GraphQL vs REST：为你的API选择正确的方法 | API 101 专栏 | 支流科技

关键要点

架构理念： REST是以资源为中心的，具有多个端点，而GraphQL是一种用于API的查询语言，具有单个端点，允许客户端决定数据需求。
数据获取效率： GraphQL通过在单个查询中使客户端能够请求精确数据来解决过度获取和不足获取问题，减少网络调用。REST通常需要多个请求来获取相关数据。
模式和类型系统： GraphQL具有内置的强类型模式，充当契约，增强可发现性和验证。REST依赖OpenAPI等外部标准实现类似功能。
客户端灵活性与服务器控制： GraphQL为客户端提供更多对数据形状的控制；REST通过预定义端点和响应为服务器提供更多控制。
用例对齐： REST适合简单资源暴露并充分利用HTTP缓存。GraphQL非常适合复杂数据、移动应用、快速前端迭代和微服务聚合。
混合方法是可行的： 许多项目受益于将GraphQL用于聚合与REST用于后端服务的组合。

简介

在API开发动态格局中，在讨论构建健壮且可扩展的Web服务时，两种架构风格始终出现：REST（表述性状态转移）和GraphQL。两者都已证明是有效的，但它们在数据获取和API设计方面遵循根本不同的原则。它们之间的选择可以显著影响项目的性能、灵活性、开发者体验和整体系统架构。这篇来自API7.ai视角的文章旨在揭开REST和GraphQL之间差异的神秘面纱，探索各自的优缺点，并提供一个实用框架，根据你的特定项目需求、团队专业知识和运营基础设施做出明智的决策。

什么是REST和GraphQL API？

API开发的世界很大程度上受到用于设计和实现的架构风格的塑造。最普遍的是**REST和GraphQL**。理解它们的核心差异是为项目选择合适工具的第一步。

REST是一种架构风格，遵循一组用于构建分布式系统的约束，最常见的是Web服务。它围绕资源的概念构建，这些资源本质上是任何可识别的信息或功能片段。客户端通过请求或操作这些资源与服务器交互，使用标准的**HTTP方法（如GET、POST、PUT、DELETE）指向特定的端点（URI）。每个REST端点通常代表一个不同的资源或资源集合，响应通常以JSON**或XML等格式交付。如graphapi.com等资源所强调的，由于其简单性和与HTTP协议的契合，REST是一种长期存在且流行的构建Web服务或API的架构风格。

GraphQL则是一种用于API的查询语言，以及使用你为数据定义的类型系统执行这些查询的服务器端运行时。由Facebook（现Meta）开发并于2015年开源，GraphQL提供了一种不同的范式。与为不同资源使用多个端点不同，GraphQL API通常暴露单个端点，客户端在其中发送结构化查询，精确概述所需的数据字段及其关系。这种客户端驱动的方法允许获取确切需要的数据，不多不少，通常在单个请求中完成。GraphQL提供了更大的灵活性，特别是对于复杂的数据获取操作和客户端具有多样数据需求的场景。

根本差异在于它们的方法：REST以端点为中心，为不同资源和操作定义不同的URL，而GraphQL以查询为中心，使用模式和单个端点来满足灵活的客户端请求。

为什么GraphQL vs REST的争论很重要：解释关键差异

关于**GraphQL vs REST**的持续讨论不仅仅是关于技术偏好；它是关于理解深刻影响API设计、客户端开发工作流和整体系统架构的基本哲学差异。每种方法都提供明显的优缺点，做出明智的选择对项目成功、可扩展性和可维护性至关重要。

1%% GraphQL vs REST：一个请求，两条路径
2sequenceDiagram
3    actor Client
4    participant REST as REST端点
5    participant GraphQL as GraphQL网关
6    participant DB as 数据存储
7
8    rect rgb(220,240,255)
9        note left of REST: REST
10        Client->>REST: GET /users/42
11        REST->>DB: 获取用户
12        REST-->>Client: {id, name, email, ...}
13        Client->>REST: GET /users/42/posts
14        REST->>DB: 获取帖子
15        REST-->>Client: [{id, title}, ...]
16    end
17
18    rect rgb(255,240,220)
19        note left of GraphQL: GraphQL
20        Client->>GraphQL: POST /graphql { user(id:42) { name posts { title } } }
21        GraphQL->>DB: JOIN查询
22        GraphQL-->>Client: { "user": { "name": "Ada", "posts": [...] } }
23    end

