گراف کیوال چیست؟ آیا GraphQL دنیای API‌ها را تکان می‌دهد؟

گراف‌ کیو ال (GraphQL) یک زبان کوئری قدرتمند و انعطاف‌پذیر است که برای تعامل با APIها طراحی شده و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد داده‌های مورد نیاز خود را به‌صورت دقیق و کارآمد از سرور درخواست کنند. برخلاف زبان‌های برنامه‌نویسی سنتی، گراف‌کیو ال به‌عنوان یک واسط بین کلاینت و سرور عمل می‌کند و امکان تعریف ساختار داده‌های درخواستی را فراهم می‌سازد، که این امر به بهینه‌سازی تبادل اطلاعات کمک می‌کند. این زبان در زبان‌های برنامه‌نویسی متعددی از جمله جاوا اسکریپت، پایتون، روبی، جاوا، سی‌شارپ، اسکالا، گو، الیکسر، ارلنگ، پی‌اچ‌پی و کلوژر پیاده‌سازی شده است و به همین دلیل، توسعه‌دهندگان با هر اکوسیستم برنامه‌نویسی می‌توانند از قابلیت‌های آن بهره‌مند شوند. انعطاف‌پذیری و سازگاری گراف‌کیو ال با این زبان‌ها، آن را به ابزاری محبوب برای ساخت برنامه‌های مدرن و مقیاس‌پذیر تبدیل کرده است. در این مقاله از بخش آموزش برنامه نویسی در سایت پارس‌پک به پاسخ این سوالات می‌پردازیم که گراف کیو ال چیست؟ و بهترین منابع آموزش graphql کدامند؟ و از همه مهم‌تر؛ graphql برای برنامه‌نویسان چه فوایدی دارد؟

تاریخچه گراف کیو ال (GraphQL)

گراف‌کیو ال (GraphQL) یک زبان پرسمان (Query languages) است که تاریخچه توسعه آن به تلاش‌های داخلی شرکت فیس‌بوک (Facebook) بازمی‌گردد. این فناوری ابتدا در سال ۲۰۱۲ توسط فیس‌بوک به‌عنوان یک زبان کوئری داخلی طراحی و توسعه داده شد تا نیازهای پیچیده این شرکت در مدیریت داده‌ها و تعامل با APIها را برآورده کند. پس از سه سال توسعه و بهینه‌سازی، گراف‌کیو ال در سال ۲۰۱۵ به‌صورت عمومی منتشر شد و از آن زمان تاکنون توسط فیس‌بوک و جامعه متن‌باز پشتیبانی و گسترش یافته‌است. پیاده‌سازی‌های این زبان در ابتدا با استفاده از جاوا اسکریپت، روبی (Ruby) و اسکالا (Scala) صورت گرفت، اما به‌تدریج به سایر زبان‌های برنامه‌نویسی نیز گسترش یافت تا انعطاف‌پذیری بیشتری در اختیار توسعه‌دهندگان قرار دهد. انتشار عمومی گراف‌کیو ال در سال ۲۰۱۵ نقطه عطفی در تاریخچه آن بود که این ابزار را از یک پروژه داخلی به یک استاندارد جهانی در توسعه APIها تبدیل کرد و اکنون توسط جامعه‌ای گسترده از توسعه‌دهندگان در سراسر جهان پشتیبانی می‌شود، هرچند که هنوز در باب graphql و امنیت حرف و حدیث‌هایی به گوش می‌رسد.

مزایا و معایب گراف کیو ال (GraphQL)

گراف‌ کیو ال (GraphQL) مزایایی نظیر انعطاف‌پذیری در درخواست داده‌ها، کاهش بار سرور با حذف داده‌های غیرضروری و بهبود تجربه توسعه‌دهندگان با APIهای ساختاریافته دارد. از سوی دیگر، معایبی مانند پیچیدگی در پیاده‌سازی اولیه، نیاز به مدیریت کش پیچیده‌تر و احتمال افزایش بار محاسباتی در سرور به دلیل کوئری‌های سنگین نیز در آن دیده می‌شود. در ادامه مفصل‌تر به این موارد می‌پردازیم و به نوعی آموزش گراف کیو ال را مرور خواهیم کرد تا علاوه بر اینکه بهترین منابع آموزش graphql را بدانیم، درباره موضوعاتی مثل گراف کیو ال و مقیاس‌پذیری نیز اطلاعات کسب کنیم.

مزایای گراف کیو ال

دلیل محبوبیت GraphQL در مزایای برجسته آن نهفته است که توسعه‌دهندگان را به استفاده از آن ترغیب می‌کند. این زبان با دریافت داده بهینه (بدون Over-Fetching یا Under-Fetching)، انعطاف‌پذیری بالا در توسعه API و افزایش سرعت توسعه، کارایی را بهبود می‌بخشد. همچنین یکپارچگی بهتر در سیستم‌های پیچیده، سازگاری با اپلیکیشن‌های موبایل، مدیریت بهتر روابط داده‌ها، پشتیبانی از Real-Time ،Typing قوی، ابزارهای توسعه قدرتمند و امکان ترکیب چندین درخواست در یک Query (Batching & Aggregation) از دیگر دلایلی هستند که GraphQL را به انتخابی محبوب تبدیل کرده‌اند.

انعطاف‌پذیری بالا در توسعه API

انعطاف‌پذیری بالا در توسعه API یکی از ویژگی‌های کلیدی گراف‌کیو ال (GraphQL) است که آن را از سایر فناوری‌ها متمایز می‌کند. این انعطاف‌پذیری از ساختار Strongly Typed آن نشات می‌گیرد، به‌طوری‌که توسعه‌دهندگان می‌توانند ساختار دقیق داده‌های مورد نیاز را تعریف کنند و از این طریق، درخواست‌ها و پاسخ‌ها با دقت و شفافیت بیشتری مدیریت شوند. این ویژگی به کاربران اجازه می‌دهد تا APIها را به‌صورت پویا و متناسب با نیازهای خاص خود طراحی کنند، بدون اینکه درگیر پیچیدگی‌های غیرضروری شوند و در نتیجه فرایند توسعه را کارآمدتر و قابل‌اطمینان‌تر می‌سازد.

