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[GraphQL] 构建 Rust 异步 GraphQL 服务:基于 tide + async-graphql + mongodb(4)- 变更服务,以及第二次重构

💥 内容涉及著作权,均归属作者本人。若非作者注明,默认欢迎转载:请注明出处,及相关链接。

Summary: 基于 tide + async-graphql + mongodb 构建 Rust 异步 GraphQL 服务的变更服务教程,包括依赖项的更新和配置。以及 async-graphql 简单对象类型、复杂对象类型、输入对象类型的迭代和开发。新用户的插入,包括根据用户唯一性标志属性验证。

Topics: rust graphql async-graphql 变更服务 mutation 查询服务 query

构建 Rust 异步 GraphQL 服务:基于 tide + async-graphql + mongodb(3)- 第一次重构之后,因这段时间事情较多,所以一直未着手变更服务的开发示例。现在私事稍稍告一阶段,让我们一起进行变更服务的开发,以及第二次重构。

一点意外

首先要说,和笔者沟通使用 Tide 框架做 Rust Web 开发的朋友之多,让笔者感到意外。因为 Tide 框架的社区,目前并不活跃,很多 bug 已经拖很久了。大部分实践,笔者接触到的 Rust Web 开发人员,都未选择 Tide 框架

对于使用 Tide 框架做 GraphQL 开发的朋友,笔者有一个基于 tide、async-graphql,以及 mongodb 实现 GraphQL 服务的较完整项目模板,实现了如下功能:

  • 用户注册
  • 使用 PBKDF2 对密码进行加密(salt)和散列(hash)运算
  • 整合 JWT 鉴权的用户登录
  • 密码修改、资料更新
  • 用户查询和变更、项目查询和变更
  • 使用基于 Rust 实现 graphql-client 获取 GraphQL 服务端数据
  • 渲染 GraphQL 数据到 handlebars-rust 模板引擎

更多详细功能请参阅 github 仓库 tide-async-graphql-mongodb,欢迎朋友们参与,共同完善。

另外,基于此模板项目,笔者正在以“三天打鱼,两天晒网”的方式开发一个博客,即本博文发布的站点,也开源在 github 仓库 surfer。同样,欢迎朋友们参与,共同完善。

接下来,让我进行基于 tide + async-graphql + mongodb 开发 GraphQL 服务的第二次重构。

依赖项更新

构建 Rust 异步 GraphQL 服务:基于 tide + async-graphql + mongodb(3)- 第一次重构之后,已经大抵过去一个月时间了。这一个月以来,活跃的 Rust 社区生态,进行了诸多更新:Rust 版本已经为 1.51.0Rust 2021 版即将发布……本示例项目中,使用的依赖项 futuresmongodbbsonserde 等 crate 都有了 1-2 个版本的升级。特别是 async-graphql,在孙老师的辛苦奉献下,版本升级数量达到两位数,依赖项引入方式已经发生了变化。

你可以使用 cargo upgrade 升级,或者直接修改 Cargo.toml 文件,全部使用最新版本的依赖 crate:

[package]
name = "backend"
version = "0.1.0"
authors = ["我是谁?"]
edition = "2018"

# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html

[dependencies]
futures = "0.3.14"
tide = "0.16.0"
async-std = { version = "1.9.0", features = ["attributes"] }

dotenv = "0.15.0"
lazy_static = "1.4.0"

async-graphql = { version = "2.8.4", features = ["bson", "chrono"] }
mongodb = { version = "1.2.1", default-features = false, features = ["async-std-runtime"] }
bson = "1.2.2"
serde = { version = "1.0.125", features = ["derive"] }

第二次重构:async-graphql 对象类型的使用

在另一个 Rust Web 技术栈示例项目基于 actix-web + async-graphql + rbatis + postgresql / mysql 构建异步 Rust GraphQL 服务(3) - 重构中,代码更为精简一些。因为我们使用了 async-graphql 的简单对象类型、复杂对象类型。

使用简单对象类型

上一篇文章中,我们使用的是 async-graphql普通对象类型,即 ./src/users/models.rs 文件如下所示:

...

pub struct User {
    pub _id: ObjectId,
    pub email: String,
    pub username: String,
    pub cred: String,
}