驱动决策的关键差异：

数据获取范式：
- REST： 依赖于具有多个端点的资源导向模型。要检索相关数据（例如获取订单然后获取其项目），客户端可能需要进行几个顺序HTTP请求（通常被称为"N+1问题"）。例如，要获取用户及其帖子，你可能首先查询/users/{userId}，然后查询/users/{userId}/posts。如果不仔细管理，这可能导致低效的数据检索。
- GraphQL： 允许客户端在单个、结构化的查询中精确请求所需的数据。客户端可以指定嵌套数据需求，使其能够一次性获取订单、其项目和关联产品详情。这显著减少了网络往返次数，最小化延迟并提高性能，特别是对于复杂的数据图。
端点结构：
- REST： 特征是具有众多端点，每个端点通常代表特定资源或资源集合（例如/users、/users/{id}、/posts、/posts/{id}/comments）。这种结构使资源易于通过其URL发现。
- GraphQL： 通常暴露单个端点（例如/graphql），处理所有类型的请求：查询（用于读取数据）、变更（用于写入数据）和订阅（用于实时数据更新）。操作性质和特定数据在查询负载本身中定义。
过度获取和不足获取：
- REST： 本质上容易受到这两个问题的影响。
  - 过度获取发生在端点返回的数据多于客户端所需时（例如当客户端只需要名称时获取用户的完整个人资料）。
  - 不足获取发生在端点返回的数据不足时，迫使客户端进行额外请求，如N+1问题中所见。
- GraphQL： 设计上解决了这些问题。客户端精确指定所需字段，消除过度获取。通过允许嵌套查询获取相关数据的能力缓解了不足获取，并显著减少了客户端-服务器交互的数量。
模式和类型系统：
- REST： 虽然**OpenAPI（前身为Swagger）**等标准可以定义模式并提供文档，但这些通常是外部规范，而非API操作契约的内在部分。执行依赖于符合规范。
- GraphQL： 围绕强类型模式构建。此模式充当客户端和服务器之间的明确契约，定义可能的查询、返回的数据类型以及该数据的结构。此模式是GraphQL的核心，提供强大的验证并启用强大的开发者工具。
客户端控制与服务器控制：
- REST： 服务器决定每个端点返回的数据结构和数量。客户端消费服务器提供的内容。
- GraphQL： 客户端具有显著更多控制，精确指定所需数据及其形状。这种灵活性赋予客户端开发人员权力，但需要仔细的服务器端实施来管理查询复杂性和性能。
API演进和版本控制：
- REST： API演进通常通过版本控制管理（例如/v1/users、/v2/users）。修改或弃用字段/端点需要仔细规划以避免破坏现有客户端。
- GraphQL： 可以更优雅地演进。可以向模式添加新字段而不会破坏不请求它们的现有客户端。字段也可以在模式中标记为已弃用，为客户端迁移提供明确信号，促进更平滑的无版本演进。

评估你的需求：何时选择GraphQL或REST

为API项目选择采用GraphQL还是REST高度依赖于上下文。两种架构风格在构建健壮且可扩展的Web服务方面都证明是有效的，但它们提供不同的优缺点，使一种方法比另一种更适合，具体取决于特定项目需求、团队专业知识和基础设施考虑因素。理解每种方法何时表现出色是做出符合项目独特需求和长期目标的明智架构选择的关键。