کاهش تعداد درخواست‌ها به سرور

کاهش تعداد درخواست‌ها به سرور یکی از مزیت‌های برجسته گراف‌کیو ال (GraphQL) است که کارایی را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد. در معماری REST، برای دریافت داده‌های مرتبط مانند اطلاعات یک کاربر و پست‌های او، اغلب به چندین درخواست جداگانه نیاز است که این امر زمان و منابع را افزایش می‌دهد. اما در GraphQL، تمام داده‌های مورد نیاز، صرف‌نظر از ارتباط میان آن‌ها، می‌توانند در یک درخواست واحد تعریف و دریافت شوند. این قابلیت نه‌تنها بار سرور را کاهش می‌دهد، بلکه سرعت پاسخگویی و تجربه کاربری را نیز بهبود می‌بخشد.

عدم وابستگی به ساختار داده‌های بک‌اند

عدم وابستگی به ساختار داده‌های بک‌اند یکی از نقاط قوت گراف‌کیو ال (GraphQL) است که انعطاف‌پذیری بالایی را به ارمغان می‌آورد. در این فناوری، کلاینت خود ساختار پاسخ را تعریف می‌کند و دقیقاً مشخص می‌کند که چه داده‌هایی نیاز دارد. به همین دلیل، تغییرات در ساختار دیتابیس یا مدل‌های بک‌اند (Backend) تأثیر کمتری بر عملکرد کلاینت می‌گذارد. این ویژگی باعث می‌شود توسعه‌دهندگان سمت کلاینت بتوانند به‌صورت مستقل عمل کنند و نیاز به هماهنگی مداوم با تغییرات بک‌اند کاهش یابد، که در نهایت فرایند توسعه را ساده‌تر و پایدارتر می‌کند.

تجمیع داده‌ها از منابع مختلف

تجمیع داده‌ها از منابع مختلف یکی از قابلیت‌های برجسته گراف‌کیو ال (GraphQL) است که آن را به ابزاری قدرتمند برای سیستم‌های پیچیده تبدیل می‌کند. اگر اطلاعات در چندین سرور مختلف یا منابع جداگانه، مانند پایگاه‌های داده و APIهای خارجی، پراکنده باشند، GraphQL می‌تواند این داده‌ها را به‌صورت یکپارچه در یک پاسخ واحد ترکیب کند. این ویژگی به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد بدون نیاز به ارسال درخواست‌های متعدد به منابع مختلف، داده‌ها را به شکلی منسجم و متناسب با نیاز کلاینت (Client) دریافت کنند، که هم کارایی را افزایش می‌دهد و هم پیچیدگی مدیریت داده را کاهش می‌دهد.

عدم وجود مشکلات نسخه‌بندی (Versioning)

عدم وجود مشکلات نسخه‌بندی (Versioning) یکی از مزایای کلیدی گراف‌کیو ال (GraphQL) است که آن را از REST متمایز می‌کند. در REST، تغییرات در API اغلب نیازمند ایجاد نسخه‌های جدید (مانند v1 یا v2) است که می‌تواند پیچیدگی را افزایش دهد. اما در GraphQL، توسعه‌دهندگان می‌توانند ویژگی‌ها یا فیلدهای جدیدی را به Schema اضافه کنند، بدون اینکه به عملکرد APIهای قدیمی آسیبی برسد یا نیاز به نسخه‌بندی جداگانه باشد. این قابلیت انعطاف‌پذیری و پایداری بیشتری را در توسعه و نگهداری API فراهم می‌کند و هزینه‌های مرتبط با مدیریت نسخه‌ها را به حداقل می‌رساند.

بدون Over-Fetching یا Under-Fetching

یکی از مزایای برجسته گراف‌کیو ال (GraphQL)، دریافت داده‌ها بدون Over-Fetching یا Under-Fetching است که به بهینه‌سازی فرایند تبادل اطلاعات کمک می‌کند. در روش‌های سنتی مانند REST، ممکن است کلاینت بیش از حد داده دریافت کند (Over-Fetching)، یعنی اطلاعاتی که نیاز ندارد، یا برعکس، داده‌های ناکافی دریافت کند (Under-Fetching) و مجبور به ارسال درخواست‌های اضافی شود. اما در GraphQL، کلاینت دقیقاً مشخص می‌کند که چه داده‌هایی نیاز دارد و سرور فقط همان اطلاعات را ارسال می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود داده‌ها به‌صورت بهینه و متناسب با نیاز دریافت شوند، منابع سرور کمتر مصرف شود و تجربه کاربری سریع‌تر و کارآمدتر گردد.

مستندسازی خودکار

مستندسازی خودکار یکی از مزایای ارزشمند گراف‌کیو ال (GraphQL) است که به دلیل وجود Schema قوی آن امکان‌پذیر می‌شود. این Schema که ساختار داده‌ها و روابط بین آن‌ها را به‌صورت دقیق تعریف می‌کند، به‌طور خودکار مستندات قابل‌فهم و به‌روز را تولید می‌کند. این ویژگی نیاز به نگارش دستی مستندات جداگانه را حذف کرده و اطمینان می‌دهد که توسعه‌دهندگان همیشه به اطلاعات جاری و معتبر دسترسی دارند. در نتیجه، تجربه توسعه‌دهنده بهبود می‌یابد، زیرا فرایند درک API، آزمایش و استفاده از آن سریع‌تر، ساده‌تر و بدون ابهام می‌شود.

