Java GraphQL Schema定义与Resolver实现
引言
大家好，欢迎来到今天的讲座。今天我们要探讨的是如何在Java中实现GraphQL的Schema定义和Resolver。如果你对GraphQL还不是很熟悉，别担心，我们会从基础开始，逐步深入。如果你已经有一定的经验，那么今天的讲座也会为你提供一些新的见解和技巧。
GraphQL是一个强大的查询语言，它允许客户端精确地获取所需的数据，而不需要像REST那样通过多个API端点来获取数据。这对于现代应用程序来说，尤其是在移动设备上，是非常重要的。想象一下，你正在开发一个社交媒体应用，用户可以查看他们的朋友列表、朋友的帖子以及每个帖子的评论。如果使用传统的REST API，你可能需要调用三个不同的端点来获取这些数据。但是，使用GraphQL，你可以通过一个请求就获取所有这些信息，而且还可以指定你想要的数据字段，避免不必要的数据传输。
在Java中实现GraphQL，我们可以使用graphql-java库。这个库是GraphQL规范的Java实现，功能强大且易于使用。接下来，我们将一步步讲解如何定义GraphQL Schema，并实现相应的Resolver。
什么是GraphQL Schema？
Schema的基本概念
在GraphQL中，Schema是整个系统的蓝图，它定义了客户端可以查询的数据类型、字段以及它们之间的关系。Schema的核心组成部分包括：
- Types（类型）：定义了数据的结构。例如，
User类型可能包含id、name、email等字段。 - Fields（字段）：每个类型可以有多个字段，字段可以是标量（如
String、Int）、对象类型或其他复杂类型。 - Queries（查询）：定义了客户端可以执行的查询操作。查询通常返回一个或多个对象。
- Mutations（变更）：用于修改服务器上的数据。例如，创建、更新或删除记录。
- Subscriptions（订阅）：用于实时数据流，通常用于WebSocket连接。
定义简单的Schema
让我们从一个简单的例子开始。假设我们有一个博客系统，用户可以发布文章，每篇文章可以有多个评论。我们可以定义如下的Schema：
type Query {
posts: [Post!]!
}
type Post {
id: ID!
title: String!
content: String!
author: User!
comments: [Comment!]!
}
type User {
id: ID!
name: String!
email: String!
}
type Comment {
id: ID!
content: String!
author: User!
}在这个Schema中，我们定义了三种主要类型：Post、User和Comment。Query类型定义了一个名为posts的查询，它返回一个Post类型的数组。每个Post都有一个id、title、content、author和comments字段。author字段是一个User类型，comments字段是一个Comment类型的数组。
标量类型
GraphQL提供了几种内置的标量类型，它们可以直接用于定义字段：
String：表示字符串。Int：表示整数。Float：表示浮点数。Boolean：表示布尔值。ID：表示唯一标识符，通常是字符串或整数。
除了这些内置类型，你还可以定义自定义标量类型。例如，如果你想处理日期时间，可以定义一个DateTime标量类型。
非空字段
在上面的例子中，你可能注意到有些字段后面跟着一个感叹号（!）。这表示该字段是非空的，即它不能为空值。例如，id: ID!表示id字段必须存在并且不能为null。如果你不加感叹号，那么该字段可以为空。
列表类型
我们还使用了方括号（[]）来表示列表类型。例如，[Post!]!表示这是一个非空的Post类型数组，数组中的每个元素也必须是非空的。如果你只想表示一个可为空的数组，可以写成[Post]。
输入类型
除了查询和变更，有时候我们还需要定义输入类型。输入类型用于在变更操作中传递参数。例如，如果我们想创建一篇新文章，可以定义一个CreatePostInput类型：
input CreatePostInput {
title: String!
content: String!
authorId: ID!
}然后，我们可以在变更操作中使用这个输入类型：
type Mutation {
createPost(input: CreatePostInput!): Post!
}枚举类型
枚举类型用于定义一组固定的值。例如，我们可以定义一个PostStatus枚举类型，表示文章的状态：
enum PostStatus {
DRAFT
PUBLISHED
ARCHIVED
}然后，我们可以在Post类型中使用这个枚举类型：
type Post {
id: ID!
title: String!
content: String!
status: PostStatus!
author: User!
comments: [Comment!]!