#[async_graphql::Object]
impl User {
    pub async fn id(&self) -> ObjectId {
    ...
    pub async fn email(&self) -> &str {
    ...
    pub async fn username(&self) -> &str {
    ...
}

如果在实现 User 类型时,并未有对字段的计算处理,那么这些 gettersetter 方法是否显得很多余?如果我们使用简单对象类型,则可以对代码进行精简,省略这些枯燥的 gettersetter 方法。

use serde::{Serialize, Deserialize};

#[derive(async_graphql::SimpleObject, Serialize, Deserialize, Clone, Debug)]
pub struct User {
    pub _id: ObjectId,
    pub email: String,
    pub username: String,
    pub cred: String,
}

注意,上部分代码块,使用普通对象类型,为了节省篇幅,我们使用 ... 表示省略粘贴部分代码;而使用简单对象类型的下部分代码块,是完整的。需要强调的是:如果对类型字段未有计算处理,使用简单对象类型可以对代码进行精简。

使用复杂对象类型

但有时,除了自定义结构体中的字段外,我们还需要返回一些计算后的数据。比如,我们要在邮箱应用中,显示发件人信息,一般是 username<email> 这样的格式。对此实现有两种方式:

使用普通对象类型

我们需要编写 gettersetter 方法,补充代码如下:

#[async_graphql::Object]
impl User {
    …… 原有字段 `getter`、`setter` 方法

    // 补充如下方法
    pub async fn from(&self) -> String {
        let mut from =  String::new();
        from.push_str(&self.username);
        from.push_str("<");
        from.push_str(&self.email);
        from.push_str(">");

        from
    }
}

使用复杂对象类型

async-graphql 的新版本中,可以将复杂对象类型和简单对象类型整合使用。这样,既可以省去省去满篇的 gettersetter,还可以自定义对结构体字段计算后的返回数据。如下 users/models.rs 文件,是完整的代码:

use bson::oid::ObjectId;
use serde::{Deserialize, Serialize};

#[derive(async_graphql::SimpleObject, Serialize, Deserialize, Clone, Debug)]
#[graphql(complex)]
pub struct User {
    pub _id: ObjectId,
    pub email: String,
    pub username: String,
    pub cred: String,
}

#[async_graphql::ComplexObject]
impl User {
    pub async fn from(&self) -> String {
        let mut from = String::new();
        from.push_str(&self.username);
        from.push_str("<");
        from.push_str(&self.email);
        from.push_str(">");

        from
    }
}

我们可以看到,GraphQL 的文档中,已经多了一个类型定义:

复杂对象类型 from 定义

执行查询,我们看看返回结果:

复杂对象类型 from 查询

变更服务

接下来,我们开发 GraphQL 的变更服务。示例中,我们以模型 -> 服务 -> 总线的顺序来开发。这个顺序并非固定,在实际开发中,可以根据自己习惯进行调整。

定义 NewUser 输入对象类型

在此,我们定义一个欲插入 users 集合中的结构体,包含对应字段即可,其为 async-graphql 中的 输入对象类型。需要注意的是,mongodb 中,_id 是根据时间戳自动生成,因此不需要定义此字段。cred 是计划使用 PBKDF2 对密码进行加密(salt)和散列(hash)运算后的鉴权码,需要定义,但无需在新增是填写。因此,在此我们需要介绍一个 async-graphql 中的标记 #[graphql(skip)],其表示此字段不会映射到 GraphQL。

代码较简单,所以我们直接贴 users/models.rs 文件完整代码:

use bson::oid::ObjectId;
use serde::{Deserialize, Serialize};

#[derive(async_graphql::SimpleObject, Serialize, Deserialize, Clone, Debug)]
#[graphql(complex)]
pub struct User {
    pub _id: ObjectId,
    pub email: String,
    pub username: String,
    pub cred: String,
}

#[async_graphql::ComplexObject]
impl User {
    pub async fn from(&self) -> String {
        let mut from = String::new();
        from.push_str(&self.username);
        from.push_str("<");
        from.push_str(&self.email);
        from.push_str(">");

        from
    }
}

#[derive(Serialize, Deserialize, async_graphql::InputObject)]
pub struct NewUser {
    pub email: String,
    pub username: String,
    #[graphql(skip)]
    pub cred: String,
}