معایب گراف کیو ال

گراف‌کیو ال (GraphQL) با وجود مزایای فراوان، معایبی نیز دارد که باید مورد توجه قرار گیرند. یادگیری آن نسبت به دیگر APIها، مانند REST، سخت‌تر است، زیرا مفاهیم جدیدی مانند Schema و Queryها را معرفی می‌کند که برای توسعه‌دهندگان تازه‌کار ممکن است چالش‌برانگیز باشد. ایجاد Schema اولیه نیز زمان‌بر است، زیرا نیازمند طراحی دقیق و جامع ساختار داده‌هاست. علاوه بر این، پیچیدگی در کش‌سازی (Caching) از دیگر معایب آن است، زیرا برخلاف REST که از مکانیزم‌های HTTP بهره می‌برد، GraphQL به راهکارهای سفارشی نیاز دارد. همچنین، بار پردازشی بالا (CPU Usage) روی سرور می‌تواند مشکل‌ساز شود، چرا که کوئری‌های پیچیده و سنگین ممکن است منابع بیشتری مصرف کنند و عملکرد را تحت تأثیر قرار دهند.

کاربردهای GraphQL

گراف‌کیو ال (GraphQL) کاربردهای گسترده‌ای دارد که آن را به ابزاری قدرتمند در توسعه نرم‌افزار تبدیل کرده است. از جمله این کاربردها می‌توان به توسعه اپلیکیشن‌های موبایل، مدیریت API در سیستم‌های پیچیده، پشتیبانی از به‌روزرسانی‌های لحظه‌ای (Real-Time) و یکپارچه‌سازی داده‌ها از منابع مختلف اشاره کرد. این فناوری با انعطاف‌پذیری و کارایی خود، پاسخگوی نیازهای متنوع توسعه‌دهندگان است و در بخش‌های بعدی به‌صورت مفصل بررسی خواهد شد، چراکه به طور مخصوص گراف کیو ال برای برنامه نویسان موبایل اهمیت ویژه‌ای دارد.

برنامه‌های موبایل و تحت وب

گراف‌ کیو ال (GraphQL) در توسعه برنامه‌های موبایل و تحت وب کاربرد گسترده‌ای دارد، زیرا امکان دریافت داده‌های بهینه و دقیق را فراهم می‌کند. در این برنامه‌ها، که اغلب با محدودیت‌هایی مانند پهنای باند کم یا نیاز به سرعت بالا مواجه هستند، GraphQL به کلاینت اجازه می‌دهد فقط داده‌های مورد نیاز را درخواست کند، که این امر زمان بارگذاری را کاهش داده و تجربه کاربری را بهبود می‌بخشد. همچنین، انعطاف‌پذیری آن در مدیریت درخواست‌ها، توسعه سریع‌تر و هماهنگی بهتر بین رابط کاربری و بک‌اند را در این پلتفرم‌ها تسهیل می‌کند.

توسعه وب‌سایت‌های تک‌صفحه‌ای (SPA – Single Page Applications)

استفاده از GraphQL در توسعه وب‌سایت‌های تک‌صفحه‌ای (SPA) مزایای قابل توجهی دارد. در SPAها، سرعت و کارایی از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا تمام محتوای سایت در یک صفحه بارگذاری می‌شود و تعاملات کاربر به صورت پویا و بدون بارگذاری مجدد صفحه انجام می‌شود. GraphQL به SPAها امکان می‌دهد تا:

• دریافت دقیق داده‌ها: SPAها می‌توانند دقیقاً داده‌های مورد نیاز خود را از سرور درخواست کنند، بدون اینکه داده‌های اضافی یا غیرضروری دریافت کنند. این امر باعث کاهش حجم داده‌های ارسالی و دریافتی و افزایش سرعت بارگذاری صفحه می‌شود.
• انعطاف‌پذیری بالا: GraphQL به SPAها اجازه می‌دهد تا با تغییر نیازهای خود، کوئری‌های خود را به راحتی تغییر دهند. این امر انعطاف‌پذیری بالایی را در توسعه و نگهداری SPAها فراهم می‌کند.
• تجمیع داده‌ها: GraphQL می‌تواند داده‌ها را از منابع مختلف در یک درخواست واحد جمع‌آوری کند. این امر باعث کاهش تعداد درخواست‌های ارسالی به سرور و افزایش کارایی SPAها می‌شود.

تعامل با پایگاه‌های داده و (Backend as a Service (BaaS

کاربرد GraphQL برای BaaS (Backend as a Service) به این صورت است:
GraphQL در محیط‌های BaaS به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا با انعطاف‌پذیری بیشتری به داده‌های پایگاه‌های داده دسترسی پیدا کنند. BaaSها معمولاً مجموعه‌ای از سرویس‌های از پیش ساخته شده را برای مدیریت داده‌ها، احراز هویت و سایر قابلیت‌های بک‌اند ارائه می‌دهند. GraphQL به شما این امکان را می‌دهد تا:

داده‌های دقیق و کارآمد را بازیابی کنید:

به جای دریافت داده‌های اضافی از APIهای REST، فقط داده‌های مورد نیاز خود را درخواست کنید. این امر باعث بهبود عملکرد برنامه و کاهش مصرف پهنای باند می‌شود.

با انعطاف‌پذیری بالایی با داده‌ها کار کنید:

GraphQL به شما امکان می‌دهد تا به راحتی ساختار داده‌های درخواستی خود را تغییر دهید، بدون اینکه نیاز به تغییر در سرور داشته باشید.

تجمیع داده‌ها از منابع مختلف:

اگر BaaS شما از چند منبع داده استفاده می‌کند، GraphQL می‌تواند داده‌ها را از همه آن‌ها در یک درخواست واحد جمع‌آوری کند.
GraphQL با ارائه یک لایه انتزاعی بین کلاینت و BaaS، توسعه‌دهندگان را قادر می‌سازد تا با کارایی و انعطاف‌پذیری بیشتری با داده‌ها تعامل داشته باشند.

تجمیع و نسخه‌سازی API

یکی از مزایای قابل توجه GraphQL، نحوه برخورد آن با نسخه‌سازی API است. در مقایسه با روش‌های سنتی API مانند REST، که در آن تغییرات اغلب منجر به نسخه‌های جدید API می‌شود، GraphQL رویکرد متفاوتی دارد.

