GraphQL導入時のエンジニアからの想定質問と回答集【FAQ】

GraphQLの背景と課題解決

背景

• GraphQLは、Facebookが2012年に内部プロジェクトとして開発しました。
• 従来のRESTful APIが持つ一連の問題点を解決するために設計されました。

API開発における課題

REST APIでは多数のエンドポイントを管理しなければならず、それが複雑性を生んでいました。
またクライアントが必要とするデータのみを効率的に取得できないという課題がありました。

GraphQLは以下のようにAPI開発における複数の課題を解決するために設計されました。

1. データ取得の柔軟性: クライアントは必要なデータのみを指定して取得できます。これにより、データの過剰取得や不足が解消されます。
2. エンドポイントの集約: シングルエンドポイントで複数のデータを扱えるため、APIの管理が容易になります。
3. クライアントとサーバーの疎結合: クライアントは必要なデータ形式を自由に指定できるため、バックエンドとフロントエンドの開発が独立して進めやすくなります。
4. リアルタイムデータ取得: サブスクリプションを使ってリアルタイムにデータを取得できます。

GraphQLと他の技術との比較

GraphQLとREST APIの主な違いは？

主な違いは、GraphQLはシングルエンドポイントを持ち、クライアントが必要なデータだけを取得できる点です。RESTは複数のエンドポイントを持ちます。

REST APIとGraphQLの比較

評価項目	REST API	GraphQL
データ取得の柔軟性	低（エンドポイントごとに固定されたデータが返る）	高（クライアントが必要なデータを指定できる）
APIの管理の容易性	中（エンドポイントが多くなると管理が難しくなる）	高（シングルエンドポイントで複数のリソースに対応）
クエリ効率	可変（オーバーフェッチやアンダーフェッチのリスクあり）	高（必要なフィールドだけを取得できる）
リアルタイム対応	低（WebSocketsや長轮询など別の手法が必要）	高（サブスクリプションでリアルタイム対応可能）
複雑なクエリの対応	低（複数エンドポイントへのアクセスが必要）	高（単一のクエリで複雑なデータ構造も取得可能）
エラーハンドリング	高（HTTPステータスコードでエラーを表現）	中（エラー情報はJSONレスポンス内で返される）
キャッシュ	高（HTTPキャッシュが利用可能）	低〜中（HTTPキャッシュ利用が難しく、独自の解決策が必要）
認証・認可	高（HTTPヘッダーでの認証が一般的）	中（認証・認可ロジックをリゾルバ内で実装する必要あり）
コミュニティとエコシステム	高（多くのライブラリ、ツール、長い歴史）	中〜高（急速に成長中、多くの新しいツールが出現）

REST APIとGraphQLはそれぞれ異なるユースケースや課題解決のアプローチに優れています。選定する際は、具体的なプロジェクト要件に応じて最適な技術を選ぶことが重要です。

GraphQLとgRPCの違いは？

gRPCはGoogleが開発したRPCプロトコルで、プロトコルバッファを使用します。GraphQLはデータ取得の柔軟性に焦点を当てています。

gRPCとGraphQLの比較

評価項目	gRPC	GraphQL
プロトコル	HTTP/2	HTTP/1.1, HTTP/2
データフォーマット	Protocol Buffers	JSON
データ取得の柔軟性	低（サーバー側で定義）	高（クライアントが必要なデータを指定できる）
ストリーミング対応	高（サーバーとクライアント両方で対応）	低〜中（サブスクリプションによる一方向のリアルタイム通信）
複数リソースの一括取得	低（複数のAPI呼び出しが必要）	高（単一のクエリで複数リソースを取得可能）
認証・認可	高（組み込みのサポートが豊富）	中（認証・認可ロジックをリゾルバ内で実装する必要あり）
バージョン管理	高（Protocol Buffersで明示的に管理）	低〜中（フィールドの追加・削除で非互換性が生じうる）
エラーハンドリング	高（gRPCステータスコードで明示的）	中（エラー情報はJSONレスポンス内で返される）
エコシステムとコミュニティ	中（成長中、Google主導）	中〜高（急速に成長中、多くの新しいツールが出現）
パフォーマンス	高（HTTP/2とProtocol Buffersの利点）	可変（データ取得の柔軟性と引き換えに計算コストが高くなる場合あり）