何时REST可能是更好的选择：

简单资源暴露和CRUD操作： 对于主要暴露对明确定义的不同资源的简单创建、读取、更新和删除（CRUD）操作且它们之间关系有限且简单的API，REST的资源导向模型和广泛的工具支持可以非常有效且更容易初始实现。例如，管理不涉及复杂关系获取的简单用户资料或产品目录的API可能非常适合REST。当其领域模型简单且交互很大程度上彼此独立时，其固有的简单性通常是一个优势。
利用现有基础设施和专业知识： 如果你的组织已经拥有成熟的RESTful API生态系统、在REST特定工具（例如监控解决方案、安全扫描工具、客户端库）上投入了大量资金、建立了最佳实践，并且如果你的开发团队在RESTful原则方面拥有深厚而广泛的专业知识，那么继续使用REST用于新的互补服务可能更务实和成本效益高。这种方法避免了引入新范式的开销，可能需要广泛的再培训或专业招聘，并最大化现有投资的回报。
有效利用HTTP缓存： 对于主要读取量大且响应是静态或不经常更改的API，REST与HTTP完善的缓存机制的自然契合可以提供显著的性能优势。浏览器、中间代理和内容交付网络（CDN）可以根据标准HTTP缓存标头（例如Cache-Control、ETag、Last-Modified）有效缓存RESTful GET响应，减少服务器负载并改善客户端延迟，而无需超出标准HTTP实践的自定义实现。
面向最广泛消费者覆盖的公共API： REST的熟悉度和普遍采用意味着行业中的大量开发人员已经习惯于消费REST API。对于面向外部开发人员的广泛采用的公共API，这些开发人员可能并非专门深入特定API技术，REST的广泛理解可能是一个显著优势，由于既定惯例而降低准入门槛并加速更广泛受众的集成。
严格遵守HTTP语义： 如果你的设计理念强制要求严格遵守HTTP语义——例如充分利用HTTP状态代码频谱（例如200 OK、201 Created、400 Bad Request、404 Not Found）以获取不同的操作结果，或确保特定HTTP动词准确表示对资源的预期操作——REST与这些原则自然契合，使API的行为基于标准Web惯例更加可预测。

何时GraphQL可能是更好的选择：

复杂数据关系和嵌套数据需求： 当你的数据模型涉及深度嵌套结构或互连实体（例如获取客户、其历史订单以及这些订单中项目的详情）时，GraphQL表现出色。它允许客户端在单个精确定义的查询中高效获取所有必需数据，从而规避RESTful架构中常见的"N+1问题"并显著减少网络延迟。例如，社交媒体源可能需要获取用户资料、他们的帖子以及每个帖子的点赞，所有这些都在一个GraphQL查询中，展示了其在高效聚合相关数据方面的强大功能。
移动应用和前端重量级工作负载： 对于移动应用或单页应用（SPA），需要高效获取特定数据以渲染具有最少网络请求的复杂用户界面，GraphQL请求确切所需数据的能力是一个显著优势。它使前端团队能够优化数据加载、改善应用性能并增强整体用户体验，而无需为新的数据需求或响应结构更改进行持续的后端干预。
快速前端迭代和灵活性： GraphQL的模式优先方法和灵活的查询能力使前端团队能够在UI功能和数据需求上快速迭代。他们可以根据需要获取新数据字段或探索不同数据组合，而无需更改后端API端点或响应结构。这种敏捷性显著加速前端开发周期并减少对后端团队时间线的依赖，促进更敏捷的开发过程。
微服务聚合和API网关层： GraphQL可以作为非常有效的API网关或聚合层，特别是在微服务架构中。使用Apollo Federation等模式，单个GraphQL端点可以编排跨多个底层微服务的查询，整合其数据并向客户端呈现统一、一致的API。这显著简化了客户端与分布式后端的交互，抽象了聚合来自不同服务的数据的复杂性，并减少了直接客户端-微服务交互的数量。
强调强类型模式和可发现性： 如果构建具有强大的服务器定义类型系统的API是确保数据完整性、提供自文档功能和启用强大开发者工具（如自动完成、代码生成和健壮验证）的优先事项，GraphQL的模式优先方法非常有益。模式是GraphQL结构的核心，为数据需求提供关键上下文，并通过增强的可发现性和早期错误检测推动开发者信心和生产力。

考虑混合方法：

认识到混合模型通常也是可行和实用的解决方案也很重要，特别是在大型或演进系统中。许多组织利用GraphQL作为其微服务的API网关或聚合层，同时保留RESTful端点用于暴露更简单、以资源为中心的数据或具有更适合REST的特定部署约束的后端微服务。这种混合方法使团队能够利用两种架构风格各自的优势，为特定用例进行优化。采用混合模型——将GraphQL用于复杂关系，将REST用于更简单的CRUD操作——可以有效平衡架构复杂性和性能需求，提供两全其美。最佳选择最终取决于项目的具体需求、数据的性质、团队的技能组合以及组织的长期API战略。

