インターフェース定義言語から学ぶモダンなWeb API方式: REST, GraphQL, gRPC
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インターフェース定義言語(IDL)に注目しながらREST, GraphQL, gRPCの基本を学ぼう!
![lagénorhynque?カマイルカ
(defprofile lagénorhynque
:id @lagenorhynque
:reading "/la?en????k/"
:aliases ["カマイルカ" "?"]
:languages [Java Clojure Haskell Python
日本語 English fran?ais русский]
:interests [プログラミング 語学/言語学 数学
法/政治 財務/会計]
:job-roles [エンジニアリングマネージャー
ソフトウェアアーキテクト]
:motto "楽しく楽にクールにスマートに"
2](https://image.slidesharecdn.com/learning-modern-web-api-styles-from-idl-240205093513-c5f37b24/85/Web-API-REST-GraphQL-gRPC-2-320.jpg)
![スキーマ駆動開発(サーバサイド)の基本的な流れ
1. APIの構想/方式設計
2. APIスキーマの(初期)設計
アウトプット: IDLファイル
3. [optional] プロジェクト/コードの自動生成
アウトプット: プロジェクトテンプレート/スタ
ブ/型定義コード
利用言語/ライブラリ/ツールに大きく依存する
4. APIサーバ実装/テスト? APIスキーマの拡張/修正
9](https://image.slidesharecdn.com/learning-modern-web-api-styles-from-idl-240205093513-c5f37b24/85/Web-API-REST-GraphQL-gRPC-9-320.jpg)
![[REST] データモデル(エンティティ)の定義例
components > schemas > Book: Book データ
のJSON仕様(cf. )
components:
schemas:
Book:
title: Book
type: object
properties:
id:
type: integer
description: 書籍ID
minimum: 0
readOnly: true
title:
type: string
description: 書名
# ...(以下略)...
JSON Schema
21](https://image.slidesharecdn.com/learning-modern-web-api-styles-from-idl-240205093513-c5f37b24/85/Web-API-REST-GraphQL-gRPC-21-320.jpg)
![[REST] 参照系操作の定義例
paths > /books > get: パス/books に対する
GETリクエスト
paths:
/books:
get:
tags:
- book_catalog
summary: 書籍の一覧取得
operationId: get-books
description: 検索条件を満たす書籍をカタログから取得する。
23](https://image.slidesharecdn.com/learning-modern-web-api-styles-from-idl-240205093513-c5f37b24/85/Web-API-REST-GraphQL-gRPC-23-320.jpg)
![[REST] 更新系操作の定義例
paths > /books > post: パス/books に対す
るPOSTリクエスト
paths:
/books:
post:
tags:
- book_catalog
summary: 書籍の追加
operationId: post-books
description: 書籍をカタログに追加する。
26](https://image.slidesharecdn.com/learning-modern-web-api-styles-from-idl-240205093513-c5f37b24/85/Web-API-REST-GraphQL-gRPC-26-320.jpg)
![[GraphQL] データモデル(エンティティ)の定義例
Bookデータのオブジェクト型定義
T! はNon-Null型(ただのT はnullable型)
"""書籍"""
type Book {
"""書籍ID"""
id: ID!
"""書名"""
title: String!
"""著者"""
author: String!
"""出版社"""
publisher: String!
"""出版年月日"""
# ...(中略)...
"""レビューの集計結果"""
reviewSummary: ReviewSummary!
}
29](https://image.slidesharecdn.com/learning-modern-web-api-styles-from-idl-240205093513-c5f37b24/85/Web-API-REST-GraphQL-gRPC-29-320.jpg)
![ReviewSummary, Reviewデータのオブジェクト型
定義
[T] はList型([T!], [T]!, [T!]! もある)
"""レビューの集計結果"""
type ReviewSummary {
"""平均ランク"""
averageRank: Float
"""リスト"""
reviews: [Review!]!
