员，您不需要担心这个部分，因为GraphQL服务器会自动完成。这与大多数RESTfulAPI形成了对比，在这种情况下，需要由开发人员来确保所有参数都是有效的。

Step 3: 执行

如果通过验证，GraphQL服务器将执行查询。

每个GraphQL查询都具有树的形状，也就是说，它从不是循环的。执行从Query的根开始。首先，执行器调用顶层字段的解析函数-在本例中，只是 getAuthor。它等待直到所有这些解析函数返回一个值，然后以级联的方式在下一级继续。如果一个解析函数返回一个promise，执行者将等待该promiseresolved。

这是对执行流的一段描述。我认为，当以不同的方式展示事物时，它们总是更容易理解，所以我制作了一张图表，一张表格，甚至一段视频，一步步地带你去看。

图形式的执行流程：

表形式的执行流程：

3.1: run Query.getAuthor
3.2: run Author.name and Author.posts (for Author returned in 3.1)
3.3: run Post.title and Post.author (for each Post returned in 3.2)
3.4: run Author.name (for each Author returned in 3.3)

为了方便起见，这还是上面的查询：

{
  getAuthor(id: 5){
    name
    posts {
      title
      author {
        name # this will be the same as the name above
      }
    }
  }
}

在这个查询中，只有一个根字段 getAuthor 和一个值为5的参数id。getAuthor 解析函数将执行并返回Promise。

getAuthor(_, { id }){
  return DB.Authors.findOne(id);
}
// let's assume this returns a promise that then resolves to the
// following object from the database: 
{ id: 5, name: "John Doe" }

当数据库调用返回时，Promise将被resolved。一旦发生这种情况，GraphQL服务器将获取此解析函数的返回值-在本例中为一个对象-并将其传递给Author上name和posts字段的解析函数，因为这些字段是查询中请求的字段。name和posts字段的解析函数并行运行。

name(author){
  return author.name;
}
posts(author){
  return DB.Posts.getByAuthorId(author.id);
}

name解析函数非常简单：它只返回刚刚从 getAuthor 解析函数传递下来的Author对象的name属性。

posts解析函数调用数据库并返回POST对象列表：

// list returned by DB.Posts.getByAuthorId(5)
[{
  id: 1,
  title: "Hello World",
  text: "I am here",
  author_id: 5
},{
  id: 2,
  title: "Why am I still up at midnight writing this post?",
  text: "GraphQL's query language is incredibly easy to ...",
  author_id: 5
}]

注意： GraphQL-JS等待列表中所有的Promise被resolved或者rejected之后才执行下一级的解析函数

因为查询请求了每个帖子的title和author字段，所以GraphQL并行运行四个解析函数：每个帖子的title和author。

title解析函数像name一样是微不足道的，author解析函数与 getAuthor 的函数相同，只不过它在POST上使用author_id字段，而 getAuthor 函数使用id参数：

author(post){
  return DB.Authors.findOne(post.author_id);
}

最后，GraphQL执行器再一次调用Author的name解析函数，这一次使用POSTS的author解析函数返回的Author对象。它执行了两次—— 每个帖子执行一次。

到这里执行部分已经结束了！剩下要做的就是将结果传递到查询的根目录，并返回结果：

{
  data: {
    getAuthor: {
      name: "John Doe",
      posts: [
        {
          title: "Hello World",
          author: {
            name: "John Doe"
          }
        },{
          title: "Why am I still up at midnight writing this post?",
          author: {
            name: "John Doe"
          }
        }
      ]
    }
  }
}

注意：这个例子稍微简化了一些。真正的生产GraphQL服务器将使用批处理和缓存来减少对后端的请求数量，并避免产生冗余的请求，比如获取同一作者两次。但这是另一篇文章的主题！

结语

如你所见，一旦你深入到它，GraphQL是非常容易理解的！我认为GraphQL在解决诸如联表、过滤、参数验证、文档等传统RESTfulAPI中很难解决的问题上，是非常出色的。

当然，GraphQL比我在这里写的要多得多，但这是以后文章的主题！

如果这让您对自己尝试GraphQL感兴趣，您应该查看我们的GraphQL server tutorial，或者阅读有关 using GraphQL on the client together with React + Redux.的相关内容。

2018年更新：理解使用Apollo Engine执行GraphQL

自从Jonas撰写这篇文章以来，我们还构建了一个名为Apollo Engine的服务，通过提供以下功能帮助开发人员了解和监视其GraphQL服务器中发生的事情：

• 错误跟踪
• 查询缓存
• 字段级模式分析
• 改进跟踪

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