REST vs GraphQL：技术考量深度解析

为API项目选择采用REST还是GraphQL的决策涉及对其技术细微差别的透彻理解。这些差异涵盖数据获取机制、端点结构、性能影响以及API演进和版本控制的策略。认识到这些技术差异对于做出符合项目独特需求和期望权衡的明智架构选择至关重要。

数据获取机制

REST： REST在资源导向模型上运行，每个不同资源或资源集合通常有其自己的专用端点（URI）。要检索相关数据——例如order资源及其关联的order_items——客户端可能需要进行多个顺序请求。典型序列可能涉及从/orders/{orderId}请求订单，然后从其/orders/{orderId}/items请求其项目，并可能为每个检索到的项目进一步请求产品详情。这种模式很容易导致"N+1问题"，即获取项目列表会导致N个额外请求仅用于每个项目的详情。这可能显著增加网络延迟并对服务器资源造成相当大的负担，因为存在大量单个请求。
GraphQL： GraphQL通过允许客户端在单个、结构化的查询中精确请求所需数据来革新数据获取。客户端可以在查询本身内直接指定嵌套数据需求。例如，可以制定单个GraphQL查询以同时获取订单、其关联的行项目以及每个项目的相关产品详情。此能力大幅减少了所需的网络往返次数，最小化延迟，并确保客户端仅收到他们明确请求的数据，从而有效消除过度获取（接收超过所需数据）和不足获取（需要多个请求获取所有必需数据）。GraphQL在数据检索方面的灵活性对于具有复杂数据需求和演进需求的应用特别有益，实现更高效的数据传输。

端点结构和操作

REST： 采用以资源为中心的架构，为每个资源及其关联操作提供不同端点。示例包括：
- GET /users用于列出所有用户。
- GET /users/{userId}用于检索特定用户。
- POST /users用于创建新用户。
- PUT /users/{userId}用于更新特定用户。
- DELETE /users/{userId}用于删除用户。这种结构对于熟悉基本HTTP协议和标准Web资源模式的客户端开发人员来说通常很直观，使其相对容易发现和使用。
GraphQL： 通常暴露单个端点（通常/graphql），处理所有操作。客户端向此单个端点发送查询（用于读取数据）、变更（用于写入数据）和订阅（用于实时数据更新）。操作类型和正在请求的特定数据在GraphQL查询语言本身中定义，而非通过单独的URL或不同的HTTP动词。这种整合可以简化API端点管理和客户端配置，向API呈现统一界面。

过度获取和不足获取

REST： 本质上容易受到过度获取和不足获取的影响。
- 过度获取： 端点可能为资源返回全面的字段集，即使客户端应用只需要该数据的子集（例如，API可能返回用户的完整个人资料，包括地址、电话号码和就业历史，而客户端应用仅需要用户的名称和电子邮件进行显示）。这导致客户端和服务器端的带宽浪费和处理增加。
- 不足获取： 相反，端点可能不返回足够的相关数据，需要客户端进行额外请求以获取必要信息，导致先前提到的"N+1问题"并增加延迟。
GraphQL： 专门设计用于解决这些问题。客户端在其查询中精确定义所需的确切字段。然后服务器有义务仅响应该请求的数据，通过赋予客户端精确塑造响应的能力有效消除过度获取。通过允许嵌套查询，GraphQL还预先解决了不足获取，使客户端能够在单个往返中高效检索相关数据，显著改善性能，特别是在移动或高延迟环境中。

模式和类型系统

REST： 虽然OpenAPI（前身为Swagger）等标准被广泛用于定义REST API模式并提供丰富文档，但这些模式通常被视为API操作契约的补充。基本契约主要由端点、HTTP方法和记录良好的请求/响应负载结构定义，有时在没有外部验证工具或自定义服务器端检查的情况下执行起来不够严格。
GraphQL： 具有强类型模式，这对其实现至关重要，并充当客户端和服务器之间的核心契约。此模式定义所有可能的查询、变更、订阅以及可返回的精确数据类型。这种内置的、服务器定义的模式既充当全面的文档又充当严格的验证机制，提供驱动客户端开发、启用强大开发者工具（如自动完成和验证）并确保数据完整性的健壮契约。模式是GraphQL结构的核心，为数据需求提供关键上下文，并通过增强的可发现性和早期错误检测培养开发者信心和生产力。