}接口和联合类型
接口和联合类型用于定义多态性。接口定义了一组公共字段，多个类型可以实现同一个接口。联合类型则允许一个字段返回多种不同类型的对象。
例如，我们可以定义一个Content接口，表示任何可以作为内容的对象：
interface Content {
id: ID!
title: String!
}
type Post implements Content {
id: ID!
title: String!
content: String!
author: User!
comments: [Comment!]!
}
type Video implements Content {
id: ID!
title: String!
url: String!
}然后，我们可以在查询中返回一个Content类型的对象，具体返回的是Post还是Video取决于实际情况：
type Query {
contents: [Content!]!
}联合类型则是另一种方式，它可以返回多个不同类型的对象：
union SearchResult = Post | Video
type Query {
search(query: String!): [SearchResult!]!
}指令
指令用于在查询中添加额外的行为。例如，@deprecated指令可以用来标记一个字段为废弃：
type Post {
id: ID!
title: String!
content: String!
author: User!
comments: [Comment!]!
viewCount: Int! @deprecated(reason: "Use analytics instead")
}你还可以定义自定义指令，用于实现特定的逻辑。例如，你可以定义一个@auth指令，用于验证用户权限：
directive @auth on FIELD_DEFINITION
type Query {
posts: [Post!]! @auth
}Resolver的实现
Resolver的基本概念
Resolver是GraphQL的核心组件之一，它负责解析查询并返回相应的数据。每个字段都需要一个Resolver来告诉GraphQL如何获取该字段的值。Resolver可以是同步的，也可以是异步的，具体取决于你的需求。
在Java中，Resolver通常是一个实现了DataFetcher接口的类。DataFetcher接口只有一个方法get，它接收一个DataFetchingEnvironment对象，并返回查询结果。
实现简单的Resolver
让我们回到之前的博客系统。我们需要为每个字段实现Resolver。首先，我们来看如何实现posts查询的Resolver。假设我们有一个PostRepository类，用于从数据库中获取文章数据：
public class PostRepository {
public List<Post> getAllPosts() {
// 从数据库中获取所有文章
return ...;
}
}然后，我们可以实现posts查询的Resolver：
import graphql.schema.DataFetcher;
import graphql.schema.StaticDataFetcher;
public class QueryResolvers {
private final PostRepository postRepository;
public QueryResolvers(PostRepository postRepository) {
this.postRepository = postRepository;
}
public DataFetcher<List<Post>> getPosts() {
return new StaticDataFetcher(postRepository.getAllPosts());
}
}在这里，我们使用了StaticDataFetcher，它是一个简单的DataFetcher实现，直接返回一个固定的结果。对于更复杂的查询，我们可以使用DataFetcher接口的默认实现DataFetcher，并在get方法中编写自定义逻辑。
字段Resolver
除了查询Resolver，我们还需要为每个字段实现Resolver。例如，Post类型的author字段需要一个Resolver来获取作者信息。假设我们有一个UserRepository类，用于从数据库中获取用户数据：
public class UserRepository {
public User getUserById(String userId) {
// 从数据库中获取用户
return ...;
}
}然后，我们可以实现author字段的Resolver：
import graphql.schema.DataFetcher;
public class PostResolvers {
private final UserRepository userRepository;
public PostResolvers(UserRepository userRepository) {
this.userRepository = userRepository;
}
public DataFetcher<User> getAuthor() {
return environment -> {
Post post = environment.getSource();
return userRepository.getUserById(post.getAuthorId());
};
}
}在这里，我们使用了environment.getSource()方法来获取当前对象（即Post），然后根据authorId字段从数据库中获取对应的User对象。
变更Resolver
变更Resolver与查询Resolver类似，唯一的区别是它们通常会修改服务器上的数据。例如，我们可以实现createPost变更的Resolver：
import graphql.schema.DataFetcher;
public class MutationResolvers {
private final PostRepository postRepository;
public MutationResolvers(PostRepository postRepository) {
this.postRepository = postRepository;
}
public DataFetcher<Post> createPost() {
return environment -> {
Map<String, Object> input = environment.getArgument("input");
String title = (String) input.get("title");
String content = (String) input.get("content");