编写服务层代码,将 NewUser 结构体插入 MongoDB

服务层 users/services.rs 中,我们仅需定义一个函数,用于将 NewUser 结构体插入 MongoDB 数据库。我们从 GraphiQL/playground 中获取 NewUser 结构体时,因为我们使用了标记 #[graphql(skip)],所以 cred 字段不会映射到 GraphQL。对于 MongoDB 的文档数据库特性,插入是没有问题的。但查询时如果包括 cred 字段,对于不包含此字段的 MongoDB 文档,则需要特殊处理。我们目前仅是为了展示变更服务的实例,所以对于 cred 字段写入一个固定值。随着本教程的逐渐深入,我们会迭代为关联用户特定值,使用 PBKDF2 对密码进行加密(salt)和散列(hash)运算后的鉴权码。

同时,实际应用中,插入用户时,我们应当设定一个用户唯一性的标志属性,以用来判断数据库是否已经存在此用户。本实例中,我们使用 email 作为用户的唯一性标志属性。因此,我们需要开发 get_user_by_email 服务。

再者,我们将 NewUser 结构体插入 MongoDB 数据库后,应当返回插入结果。因此,我们还需要开发一个根据 username 或者 email 查询用户的 GraphQL 服务。因为我们已经设定 email 为用户的唯一性标志属性,因此直接使用 get_user_by_email 查询已经插入用户即可。

MongoDB 数据库的 Rust 驱动使用,本文简要提及,不作详细介绍。

服务层 users/services.rs 文件完整代码如下:

use async_graphql::{Error, ErrorExtensions};
use futures::stream::StreamExt;
use mongodb::Database;

use crate::users::models::{NewUser, User};
use crate::util::constant::GqlResult;

pub async fn all_users(db: Database) -> GqlResult<Vec<User>> {
    let coll = db.collection("users");

    let mut users: Vec<User> = vec![];

    // 查询集合中的所有文档
    let mut cursor = coll.find(None, None).await.unwrap();

    // 数据游标结果迭代
    while let Some(result) = cursor.next().await {
        match result {
            Ok(document) => {
                let user =
                    bson::from_bson(bson::Bson::Document(document)).unwrap();
                users.push(user);
            }
            Err(error) => Err(Error::new("1-all-users").extend_with(|_, e| {
                e.set("details", format!("文档有错:{}", error))
            }))
            .unwrap(),
        }
    }

    if users.len() > 0 {
        Ok(users)
    } else {
        Err(Error::new("1-all-users")
            .extend_with(|_, e| e.set("details", "无记录")))
    }
}

// get user info by email
pub async fn get_user_by_email(db: Database, email: &str) -> GqlResult<User> {
    let coll = db.collection("users");

    let exist_document = coll.find_one(bson::doc! {"email": email}, None).await;

    if let Ok(user_document_exist) = exist_document {
        if let Some(user_document) = user_document_exist {
            let user: User =
                bson::from_bson(bson::Bson::Document(user_document)).unwrap();
            Ok(user)
        } else {
            Err(Error::new("2-email")
                .extend_with(|_, e| e.set("details", "email 不存在")))
        }
    } else {
        Err(Error::new("2-email")
            .extend_with(|_, e| e.set("details", "查询 mongodb 出错")))
    }
}

pub async fn new_user(db: Database, mut new_user: NewUser) -> GqlResult<User> {
    let coll = db.collection("users");

    new_user.email = new_user.email.to_lowercase();

    if self::get_user_by_email(db.clone(), &new_user.email).await.is_ok() {
        Err(Error::new("email 已存在")
            .extend_with(|_, e| e.set("details", "1_EMAIL_EXIStS")))
    } else {
        new_user.cred =
            "P38V7+1Q5sjuKvaZEXnXQqI9SiY6ZMisB8QfUOP91Ao=".to_string();
        let new_user_bson = bson::to_bson(&new_user).unwrap();

        if let bson::Bson::Document(document) = new_user_bson {
            // Insert into a MongoDB collection
            coll.insert_one(document, None)
                .await
                .expect("文档插入 MongoDB 集合时出错");

            self::get_user_by_email(db.clone(), &new_user.email).await
        } else {
            Err(Error::new("3-new_user").extend_with(|_, e| {
                e.set("details", "转换 BSON 对象为 MongoDB 文档时出错")
            }))
        }
    }
}