GraphQLの基本概念

GraphQLスキーマとは何ですか？

• GraphQLスキーマは、APIを通じて取得可能な型とその型に関連するフィールドを定義するものです。

リゾルバとは何ですか？

• リゾルバは、クエリに対してどのようにデータを取得するかを解決する関数です。

サブスクリプションとは何ですか？

• サブスクリプションはリアルタイムのデータ更新をクライアントにプッシュするための仕組みです。

実装・設定に関する質問

GraphQLのエンドポイントはどのように設定しますか？

• 通常、シングルエンドポイント（例: /graphql）を設定し、すべてのクエリやミューテーションをこのエンドポイントに送信します。

認証や認可はGraphQLでどのように実装しますか？

• 認証はJWTやOAuthなどの既存の手法を利用し、認可はリゾルバレベルでのロジックを通じて制御します。

バッチリクエストやキャッシュはどのように実装しますか？

• バッチリクエストは一連のクエリを一度に送信できるようにし、キャッシュはDataloaderのようなツールを使用して実装できます。

ページネーションはどのように実装しますか？

• ページネーションはfirst, last, after, beforeのような引数を使用して制御します。

GraphQLのクライアントツールやライブラリはどのようなものがありますか？

• 人気のあるクライアントツールにはApollo ClientやRelayがあります。

パフォーマンスと最適化

GraphQLのパフォーマンス問題はどのように対処しますか？

• クエリの深さや複雑さの制限、Dataloaderのようなツールの使用などの手法を採用します。

N+1問題とは何ですか？それはどのように解決しますか？

• N+1問題は、リゾルバがデータを取得する際に効率的でない方法で多くのクエリを発行する問題です。Dataloaderを使用してこの問題を解決します。

エラーとセキュリティ

エラーハンドリングはどのように行いますか？

• エラーメッセージやステータスコードをクエリのレスポンスに含めます。

GraphQLのセキュリティ上の懸念点やリスクはありますか？

• 深すぎるクエリや複雑すぎるクエリのリクエスト、不適切な認証や認可の実装などがリスクとして挙げられます。

プラクティス

GraphQLを導入する際のベストプラクティスはありますか？

• スキーマの設計、エラーハンドリング、認証や認可の適切な実装、適切なテストの実施、APIの監視と最適化を支援するモニタリングツールの導入など

GraphQL導入時の注意点

1. N+1問題

• GraphQLではクライアントがデータを柔軟に取得できますが、それがN+1問題を引き起こす可能性があります。
• 対策: DataLoaderやバッチ処理を使用して効率的なDBアクセスを行う。

2. 深すぎるクエリ

• クライアントが送信するクエリが複雑すぎると、サーバーに過負荷をかける可能性があります。
• 対策: クエリの深度や複雑さを制限する。

3. セキュリティ

• 認証・認可の仕組みがGraphQLのスタンダードには存在しない。
• 対策: JWTやOAuthといった既存の認証・認可メカニズムを組み合わせる。

4. バージョン管理

• フィールドの追加や削除があると、非互換性が生じる可能性があります。
• 対策: 非互換性が出た場合のバージョンアップ策を考える。

5. エラーハンドリング

• GraphQLのエラーハンドリングはHTTPステータスコードではなく、レスポンス内で行われます。
• 対策: クライアントとサーバーでエラーハンドリングの仕様を明確にする。

6. 学習コスト

• GraphQLは新しいパラダイムであり、学習コストが伴います。
• 対策: ドキュメントやチュートリアルを充実させ、エンジニアの教育を行う。

7. モニタリングとロギング

• RESTとは異なる形式のため、既存のモニタリングツールがそのまま使えない場合があります。
• 対策: GraphQLに対応したモニタリングツールを使用する。

注意深く設計と実装を行い、上記のポイントに目を配ることで、GraphQLを効果的に活用することができます。

GraphQL導入時に陥りがちな問題

1. オーバーフェッチ・アンダーフェッチ

• 適切な設計がされていないと、必要以上のデータが取得される（オーバーフェッチ）または必要なデータが不足する（アンダーフェッチ）可能性があります。

2. 無制限のクエリ

• クライアント側が送れるクエリに制限がないと、深すぎるまたは複雑すぎるクエリによってサーバが過負荷になる可能性があります。

3. キャッシュ設計の不足

• RESTに比べ、GraphQLはキャッシュ設計が複雑になる場合があります。

4. パフォーマンスの課題

• 複雑なクエリを解決する過程で、データベースへの問い合わせが増大する可能性があります。

5. メンテナンスコスト

• クエリが柔軟な分、後々のフィールド変更などで既存クライアントに影響を与え易い。

6. セキュリティリスク

• クエリを制限しない場合、悪意のあるクエリによってデータが漏洩する可能性があります。

7. ドキュメントとの整合性

• APIの変更が頻繁に起こる環境では、ドキュメントがすぐに古くなり、整合性が失われる可能性があります。

8. 複数ソースからのデータ統合

• 複数のデータソースを効率よく統合する設計が必要ですが、これが不足するとパフォーマンスに影響します。

まとめ

GraphQL導入時のエンジニアからの想定質問と回答集をまとめました。
GraphQLは、REST API　の持つ課題を解決するために開発された技術です。
異なる機能性を持ち、それとセットで考慮すべき事項があります。
導入時は注意点に目を配ることで、GraphQLのメリットを効果的に活用しましょう。