در GraphQL:

• تکامل به جای نسخه‌سازی:

به جای ایجاد نسخه‌های متعدد API، GraphQL امکان تکامل تدریجی API را فراهم می‌کند. این امر از طریق افزودن فیلدها و انواع جدید به Schema موجود بدون شکستن کلاینت‌های قدیمی انجام می‌شود.

• پشتیبانی از کلاینت‌های قدیمی:

کلاینت‌های قدیمی که از فیلدهای جدید آگاه نیستند، همچنان می‌توانند به درخواست‌های خود ادامه دهند و فقط داده‌های مورد نظر خود را دریافت کنند.

• حذف فیلدهای قدیمی:

هنگامی که یک فیلد دیگر مورد نیاز نیست، می‌توان آن را منسوخ کرد، که به توسعه‌دهندگان کلاینت اطلاع می‌دهد که دیگر از آن استفاده نکنند. در نهایت، فیلدهای منسوخ شده می‌توانند حذف شوند.

GraphQL با ارائه یک Schema انعطاف‌پذیر و توانایی تکامل تدریجی API، نیاز به نسخه‌سازی مکرر را کاهش می‌دهد و فرایند نگهداری API را ساده‌تر می‌کند.

• کش داده‌ها:

در GraphQL، قابلیت کش داده‌ها به صورت ذاتی وجود ندارد، اما می‌توان با استفاده از ابزارها و تکنیک‌های مختلف، این قابلیت را به آن اضافه کرد. یکی از روش‌های رایج، کتابخانه‌های graphql است؛ یعنی استفاده از کتابخانه‌های کلاینت GraphQL مانند Apollo Client یا Relay که امکان کش داده‌ها را در سمت کلاینت فراهم می‌کنند. این کتابخانه‌ها با ذخیره‌سازی نتایج کوئری‌ها، از ارسال درخواست‌های تکراری به سرور جلوگیری می‌کنند و باعث افزایش سرعت و کارایی برنامه‌ها می‌شوند. علاوه بر این، می‌توان از سرویس‌های کشینگ مانند Redis یا Memcached برای کش داده‌ها در سمت سرور استفاده کرد. این سرویس‌ها با ذخیره‌سازی نتایج کوئری‌ها، بار سرور را کاهش می‌دهند و باعث افزایش سرعت پاسخگویی به درخواست‌ها می‌شوند.

ادغام داده‌ها از منابع مختلف (Data Aggregation)

GraphQL یک زبان پرس‌وجو برای API است که به‌طور خاص برای Data Aggregation طراحی شده است. در این روش، به جای درخواست‌های متعدد به سرور برای دریافت داده‌های مختلف از منابع مختلف، می‌توان با یک درخواست واحد تمام داده‌های مورد نیاز را از چندین منبع مختلف جمع‌آوری کرد. این امکان باعث کاهش پیچیدگی در ارتباطات و افزایش کارایی سیستم می‌شود، زیرا تنها داده‌های دقیقاً مورد نیاز درخواست می‌شوند و سرور نیازی به ارسال اطلاعات اضافی ندارد.

ویژگی‌های GraphQL

در ادامه ویژگی‌های GraphQL را در 4 بخش با هم مرور کنیم:

کارایی

GraphQL به کلاینت‌ها اجازه می‌دهد تا دقیقاً داده‌های مورد نیاز خود را درخواست کنند، که باعث کاهش بار داده‌های منتقل شده و افزایش سرعت برنامه می‌شود.
GraphQL می‌تواند داده‌ها را از منابع مختلف در یک درخواست واحد جمع‌آوری کند، که تعداد درخواست‌های رفت‌وبرگشتی را کاهش می‌دهد.

تجربه توسعه‌دهنده

GraphQL یک سیستم نوع قوی دارد که به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا خطاها را زودتر شناسایی کنند و APIهای قابل اعتمادتری ایجاد کنند.
GraphQL ابزارهای توسعه قدرتمندی مانند GraphiQL را ارائه می‌دهد که به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا APIها را کشف و تست کنند.
GraphQL امکان تکامل تدریجی API را فراهم می‌کند، که نگهداری API را آسان‌تر می‌کند.

معماری

GraphQL یک مشخصات باز است که توسط یک جامعه بزرگ پشتیبانی می‌شود.
GraphQL می‌تواند با انواع مختلفی از پایگاه‌های داده و بک‌اندها کار کند.
GraphQL می‌تواند در معماری‌های میکروسرویس استفاده شود.

جامعه

GraphQL دارای یک جامعه فعال از توسعه‌دهندگان است که ابزارها و کتابخانه‌های متنوعی را برای این فناوری ایجاد کرده‌اند.
شرکت‌های بزرگی مانند فیس‌بوک، گیت‌هاب و توییتر از GraphQL در محصولات خود استفاده می‌کنند.

GraphQL چگونه کار می‌کند؟

نحوه کار GraphQL به این صورت است که کلاینت‌ها (مانند برنامه‌های موبایل یا وب) با ارسال کوئری‌هایی دقیق، داده‌های مورد نیاز خود را از سرور درخواست می‌کنند. این کوئری‌ها ساختاری مشابه JSON دارند و به کلاینت اجازه می‌دهند تا مشخص کند که دقیقاً چه فیلدهایی از داده‌ها را می‌خواهد دریافت کند.
در سمت سرور، یک schema تعریف می‌شود که ساختار داده‌ها و روابط بین آن‌ها را مشخص می‌کند. این schema به سرور GraphQL کمک می‌کند تا درخواست‌های کلاینت را پردازش کرده و داده‌های مورد نظر را از منابع مختلف (مانند پایگاه‌های داده یا APIهای دیگر) جمع‌آوری کند.
سپس سرور GraphQL داده‌های جمع‌آوری‌شده را در قالب یک پاسخ JSON به کلاینت ارسال می‌کند. این پاسخ دقیقاً مطابق با ساختار کوئری ارسال‌شده توسط کلاینت است، بنابراین کلاینت فقط داده‌های مورد نیاز خود را دریافت می‌کند.