}
"""レビュー"""
type Review {
"""ランク (星の数1?5)"""
rank: Int
"""コメント"""
comment: String
}
30](https://image.slidesharecdn.com/learning-modern-web-api-styles-from-idl-240205093513-c5f37b24/85/Web-API-REST-GraphQL-gRPC-30-320.jpg)
![[GraphQL] 参照系操作の定義例
booksInCatalogクエリ(Query型フィールド)の定義
type Query {
"""カタログの書籍の一覧取得"""
booksInCatalog(
"""書名 (部分一致)"""
title: String
"""著者 (部分一致)"""
author: String
"""出版社 (部分一致)"""
publisher: String
"""出版年月日 (始点)"""
publishedOnFrom: Date
"""出版年月日 (終点)"""
publishedOnTo: Date
): [Book!]!
}
31](https://image.slidesharecdn.com/learning-modern-web-api-styles-from-idl-240205093513-c5f37b24/85/Web-API-REST-GraphQL-gRPC-31-320.jpg)
![[GraphQL] 更新系操作の定義例
addBookToCatalogミューテーション(Mutation型
フィールド)の定義
type Mutation {
"""カタログへの書籍の追加"""
addBookToCatalog(
"""追加内容"""
input: AddBookToCatalogInput!
): AddBookToCatalogPayload
}
32](https://image.slidesharecdn.com/learning-modern-web-api-styles-from-idl-240205093513-c5f37b24/85/Web-API-REST-GraphQL-gRPC-32-320.jpg)
![[gRPC] データモデル(エンティティ)の定義例
Bookデータのメッセージ型定義
= の右辺のフィールド番号でフィールドが識別さ
れる(ユニークに保ち、再利用しない)
// 書籍
message Book {
// 書籍ID
int32 id = 1;
// 書名
string title = 2;
// 著者
string author = 3;
// 出版社
string publisher = 4;
// 出版年月日
/* ...(中略)... */
// レビューの集計結果
ReviewSummary review_summary = 9;
}
34](https://image.slidesharecdn.com/learning-modern-web-api-styles-from-idl-240205093513-c5f37b24/85/Web-API-REST-GraphQL-gRPC-34-320.jpg)
![[gRPC] 参照系操作の定義例
BiblogApiサービスのListBooksInCatalogメソッド
の定義
// 書籍管理サービス"Biblog"のgRPC API
service BiblogApi {
// 書籍を一覧取得する
rpc ListBooksInCatalog(ListBooksInCatalogRequest) returns (
ListBooksInCatalogResponse);
}
36](https://image.slidesharecdn.com/learning-modern-web-api-styles-from-idl-240205093513-c5f37b24/85/Web-API-REST-GraphQL-gRPC-36-320.jpg)
![[gRPC] 更新系操作の定義例
BiblogApiサービスのAddBookToCatalogメソッド
の定義
// 書籍管理サービス"Biblog"のgRPC API
service BiblogApi {
// 書籍を追加する
rpc AddBookToCatalog(AddBookToCatalogRequest) returns (AddB
ookToCatalogResponse);
}
38](https://image.slidesharecdn.com/learning-modern-web-api-styles-from-idl-240205093513-c5f37b24/85/Web-API-REST-GraphQL-gRPC-38-320.jpg)
インターフェース定義言語から学ぶモダンなWeb API方式: REST, GraphQL, gRPC
- 2. lagénorhynque?カマイルカ (defprofile lagénorhynque :id @lagenorhynque :reading "/la?en????k/" :aliases ["カマイルカ" "?"] :languages [Java Clojure Haskell Python 日本語 English fran?ais русский] :interests [プログラミング 語学/言語学 数学 法/政治 財務/会計] :job-roles [エンジニアリングマネージャー ソフトウェアアーキテクト] :motto "楽しく楽にクールにスマートに" 2
- 5. 発表: at (2022-06-24) JavaからScala、そしてClojureへ: 実務で活きる 関数型プログラミング 【タガヤスその26】初心者歓迎！関数型プログラ ミングって何だろう？ 5
- 6. Table of Contents 1. Web APIのスキーマ駆動開発 2. 現代の主要なWeb API方式 3. REST/GraphQL/gRPCのIDL 6