客户端控制和API演进

REST： 服务器传统上决定每个端点返回的数据结构和数量。对端点响应的更改（例如添加新字段、修改现有字段）如果不通过严格版本控制策略（例如使用URI版本控制如/v1/users与/v2/users）管理，可能会潜在地破坏现有客户端。弃用或删除字段/端点需要仔细规划、广泛沟通，通常需要双版本支持期以避免破坏客户端。
GraphQL： 赋予客户端对所获取数据的更大控制，带来更灵活的API演进。服务器模式可以更优雅地更新。可以向类型添加新字段而不会破坏不请求它们的现有客户端。此外，字段可以在模式中标记为已弃用，为客户端提供明确信号以计划迁移远离使用这些字段，促进比传统REST版本控制策略更平滑的演进路径，后者可能更具破坏性。

缓存

REST： 显著受益于HTTP完善且广泛支持的缓存机制。对GET请求的响应可以被浏览器、中间代理和内容交付网络（CDN）基于标准HTTP缓存标头（例如Cache-Control、ETag、Last-Modified）有效缓存。这可以为读取量大的API提供显著的性能改进，而无需超出标准HTTP实践的自定义实现。
GraphQL： 缓存通常更复杂。由于大多数操作通常通过POST请求路由到单个端点，标准HTTP缓存机制效果较差。缓存策略通常在客户端库级别（例如使用Apollo Client或Relay中的规范化缓存）或通过可以解析GraphQL查询以识别可缓存数据的专业服务器端解决方案实现。这需要与REST通常看到的直接实施不同的缓存方法，并且可能需要更复杂的客户端或网关级解决方案来实现类似的好处。

透彻理解这些技术差异对于做出明智的决策至关重要，因为它们直接影响开发工作流、性能特征、API随时间演进的能力以及API项目的整体可维护性。

评估你的需求：何时选择GraphQL或REST

为API项目选择采用GraphQL还是REST的决策高度依赖于上下文。两种架构风格在构建健壮且可扩展的Web服务方面都证明是有效的，但它们提供不同的优缺点，使一种方法比另一种更适合，具体取决于特定项目需求、团队专业知识和基础设施考虑因素。理解每种方法何时表现出色是做出符合项目独特需求和长期目标的明智架构选择的关键。

何时REST可能是更好的选择

简单资源暴露和CRUD操作： 对于主要暴露对明确定义的不同资源的简单创建、读取、更新和删除（CRUD）操作且它们之间关系有限且简单的API，REST的资源导向模型和广泛的工具支持可以非常有效且更容易初始实现。例如，管理不涉及复杂关系获取的简单用户资料或产品目录的API可能非常适合REST。当其领域模型简单且交互很大程度上彼此独立时，其固有的简单性通常是一个优势。
利用现有基础设施和专业知识： 如果你的组织已经拥有成熟的RESTful API生态系统、在REST特定工具（例如监控解决方案、安全扫描工具、客户端库）上投入了大量资金、建立了最佳实践，并且如果你的开发团队在RESTful原则方面拥有深厚而广泛的专业知识，那么继续使用REST用于新的互补服务可能更务实和成本效益高。这种方法避免了引入新范式的开销，可能需要广泛的再培训或专业招聘，并最大化现有投资的回报。
有效利用HTTP缓存： 对于主要读取量大且响应是静态或不经常更改的API，REST与HTTP完善的缓存机制的自然契合可以提供显著的性能优势。浏览器、中间代理和内容交付网络（CDN）可以根据标准HTTP缓存标头（例如Cache-Control、ETag、Last-Modified）有效缓存RESTful GET响应，减少服务器负载并改善客户端延迟，而无需超出标准HTTP实践的自定义实现。
面向最广泛消费者覆盖的公共API： REST的熟悉度和普遍采用意味着行业中的大量开发人员已经习惯于消费REST API。对于面向外部开发人员的广泛采用的公共API，这些开发人员可能并非专门深入特定API技术，REST的广泛理解可能是一个显著优势，由于既定惯例而降低准入门槛并加速更广泛受众的集成。
严格遵守HTTP语义： 如果你的设计理念强制要求严格遵守HTTP语义——例如充分利用HTTP状态代码频谱以获取不同的操作结果，或确保特定HTTP动词准确表示对资源的预期操作——REST与这些原则自然契合，使API的行为基于标准Web惯例更加可预测。