استفاده از GraphQL در ری اکت

استفاده از GraphQL در ری اکت از طریق کتابخانه‌هایی مانند Apollo Client یا Relay بسیار رایج است. این کتابخانه‌ها امکان ادغام GraphQL را در برنامه‌های ری اکت فراهم می‌کنند و مزایای زیر را ارائه می‌دهند:

• مدیریت داده‌ها:

این کتابخانه‌ها مدیریت داده‌های GraphQL را در برنامه‌های ری اکت آسان می‌کنند. آنها امکان کش کردن داده‌ها، مدیریت وضعیت برنامه و به‌روزرسانی خودکار رابط کاربری را فراهم می‌کنند.

• عملکرد:

با استفاده از GraphQL و این کتابخانه‌ها، برنامه‌های ری اکت می‌توانند فقط داده‌های مورد نیاز خود را دریافت کنند، که باعث بهبود عملکرد و کاهش بار شبکه می‌شود.

• تجربه توسعه‌دهنده:

این کتابخانه‌ها ابزارها و قابلیت‌هایی را ارائه می‌دهند که تجربه توسعه‌دهنده را بهبود می‌بخشد. آنها امکان نوشتن کوئری‌های GraphQL به صورت مستقیم در کامپوننت‌های ری اکت و مدیریت آسان خطاهای GraphQL را فراهم می‌کنند.
کتابخانه‌های Apollo Client و Relay ابزارهای قدرتمندی برای استفاده از GraphQL در برنامه‌های ری اکت هستند.

اسکیما (Schema)

در GraphQL، اسکیما (Schema) نقش کلیدی در تعریف ساختار داده‌ها و روابط بین آن‌ها دارد. این اسکیما با استفاده از زبان تعریف اسکیما (Schema Definition Language یا SDL) ایجاد می‌شود، که یک زبان مستقل از فریم‌ورک و زبان برنامه‌نویسی است.
در واقع:

• تعریف ساختار داده با SDL:

اسکیما با استفاده از SDL، انواع داده‌ها، فیلدها، روابط و عملیات قابل انجام روی داده‌ها را تعریف می‌کند. این تعریف دقیق، به سرور GraphQL کمک می‌کند تا درخواست‌های کلاینت را به درستی پردازش کند.

• استقلال از فریم‌ورک و زبان برنامه‌نویسی:

یکی از ویژگی‌های برجسته اسکیما GraphQL، استقلال آن از فریم‌ورک‌ها و زبان‌های برنامه‌نویسی خاص است. این بدان معناست که اسکیما را می‌توان در هر محیطی که از GraphQL پشتیبانی می‌کند، استفاده کرد.
با این روش، اسکیما GraphQL نقش یک قرارداد میان کلاینت و سرور را ایفا می‌کند و تضمین می‌کند که هر دو طرف از ساختار داده‌ها و نحوه تعامل با آن‌ها آگاه هستند.

انواع (Types)

در GraphQL، انواع (Types) نقش حیاتی در تعریف ساختار داده‌ها ایفا می‌کنند. انواع اصلی GraphQL عبارتند از:

Scalar Types (انواع اسکالر):

این نوع‌ها مقادیر منفرد را نشان می‌دهند. مثل:

• Int: اعداد صحیح
• Float: اعداد اعشاری
• String: متن
• Boolean: مقادیر درست/نادرست
• ID : یک شناسه منحصر به فرد

Object Types (انواع آبجکت):

مجموعه‌ای از فیلدها را نشان می‌دهند، که هر فیلد می‌تواند نوع دیگری باشد.

Enum Types (انواع شمارشی):

مجموعه‌ای محدود از مقادیر ممکن را تعریف می‌کنند.

Input Types (انواع ورودی):

برای تعریف ساختار داده‌های ورودی در جهش‌ها (mutations) استفاده می‌شوند.

Union & Interface Types (انواع اتحادیه و واسط):

انواع اتحادیه به شما اجازه می‌دهند تا یک فیلد بتواند چندین نوع آبجکت مختلف را برگرداند.

Interface نوعی است که به آبجکت‌های مختلف این قابلیت را می‌دهد که فیلد هایی یکسان را داشته باشند

List & Non-Null Types (انواع لیست و غیر پوچ):

انواع لیست برای نمایش آرایه‌ای از مقادیر استفاده می‌شوند.

Non-null برای این منظور استفاده میشود که فیلد مورد نظر حتما باید دارای مقدار باشد و نمیتواند مقداری خالی داشته باشد.

این انواع با هم، انعطاف‌پذیری و قدرت بالایی را در تعریف ساختار داده‌ها در GraphQL فراهم می‌کنند.

کوئری‌ها (Query)

کوئری‌ها (Query) در GraphQL نقش کلیدی در بازیابی داده‌ها ایفا می‌کنند و ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارند که آن‌ها را از روش‌های سنتی مانند REST متمایز می‌کند:

امکان درخواست چندین منبع داده در یک Query:

یکی از قدرتمندترین ویژگی‌های GraphQL، توانایی درخواست داده‌ها از چندین منبع مختلف در یک کوئری واحد است. این امر باعث کاهش تعداد درخواست‌های شبکه و افزایش کارایی برنامه می‌شود.

استفاده از Arguments برای فیلتر کردن نتایج:

GraphQL به کلاینت‌ها امکان می‌دهد تا با استفاده از آرگومان‌ها (Arguments)، نتایج کوئری را فیلتر و محدود کنند. این امر باعث می‌شود که فقط داده‌های مورد نیاز دریافت شوند و از دریافت داده‌های اضافی جلوگیری شود.

قابلیت Aliasing برای تغییر نام فیلدها در پاسخ:

با استفاده از Aliasing، کلاینت‌ها می‌توانند نام فیلدهای دریافتی در پاسخ را تغییر دهند. این ویژگی زمانی مفید است که نیاز به دریافت چندین فیلد با نام‌های مشابه وجود دارد یا زمانی که می‌خواهیم نام فیلدها را برای خوانایی بیشتر تغییر دهیم.