- 8. スキーマ駆動開発(schema-driven development) Web APIのサーバとクライアントの間の「契約」で あるスキーマ(schema)を先行して定義し、それを 起点に実装を進める開発スタイル スキーマはインターフェース定義言語(inteface definition/description language; IDL)で記述する 認識齟齬/不整合を避けて効率的に開発できる コード/ドキュメント生成などの応用もしやすい a.k.a. スキーマファースト開発(schema-first development) 8
- 9. スキーマ駆動開発(サーバサイド)の基本的な流れ 1. APIの構想/方式設計 2. APIスキーマの(初期)設計 アウトプット: IDLファイル 3. [optional] プロジェクト/コードの自動生成 アウトプット: プロジェクトテンプレート/スタ ブ/型定義コード 利用言語/ライブラリ/ツールに大きく依存する 4. APIサーバ実装/テスト? APIスキーマの拡張/修正 9
- 10. 2. 現代の主要なWeb API方式 REST, GraphQL, gRPC 10
- 11. REST schema definition SDL (IDL) data format (text), etc. (text), etc. (binary) notes (tools) query language (compiler) HTTP/2 GraphQL gRPC OpenAPI Specification GraphQL Protocol Buffers JSON JSON Protocol Buffer wire format Swagger protoc 11
- 12. REST (representational state transfer) 本質: プロトコルに寄り添ったWeb APIの設計 パターン 具体的な形式は設計者によって揺れが大きい: に基づいてYAML/JSON形式 でスキーマを記述できる(de facto standard?) / の各種ツールでスキーマ編集/ 閲覧や動作確認、コード生成などができる e.g. (ブラウザ版) HTTP Richardson Maturity Model OpenAPI Specification Swagger OpenAPI Swagger Editor 12
- 13. 13
- 14. GraphQL 本質: クライアントに自由度を与えるWebサービス のクエリ言語 cf. RDBに対するSQL (単純なREST APIで発生しやすい)オーバーフェッ チング/アンダーフェッチングを回避できる Schema Definition Language (SDL)でス キーマを記述する というブラウザIDEでAPIコールを試す ことができる e.g. GitHub GraphQL APIの クライアントはGraphQLのクエリ言語を用いて必 要最小限のデータのみを選択的に取得できる GraphQL GraphiQL Explorer 14
- 15. 15
- 16. gRPC 本質: ベースの効率的なRPC (remote procedure call)のためのフレームワーク マイクロサービスアーキテクチャのバックエンド サービス間連携で有力な選択肢 Webフロントエンド向けのAPIとしても利用でき る: のIDLでスキーマを記述する (Protocol Buffers compiler)でサーバ/ク ライアントのコード生成ができる (バイナリ形式)でデー タを送受信する HTTP/2 grpc-web Protocol Buffers protoc Protocol Buffer wire format 16
- 17. 17
- 19. インターフェース定義言語(IDL)の記述 API style IDL REST OpenAPI Specification (.yaml, .json) GraphQL GraphQL SDL (.graphql) gRPC Protocol Buffers (.proto) 19
- 20. 題材: 蔵書/読書管理サービス cf. , 主な機能 カタログの書籍情報のCRUD 本棚(蔵書)の書籍の読書状況/レビュー情報の CRUD ※サンプルコード: ブクログ 読書メーター web-api-style-comparison 20
- 21. [REST] データモデル(エンティティ)の定義例 components > schemas > Book: Book データ のJSON仕様(cf. ) components: schemas: Book: title: Book type: object properties: id: type: integer description: 書籍ID minimum: 0 readOnly: true title: type: string description: 書名 # ...(以下略)... JSON Schema 21
- 22. required: 必須のプロパティ example: データ例 required: - id - title - author # ...(以下略)... description: 書籍 example: id: 1 title: Web APIの設計 author: '(著) Arnaud Lauret, (翻訳) 株式会社クイープ, (監 修) 株式会社クイープ' publisher: 翔泳社 publication_date: '2020-08-26' official_site_url: 'https://www.shoeisha.co.jp/book/ detail/9784798167015' 22