何时GraphQL可能是更好的选择

复杂数据关系和嵌套数据需求： 当你的数据模型涉及深度嵌套结构或互连实体（例如获取客户、其历史订单以及这些订单中项目的详情）时，GraphQL表现出色。它允许客户端在单个精确定义的查询中高效获取所有必需数据，从而规避RESTful架构中常见的"N+1问题"并显著减少网络延迟。例如，社交媒体源可能需要获取用户资料、他们的帖子以及每个帖子的点赞，所有这些都在一个GraphQL查询中，展示了其在高效聚合相关数据方面的强大功能。
移动应用和前端重量级工作负载： 对于移动应用或单页应用（SPA），需要高效获取特定数据以渲染具有最少网络请求的复杂用户界面，GraphQL请求确切所需数据的能力是一个显著优势。它使前端团队能够优化数据加载、改善应用性能并增强整体用户体验，而无需为新的数据需求或响应结构更改进行持续的后端干预。
快速前端迭代和灵活性： GraphQL的模式优先方法和灵活的查询能力使前端团队能够在UI功能和数据需求上快速迭代。他们可以根据需要获取新数据字段或探索不同数据组合，而无需更改后端API端点或响应结构。这种敏捷性显著加速前端开发周期并减少对后端团队时间线的依赖，促进更敏捷的开发过程。
微服务聚合和API网关层： GraphQL可以作为非常有效的API网关或聚合层，特别是在微服务架构中。使用Apollo Federation等模式，单个GraphQL端点可以编排跨多个底层微服务的查询，整合其数据并向客户端呈现统一、一致的API。这显著简化了客户端与分布式后端的交互，抽象了聚合来自不同服务的数据的复杂性，并减少了直接客户端-微服务交互的数量。
强调强类型模式和可发现性： 如果构建具有强大的服务器定义类型系统的API是确保数据完整性、提供自文档功能和启用强大开发者工具（如自动完成、代码生成和健壮验证）的优先事项，GraphQL的模式优先方法非常有益。模式是GraphQL结构的核心，为数据需求提供关键上下文，并通过增强的可发现性和早期错误检测推动开发者信心和生产力。

考虑混合方法

结语：明智选择以确保API成功

GraphQL和REST之间的决策是API开发中的关键决策，每种方法都提供明显的优势和技术权衡，显著影响项目成果。REST凭借其资源导向模型、广泛采用以及与HTTP语义和缓存机制的强大契合，对于更简单的API、暴露明确定义资源的API以及广泛消费者熟悉度和现有基础设施是关键考虑因素的场景来说仍然是绝佳选择。其直接的结构和对HTTP方法的清晰使用使其对广泛的开发人员具有高度可发现性和可访问性。

相反，GraphQL在需要灵活性、数据获取效率和快速迭代的场景中表现出色，特别是对于处理复杂数据模型、具有多样数据需求的移动客户端以及需要聚合的微服务架构。其通过允许客户端指定精确数据需求来消除过度获取和不足获取的能力、其强大的内置强类型模式，以及其更灵活的演进路径为现代数据密集型应用提供了显著优势。GraphQL以模式为中心的设计是增强生产力和数据完整性的强大优势。

最终，理解项目的具体需求——无论是资源管理的简单性、数据关系的复杂性、前端灵活性的需求，还是利用现有基础设施的战略优势——对于做出正确选择至关重要。混合方法也很实用且越来越普遍，允许跨系统不同部分进行灵活性和优化。通过仔细评估这些技术考量并将其与项目目标对齐，你可以选择最能定位API成功、确保最佳性能、长期可维护性和积极开发者体验的架构风格。