جهش‌ها (Mutations)

جهش‌ها (Mutations) در GraphQL، عملیاتی هستند که برای تغییر داده‌ها در سمت سرور استفاده می‌شوند. این عملیات شامل ایجاد، به‌روزرسانی و حذف داده‌ها می‌شود و ویژگی‌های زیر را دارا هستند:

انجام عملیات تغییر داده (ایجاد، به‌روزرسانی، حذف):

Mutations به شما امکان می‌دهند تا داده‌ها را در پایگاه داده یا منابع دیگر تغییر دهید. این عملیات مشابه درخواست‌های POST، PUT و DELETE در REST هستند.

مشابه درخواست‌های POST, PUT, DELETE در REST:

در حالی که کوئری‌ها برای دریافت داده‌ها استفاده می‌شوند، جهش‌ها برای تغییر داده‌ها به کار می‌روند و نقش مشابهی با متدهای تغییر دهنده در REST دارند.

امکان دریافت داده‌های جدید بلافاصله پس از تغییر:

پس از اجرای یک جهش، می‌توانید بلافاصله داده‌های تغییر یافته یا داده‌های مرتبط را در همان درخواست دریافت کنید. این امر باعث کاهش تعداد درخواست‌های شبکه و بهبود کارایی می‌شود.

قابلیت بازگرداندن فیلدهای خاص پس از اجرا:

شما می‌توانید مشخص کنید که پس از اجرای جهش، چه فیلدهایی از داده‌های تغییر یافته یا داده‌های مرتبط باید در پاسخ بازگردانده شوند. این ویژگی به کلاینت امکان می‌دهد تا پس از تغییر داده‌ها وضعیت رابط کاربری را به روزرسانی کند.

Resolvers

Resolverها در GraphQL نقش کلیدی در پردازش و پاسخ‌دهی به درخواست‌های کاربران ایفا می‌کنند. به عبارت ساده، Resolverها توابعی هستند که مسئول دریافت داده‌های مورد نیاز برای هر بخش در اسکیما (schema) هستند. به‌طور دقیق‌تر:

مسئول پردازش و پاسخ‌دهی به Query، Mutation و Subscription:

وقتی یک کلاینت یک کوئری (Query)، جهش (Mutation) یا اشتراک (Subscription) ارسال می‌کند، سرور GraphQL باید داده‌های مورد نیاز را از منابع مختلف (مانند پایگاه‌های داده، APIهای خارجی یا فایل‌ها) بازیابی کند.
این کار توسط Resolverها انجام می‌شود. هر فیلد در اسکیما دارای یک Resolver مرتبط است که مسئول دریافت داده‌های آن فیلد است.
در واقع میتوان اینطور گفت که Resolverها، نقش واسط بین درخواست دریافتی از کاربر و دیتای پاسخ داده شده را بر عهده دارند.
به این ترتیب، Resolverها امکان انعطاف‌پذیری بالایی را در نحوه بازیابی و پردازش داده‌ها در GraphQL فراهم می‌کنند.

اشتراک‌ها (Subscriptions)

اشتراک‌ها (Subscriptions) در GraphQL ابزاری قدرتمند برای پیاده‌سازی به‌روزرسانی‌های بی‌درنگ (Real-time updates) در برنامه‌ها هستند. این قابلیت به کلاینت‌ها امکان می‌دهد تا به رویدادهای خاص در سرور گوش دهند و به محض وقوع آن‌ها، داده‌های جدید را دریافت کنند.
در اینجا به برخی از کاربردهای کلیدی اشتراک‌ها اشاره می‌کنیم:

دریافت به‌روزرسانی‌های بی‌درنگ:

اشتراک‌ها برای برنامه‌هایی مانند چت آنلاین، اعلان‌ها و به‌روزرسانی‌های زنده داده‌ها بسیار مفید هستند.

امکان فیلتر کردن رویدادها برای دریافت تغییرات خاص:

کلاینت‌ها می‌توانند با استفاده از فیلترها، فقط رویدادهایی را دریافت کنند که به آن‌ها مربوط می‌شوند.

یکپارچگی با Apollo Client و سایر کلاینت‌های GraphQL:

کتابخانه‌هایی مانند Apollo Client پشتیبانی کاملی از اشتراک‌ها دارند و پیاده‌سازی آن‌ها را در برنامه‌های کلاینت آسان می‌کنند.

استفاده از WebSockets برای ارتباط دائمی با سرور:

اشتراک‌ها معمولاً با استفاده از WebSockets پیاده‌سازی می‌شوند، که امکان برقراری ارتباط دائمی بین کلاینت و سرور را فراهم می‌کند.
اشتراک‌ها یک راه حل کارآمد برای پیاده‌سازی به‌روزرسانی‌های بی‌درنگ در برنامه‌های GraphQL هستند.

SQL و حرکت به سوی GraphQL

هنگام بحث در مورد SQL و انتقال به GraphQL، مهم است که رابطه بین این دو فناوری را درک کنیم. اگرچه GraphQL جایگزینی مستقیم برای پایگاه‌های داده SQL نیست، اما می‌تواند به طور موثر با آن‌ها کار کند.
در اینجا به نحوه تعامل GraphQL با پایگاه‌های داده SQL اشاره می‌کنیم:

امکان اتصال مستقیم GraphQL به دیتابیس‌های SQL:

GraphQL می‌تواند به طور موثر با پایگاه‌های داده SQL مانند MySQL، PostgreSQL و SQL Server کار کند. این کار معمولاً از طریق ایجاد لایه‌ای از Resolverها انجام می‌شود که کوئری‌های GraphQL را به کوئری‌های SQL ترجمه می‌کنند.
ابزارها و کتابخانه‌هایی وجود دارند که فرایند اتصال GraphQL به پایگاه‌های داده SQL را ساده می‌کنند. این ابزارها امکان تولید خودکار اسکیماهای GraphQL از اسکیماهای پایگاه داده و همچنین ترجمه خودکار کوئری‌های GraphQL به کوئری‌های SQL را فراهم می‌کنند.
به صورت کلی لایه‌ی GraphQL میتواند به عنوان یک لایه‌ی بین واسط کاربری و دیتابیس‌ها باشد و مدیریت و یک پارچه سازی دیتا را راحت‌تر کند.
نکات مهم:

• GraphQL یک زبان کوئری برای APIها است، در حالی که SQL یک زبان کوئری برای پایگاه‌های داده است.
• GraphQL و SQL می‌توانند در کنار هم استفاده شوند تا معماری داده‌ای قدرتمندی را ایجاد کنند.
• ابزار های متنوعی وجود دارند که می‌توانند ایجاد یک ارتباط موثر بین گراف کیو ال و پایگاه داده‌های SQL را انجام بدهند.