- 23. [REST] 参照系操作の定義例 paths > /books > get: パス/books に対する GETリクエスト paths: /books: get: tags: - book_catalog summary: 書籍の一覧取得 operationId: get-books description: 検索条件を満たす書籍をカタログから取得する。 23
- 24. parameters: パラメータの仕様 parameters: - $ref: '#/components/parameters/limit' - $ref: '#/components/parameters/page' - schema: type: string minLength: 1 in: query name: title description: 書名 (部分一致) - schema: type: string minLength: 1 in: query # ...(以下略)... 24
- 25. responses > '200': レスポンスステータスコー ド200の場合 content > application/json: レスポンス ボディのJSON仕様 responses: '200': description: OK content: application/json: schema: type: object properties: data: type: array items: $ref: '#/components/schemas/Book' pagination: $ref: '#/components/schemas/Pagination' # ...(以下略)... 25
- 26. [REST] 更新系操作の定義例 paths > /books > post: パス/books に対す るPOSTリクエスト paths: /books: post: tags: - book_catalog summary: 書籍の追加 operationId: post-books description: 書籍をカタログに追加する。 26
- 27. requestBody > content > application/json: リクエストボディのJSON仕 様 requestBody: content: application/json: schema: $ref: '#/components/schemas/Book' examples: example-1: value: title: Web APIの設計 author: '(著) Arnaud Lauret, (翻訳) 株式会社 クイープ, (監修) 株式会社クイープ' publisher: 翔泳社 publication_date: '2020-08-26' # ...(以下略)... description: 書籍 27
- 28. responses > '201': レスポンスステータスコー ド201の場合 headers > Location: レスポンスのLocation ヘッダーの仕様 responses: '201': description: Created headers: Location: schema: type: string format: uri-reference example: /books/1 description: 追加された書籍へのURL 28
- 29. [GraphQL] データモデル(エンティティ)の定義例 Bookデータのオブジェクト型定義 T! はNon-Null型(ただのT はnullable型) """書籍""" type Book { """書籍ID""" id: ID! """書名""" title: String! """著者""" author: String! """出版社""" publisher: String! """出版年月日""" # ...(中略)... """レビューの集計結果""" reviewSummary: ReviewSummary! } 29
- 30. ReviewSummary, Reviewデータのオブジェクト型 定義 [T] はList型([T!], [T]!, [T!]! もある) """レビューの集計結果""" type ReviewSummary { """平均ランク""" averageRank: Float """リスト""" reviews: [Review!]! } """レビュー""" type Review { """ランク (星の数1?5)""" rank: Int """コメント""" comment: String } 30
- 31. [GraphQL] 参照系操作の定義例 booksInCatalogクエリ(Query型フィールド)の定義 type Query { """カタログの書籍の一覧取得""" booksInCatalog( """書名 (部分一致)""" title: String """著者 (部分一致)""" author: String """出版社 (部分一致)""" publisher: String """出版年月日 (始点)""" publishedOnFrom: Date """出版年月日 (終点)""" publishedOnTo: Date ): [Book!]! } 31
- 32. [GraphQL] 更新系操作の定義例 addBookToCatalogミューテーション(Mutation型 フィールド)の定義 type Mutation { """カタログへの書籍の追加""" addBookToCatalog( """追加内容""" input: AddBookToCatalogInput! ): AddBookToCatalogPayload } 32