String authorId = (String) input.get("authorId");
Post post = new Post(title, content, authorId);
postRepository.save(post);
return post;
};
}
}在这里，我们使用了environment.getArgument()方法来获取输入参数，然后根据这些参数创建一个新的Post对象，并将其保存到数据库中。
异步Resolver
有时候，我们希望Resolver是异步的，特别是在需要从远程服务获取数据时。graphql-java支持异步Resolver，我们可以使用CompletableFuture来实现异步操作。
例如，假设我们需要从外部API获取文章的评论数据，我们可以实现一个异步的comments字段Resolver：
import graphql.schema.DataFetcher;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
public class PostResolvers {
private final CommentService commentService;
public PostResolvers(CommentService commentService) {
this.commentService = commentService;
}
public DataFetcher<CompletableFuture<List<Comment>>> getComments() {
return environment -> {
Post post = environment.getSource();
return CompletableFuture.supplyAsync(() -> commentService.getCommentsForPost(post.getId()));
};
}
}在这里，我们使用了CompletableFuture.supplyAsync()方法来异步获取评论数据。graphql-java会自动处理异步操作，并在数据准备好后返回结果。
批量加载
在某些情况下，我们可能会遇到N+1查询问题。例如，如果我们有一个包含100篇文章的查询，并且每篇文章都需要获取其作者信息，那么我们可能会发出100次数据库查询。为了避免这种情况，我们可以使用批量加载器（BatchLoader）。
graphql-java提供了DataLoader类，用于实现批量加载。我们可以为每个字段创建一个DataLoader，并在Resolver中使用它。例如，我们可以为author字段创建一个批量加载器：
import graphql.execution.batched.Batched;
import graphql.schema.DataFetcher;
import com.netflix.graphql.dgs.DgsComponent;
import com.netflix.graphql.dgs.DgsDataLoader;
import com.netflix.graphql.dgs.internal.DefaultDgsQueryExecutor;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
@DgsComponent
public class DataLoaderConfig {
@DgsDataLoader(name = "userLoader")
public DataLoader<String, User> userLoader() {
return DataLoader.newDataLoader(keys -> {
// 从数据库中批量获取用户
Map<String, User> users = userRepository.getUsersByIds(keys);
return keys.stream().map(users::get).collect(Collectors.toList());
});
}
}然后，在author字段的Resolver中，我们可以使用这个批量加载器：
import graphql.schema.DataFetcher;
import com.netflix.graphql.dgs.DgsComponent;
import com.netflix.graphql.dgs.DgsData;
@DgsComponent
public class PostResolvers {
@DgsData(parentType = "Post", field = "author")
public CompletableFuture<User> getAuthor(DgsDataFetchingEnvironment dfe) {
Post post = dfe.getSource();
DataLoader<String, User> userLoader = dfe.getDataLoaderRegistry().getDataLoader("userLoader");
return userLoader.load(post.getAuthorId());
}
}通过这种方式，我们可以将多个请求合并为一个批量请求，从而提高性能。
构建完整的GraphQL API
现在我们已经了解了如何定义Schema和实现Resolver，接下来让我们构建一个完整的GraphQL API。我们将使用graphql-java库来实现这个API。
添加依赖
首先，我们需要在项目的pom.xml文件中添加graphql-java的依赖：
<dependency>
<groupId>com.graphql-java</groupId>
<artifactId>graphql-java</artifactId>
<version>19.2</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.graphql-java</groupId>
<artifactId>graphql-java-tools</artifactId>
<version>5.2.4</version>
</dependency>graphql-java是GraphQL规范的Java实现，而graphql-java-tools则提供了工具，用于从注解中生成Schema和Resolver。
定义Schema
接下来，我们可以在资源文件夹中定义Schema。创建一个名为schema.graphqls的文件，并添加以下内容：
type Query {
posts: [Post!]!
post(id: ID!): Post
}
type Mutation {
createPost(input: CreatePostInput!): Post!