ابزارهای محبوب گراف کیو ال

ابزارهای محبوبی برای گراف‌کیو ال وجود دارند که به توسعه‌دهندگان در فرایند طراحی، توسعه و آزمایش APIهای GraphQL کمک می‌کنند. این ابزارها عبارتند از:

Apollo:

یک پلتفرم کامل برای ساخت و مدیریت APIهای GraphQL است. Apollo Client یکی از محبوب‌ترین کتابخانه‌های کلاینت GraphQL برای برنامه‌های جاوااسکریپت است.

Graphback:

ابزاری است که به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا به سرعت APIهای GraphQL را از پایگاه‌های داده موجود ایجاد کنند.

GraphiQL:

یک رابط کاربری درون مرورگر است که به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد کوئری‌های GraphQL را آزمایش و اجرا کنند.

GraphQL Playground:

ابزار دیگری برای کشف و آزمایش APIهای GraphQL با ویژگی‌های پیشرفته‌تر نسبت به GraphiQL است.

GraphQL Explorer:

ابزاری مفید برای کاوش و مستندسازی اسکیماهای GraphQL است.

مقایسه GraphQL و REST

تفاوت‌های اصلی بین GraphQL و REST عبارتند از:

روش درخواست داده:

REST از چندین نقطه پایانی (endpoints) برای بازیابی منابع مختلف استفاده می‌کند، در حالی که GraphQL از یک نقطه پایانی واحد با استفاده از کوئری‌ها (queries) برای دریافت داده‌ها استفاده می‌کند.
در REST، کلاینت معمولاً داده‌های اضافی یا کمتر از نیاز خود دریافت می‌کند، در حالی که GraphQL به کلاینت‌ها اجازه می‌دهد تا دقیقاً داده‌های مورد نیاز خود را درخواست کنند.

انعطاف‌پذیری:

GraphQL انعطاف پذیری بیشتری را برای توسعه دهندگان ارائه می دهد زیرا آنها می توانند داده ها را از چندین منبع در یک درخواست واحد درخواست کنند.
در REST ایجاد تغییر در ساختار داده ها معمولاً به ایجاد نسخه های جدید از API نیاز دارد.

نسخه‌سازی:

در REST، تغییرات اغلب منجر به نسخه‌های جدید API می‌شود.
در GraphQL، امکان تکامل تدریجی API بدون شکستن کلاینت‌های قدیمی وجود دارد.

کارایی:

GraphQL می‌تواند با کاهش حجم داده‌های منتقل شده و تعداد درخواست‌های رفت‌وبرگشتی، کارایی بیشتری را ارائه دهد.
REST در برخی موارد که ساختار داده پیچیده نیست و نیاز به انعطاف پذیری بالا در سمت کلاینت وجود ندارد همچنان میتواند بسیار کارآمد باشد.

مدیریت داده:

GraphQL به کلاینت ها امکان می دهد داده ها را دقیقاً همانطور که مورد نیاز است بازیابی کنند و از مشکلات «دریافت بیش از حد» و «دریافت کم» جلوگیری می‌کند.
REST به دلیل ساختار از پیش تعیین شده، در برخی موارد با محدودیت‌هایی در بازیابی داده مواجه می‌شود.

آیا GraphQL سریع‌تر از REST است؟

تعیین اینکه GraphQL سریع‌تر از REST است یا خیر، به عوامل مختلفی بستگی دارد و نمی‌توان یک پاسخ قطعی به این سوال داد. هر دو فناوری می‌توانند بسیار سریع باشند، اما در شرایط مختلف، عملکرد متفاوتی دارند.

دلایل این موضوع:

GraphQL و کاهش بار داده:

GraphQL به کلاینت اجازه می‌دهد تا دقیقاً داده‌های مورد نیاز خود را درخواست کند، بنابراین از دریافت داده‌های اضافی جلوگیری می‌کند. این امر می‌تواند منجر به کاهش بار داده‌های منتقل شده و افزایش سرعت برنامه شود، به‌ویژه در برنامه‌هایی که نیاز به دریافت داده‌های پیچیده و متنوع دارند.

REST و مزایای کشینگ:

REST از سازوکارهای کشینگ HTTP به خوبی پشتیبانی می‌کند، که می‌تواند منجر به افزایش سرعت پاسخ‌دهی به درخواست‌ها شود، به‌ویژه برای منابعی که به طور مکرر درخواست می‌شوند.

پیچیدگی درخواست‌ها:

در مواردی که حجم درخواست ها و نوع داده های دریافت شده بسیار پیچیده است، GraphQL کارایی بهتری از خود نشان میدهد.
در مواقعی هم که درخواست ها بسیار ساده هستند و ساختار مشخصی دارند، استفاده از REST همچنان بسیار پرکاربرد است.

نحوه پیاده‌سازی سرور:

عملکرد هر دو فناوری به نحوه پیاده‌سازی سرور بستگی دارد. یک سرور GraphQL یا REST بهینه‌سازی‌شده می‌تواند عملکرد بسیار خوبی را ارائه دهد.
به‌طور خلاصه، GraphQL و REST هر دو می‌توانند سریع باشند. انتخاب بین این دو فناوری باید بر اساس نیازهای خاص برنامه و شرایط پروژه انجام شود.