- 33. addBookToCatalogミューテーション用の入出力の 型定義 入力の型はinput 、出力の型はtype で定義す る input AddBookToCatalogInput { """書名""" title: String! """著者""" author: String! """出版社""" publisher: String! """出版年月日""" # ...(以下略)... } type AddBookToCatalogPayload { """追加された書籍""" book: Book! } 33
- 34. [gRPC] データモデル(エンティティ)の定義例 Bookデータのメッセージ型定義 = の右辺のフィールド番号でフィールドが識別さ れる(ユニークに保ち、再利用しない) // 書籍 message Book { // 書籍ID int32 id = 1; // 書名 string title = 2; // 著者 string author = 3; // 出版社 string publisher = 4; // 出版年月日 /* ...(中略)... */ // レビューの集計結果 ReviewSummary review_summary = 9; } 34
- 35. ReviewSummary, Reviewデータのメッセージ型定 義 optional は省略可能フィールド repeated は0個以上の繰り返しフィールド // レビューの集計結果 message ReviewSummary { // 平均ランク optional float average_rank = 1; // リスト repeated Review reviews = 2; } // レビュー message Review { // ランク (星の数1?5) optional int32 rank = 1; // コメント optional string comment = 2; } 35
- 36. [gRPC] 参照系操作の定義例 BiblogApiサービスのListBooksInCatalogメソッド の定義 // 書籍管理サービス"Biblog"のgRPC API service BiblogApi { // 書籍を一覧取得する rpc ListBooksInCatalog(ListBooksInCatalogRequest) returns ( ListBooksInCatalogResponse); } 36
- 37. ListBooksInCatalogメソッド用の入出力の型定義 message ListBooksInCatalogRequest { // 書名 (部分一致) optional string title = 1; // 著者 (部分一致) optional string author = 2; // 出版社 (部分一致) optional string publisher = 3; // 出版年月日 (始点) /* ...(以下略)... */ } message ListBooksInCatalogResponse { // 書籍のリスト repeated Book books = 1; } 37
- 38. [gRPC] 更新系操作の定義例 BiblogApiサービスのAddBookToCatalogメソッド の定義 // 書籍管理サービス"Biblog"のgRPC API service BiblogApi { // 書籍を追加する rpc AddBookToCatalog(AddBookToCatalogRequest) returns (AddB ookToCatalogResponse); } 38
- 39. AddBookToCatalogメソッド用の入出力の型定義 message AddBookToCatalogRequest { // 書名 string title = 1; // 著者 string author = 2; // 出版社 string publisher = 3; // 出版年月日 /* ...(以下略)... */ } message AddBookToCatalogResponse { // 追加された書籍 Book book = 1; } 39
- 41. Further Reading 公式ドキュメント OpenAPI Initiative Getting Started | OpenAPI Documentation GraphQL | A query language for your API Introduction to GraphQL | GraphQL gRPC Introduction to gRPC | gRPC Overview | Protocol Buffers Documentation 41
- 42. (REST) APIとその設計 『Web APIの設計』 『Web API: The Good Parts』 『Webを支える技術―― HTTP，URI，HTML，そ してREST』 『APIデザイン?パターン』 42
- 43. GraphQL, gRPC 『初めてのGraphQL ――Webサービスを作って学 ぶ新世代API』 GraphQL in Action How to GraphQL - The Fullstack Tutorial for GraphQL gRPC: Up and Running API 設計: gRPC、OpenAPI、REST の概要と、それ らを使用するタイミングを理解する| Google Cloud 公式ブログ 43
- 44. サンプルコード : REST API (Clojure) cf. : GraphQL API (Clojure) cf. : gRPC API (Clojure) cf. lagenorhynque/web-api-style-comparison lagenorhynque/clj-rest-api 『3つのLisp 3つの世界』(電子版) lagenorhynque/aqoursql ClojureのLaciniaでGraphQL API開発してみた lagenorhynque/route-guide ClojureのProtojureでgRPC API開発してみた 44