}
type Subscription {
newPost: Post!
}
type Post {
id: ID!
title: String!
content: String!
author: User!
comments: [Comment!]!
}
type User {
id: ID!
name: String!
email: String!
}
type Comment {
id: ID!
content: String!
author: User!
}
input CreatePostInput {
title: String!
content: String!
authorId: ID!
}实现Resolver
接下来，我们需要实现各个Resolver。我们可以使用graphql-java-tools提供的注解来简化这个过程。创建一个名为QueryResolvers的类，并添加以下代码：
import graphql.kickstart.tools.GraphQLQueryResolver;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.List;
@Component
public class QueryResolvers implements GraphQLQueryResolver {
private final PostRepository postRepository;
@Autowired
public QueryResolvers(PostRepository postRepository) {
this.postRepository = postRepository;
}
public List<Post> posts() {
return postRepository.getAllPosts();
}
public Post post(String id) {
return postRepository.getPostById(id);
}
}同样，我们可以为变更和订阅实现Resolver。创建一个名为MutationResolvers的类，并添加以下代码：
import graphql.kickstart.tools.GraphQLMutationResolver;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Component
public class MutationResolvers implements GraphQLMutationResolver {
private final PostRepository postRepository;
@Autowired
public MutationResolvers(PostRepository postRepository) {
this.postRepository = postRepository;
}
public Post createPost(CreatePostInput input) {
Post post = new Post(input.getTitle(), input.getContent(), input.getAuthorId());
postRepository.save(post);
return post;
}
}最后，我们可以为订阅实现Resolver。创建一个名为SubscriptionResolvers的类，并添加以下代码：
import graphql.kickstart.tools.GraphQLSubscriptionResolver;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
@Component
public class SubscriptionResolvers implements GraphQLSubscriptionResolver {
private final PostRepository postRepository;
@Autowired
public SubscriptionResolvers(PostRepository postRepository) {
this.postRepository = postRepository;
}
public CompletableFuture<Post> newPost() {
return postRepository.getNewPost();
}
}配置GraphQL
最后，我们需要配置GraphQL。创建一个名为GraphQlConfiguration的类，并添加以下代码：
import com.coxautodev.graphql.tools.SchemaParser;
import graphql.GraphQL;
import graphql.schema.GraphQLSchema;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import java.io.File;
@Configuration
public class GraphQlConfiguration {
@Bean
public GraphQL graphQL() {
File schemaFile = new File("src/main/resources/schema.graphqls");
GraphQLSchema schema = SchemaParser.newParser()
.file(schemaFile)
.resolvers(new QueryResolvers(), new MutationResolvers(), new SubscriptionResolvers())
.build()
.makeExecutableSchema();
return GraphQL.newGraphQL(schema).build();
}
}测试API
现在，我们已经完成了GraphQL API的实现。你可以启动应用程序，并使用GraphQL Playground或其他工具来测试API。例如，你可以发送以下查询来获取所有文章：
query {
posts {
id
title
content
author {
id
name
email
}
comments {
id
content
author {
id
name
email
}
}
}
}你还可以发送变更请求来创建一篇新文章：
mutation {
createPost(input: { title: "My First Post", content: "This is my first post!", authorId: "1" }) {
id
title
content
author {
id
name
email
}
}
}总结
今天我们学习了如何在Java中实现GraphQL的Schema定义和Resolver。我们从基础知识开始，逐步深入，了解了如何定义类型、字段、查询、变更和订阅。我们还学习了如何实现Resolver，包括简单的同步Resolver、异步Resolver和批量加载器。最后，我们构建了一个完整的GraphQL API，并使用graphql-java库进行了配置。
GraphQL是一个非常强大的工具，它可以帮助我们构建高效、灵活的API。通过合理的设计和实现，我们可以为客户提供更好的用户体验，同时减少服务器端的压力。希望今天的讲座对你有所帮助，如果你有任何问题或建议，欢迎随时提问！
谢谢大家，再见！