جمع‌بندی

GraphQL چه کاربردی دارد؟ این چیزیست که در این مقاله مرور کردیم و دانستیم این مفهوم، GraphQL یک زبان کوئری انعطاف‌پذیر است که به کلاینت‌ها امکان می‌دهد دقیقاً داده‌های مورد نیاز خود را از یک API درخواست کنند، برخلاف REST که نقاط پایانی ثابت دارد. این امر باعث کاهش بار داده‌های منتقل شده و افزایش کارایی می‌شود، به‌ویژه در برنامه‌های پیچیده با منابع داده متعدد. GraphQL از یک اسکیما برای تعریف ساختار داده‌ها استفاده می‌کند و ابزارهایی مانند Apollo و GraphiQL تجربه توسعه‌دهنده را بهبود می‌بخشند. در مقایسه با REST، GraphQL امکان تکامل API بدون نسخه‌سازی و ادغام داده‌ها از منابع مختلف را فراهم می‌کند. هرچند انتخاب بین GraphQL و REST به نیازهای خاص پروژه بستگی دارد، اما GraphQL با قابلیت‌های خود، گزینه‌ای قدرتمند برای مدیریت داده‌ها در برنامه‌های مدرن است.

سوالات متداول

آیا کاری هست که GraphQL نتواند انجام دهد؟

علی‌رغم مزایای فراوان، GraphQL در برخی زمینه‌ها محدودیت‌هایی دارد. یکی از این موارد، مدیریت فایل‌های باینری بزرگ مانند تصاویر و ویدئوها است. اگرچه GraphQL می‌تواند فراداده (metadata) این فایل‌ها را مدیریت کند، اما برای انتقال مستقیم خود فایل‌ها مناسب نیست و روش‌های سنتی مانند بارگذاری مستقیم از طریق HTTP یا استفاده از سرویس‌های ذخیره‌سازی ابری ترجیح داده می‌شوند. همچنین، GraphQL به دلیل ماهیت کوئری‌های پیچیده، ممکن است در برابر حملات پیچیده آسیب‌پذیرتر باشد و نیاز به تدابیر امنیتی خاصی برای جلوگیری از حملات Denial of Service یا کوئری‌های بسیار سنگین داشته باشد.

چرا GraphQL از محبوبیت بالایی برخوردار است؟

GraphQL به دلیل مزایای متعددی که نسبت به رویکردهای سنتی مانند REST ارائه می‌دهد، از محبوبیت بالایی برخوردار است. این زبان کوئری به کلاینت‌ها امکان می‌دهد دقیقاً داده‌های مورد نیاز خود را در یک درخواست واحد دریافت کنند، که منجر به کاهش بار داده و بهبود عملکرد می‌شود. GraphQL با ارائه یک اسکیما (Schema) قوی، توسعه‌دهندگان را قادر می‌سازد تا APIهایی با ساختار مشخص و قابل پیش‌بینی ایجاد کنند. علاوه بر این، ابزارهایی مانند GraphiQL و Apollo Client تجربه توسعه‌دهنده را بهبود می‌بخشند. GraphQL همچنین با ارائه امکان ادغام داده‌ها از منابع مختلف و تکامل تدریجی API، انعطاف‌پذیری بیشتری را در توسعه و نگهداری برنامه‌ها فراهم می‌کند. این ویژگی‌ها باعث شده تا GraphQL به یک انتخاب محبوب در میان توسعه‌دهندگان برنامه‌های وب و موبایل تبدیل شود.

آیا گراف کیو ال برای داده‌کاوی مفید است؟

GraphQL می‌تواند ابزار مفیدی برای داده‌کاوی باشد، به‌ویژه زمانی که نیاز به جمع‌آوری و فیلتر کردن داده‌ها از منابع مختلف وجود دارد. قابلیت‌های GraphQL در ارائه کوئری‌های دقیق و سفارشی، به تحلیلگران داده کمک می‌کند تا فقط اطلاعات مورد نیاز خود را استخراج کنند. این امر می‌تواند منجر به کاهش زمان و منابع مورد نیاز برای پیش‌پردازش داده‌ها شود. با این حال، GraphQL به تنهایی یک ابزار داده‌کاوی کامل نیست و معمولاً در کنار سایر ابزارها و تکنیک‌ها مانند الگوریتم‌های یادگیری ماشین و نرم‌افزارهای تحلیل داده استفاده می‌شود. لذا می‌توان اینطور برداشت کرد که graphql برای یادگیری ماشین نیز مفید است. به طور خلاصه، GraphQL می‌تواند به عنوان یک لایه دسترسی به داده قدرتمند برای تسهیل فرایند استخراج و آماده‌سازی داده‌ها در پروژه‌های داده‌کاوی عمل کند.

فریمورک‌های گراف کیو ال چیست؟

فریمورک‌های GraphQL ابزارهایی هستند که به توسعه‌دهندگان کمک می‌کنند تا پیاده‌سازی و مدیریت APIهای GraphQL را ساده‌تر و سریع‌تر انجام دهند. این فریمورک‌ها امکانات متعددی مانند مدیریت درخواست‌ها، اعتبارسنجی و اتصال به دیتابیس‌ها را فراهم می‌کنند و به‌طور قابل توجهی زمان توسعه را کاهش می‌دهند. از جمله معروف‌ترین فریمورک‌ها می‌توان به Apollo Server و GraphQL.js اشاره کرد که هرکدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. Apollo Server برای ساخت APIهای مقیاس‌پذیر و قدرتمند طراحی شده است، در حالی که GraphQL.js کتابخانه‌ای است که امکانات پایه‌ای GraphQL را برای Node.js فراهم می‌کند. همچنین فریمورک‌هایی مانند Prisma و Hasura می‌توانند به‌طور خودکار بخش‌های پیچیده‌ای از دیتابیس‌ها را با GraphQL متصل کنند و توسعه‌دهندگان را از نوشتن کدهای پیچیده بی‌نیاز کنند.