将服务添加到服务总线

查询服务对应的服务总线为 gql/queries.rs,变更服务对应的服务总线为 gql/mutations.rs。到目前为止,我们一直未有编写变更服务总线文件 gql/mutations.rs。现在,我们将 new_user 变更服务和 get_user_by_email 查询服务分别添加到变更和查询服务总线。

加上我们查询服务的 all_users 服务,服务总线共计 2 个文件,3 个服务。

查询服务总线 gql/queries.rs

use async_graphql::Context;

use crate::dbs::mongo::DataSource;
use crate::users::{self, models::User};
use crate::util::constant::GqlResult;

pub struct QueryRoot;

#[async_graphql::Object]
impl QueryRoot {
    // 获取所有用户
    async fn all_users(&self, ctx: &Context<'_>) -> GqlResult<Vec<User>> {
        let db = ctx.data_unchecked::<DataSource>().db_budshome.clone();
        users::services::all_users(db).await
    }

    //根据 email 获取用户
    async fn get_user_by_email(
        &self,
        ctx: &Context<'_>,
        email: String,
    ) -> GqlResult<User> {
        let db = ctx.data_unchecked::<DataSource>().db_budshome.clone();
        users::services::get_user_by_email(db, &email).await
    }
}

变更服务总线 gql/mutations.rs

use async_graphql::Context;

use crate::dbs::mongo::DataSource;
use crate::users::{
    self,
    models::{NewUser, User},
};
use crate::util::constant::GqlResult;

pub struct MutationRoot;

#[async_graphql::Object]
impl MutationRoot {
    // 插入新用户
    async fn new_user(
        &self,
        ctx: &Context<'_>,
        new_user: NewUser,
    ) -> GqlResult<User> {
        let db = ctx.data_unchecked::<DataSource>().db_budshome.clone();
        users::services::new_user(db, new_user).await
    }
}

第一次验证

查询服务、变更服务均编码完成,我们验证下开发成果。通过 cargo run 或者 cargo watch 启动应用程序,浏览器输入 http://127.0.0.1:8080/v1i,打开 graphiql/playgound 界面。

如果你的配置未跟随教程,请根据你的配置输入正确链接,详见你的 .env 文件配置项。

但是,如果你此时通过 graphiql/playgound 界面的 docs 选项卡查看,仍然仅能看到查询服务下有一个孤零零的 allUsers: [User!]!。这是因为,我们前几篇教程中,仅编写查询服务代码,所以服务器 Schema 构建时使用的是 EmptyMutation。我们需要将我们自己的变更服务总线 gql/mutations.rs,添加到 SchemaBuilder 中。

涉及 gql/mod.rsmain.rs 2 个文件。

将变更服务总线添加到 SchemaBuilder

gql/mod.rs 文件完整代码如下:

pub mod mutations;
pub mod queries;

use crate::util::constant::CFG;
use tide::{http::mime, Body, Request, Response, StatusCode};

use async_graphql::{
    http::{playground_source, receive_json, GraphQLPlaygroundConfig},
    EmptySubscription, Schema,
};

use crate::State;

use crate::dbs::mongo;

use crate::gql::{queries::QueryRoot, mutations::MutationRoot};

pub async fn build_schema() -> Schema<QueryRoot, MutationRoot, EmptySubscription>
{
    // 获取 mongodb datasource 后,可以将其增加到:
    // 1. 作为 async-graphql 的全局数据;
    // 2. 作为 Tide 的应用状态 State;
    // 3. 使用 lazy-static.rs
    let mongo_ds = mongo::DataSource::init().await;

    // The root object for the query and Mutatio, and use EmptySubscription.
    // Add global mongodb datasource  in the schema object.
    // let mut schema = Schema::new(QueryRoot, MutationRoot, EmptySubscription)
    Schema::build(QueryRoot, MutationRoot, EmptySubscription)
        .data(mongo_ds)
        .finish()
}

pub async fn graphql(req: Request<State>) -> tide::Result {
    let schema = req.state().schema.clone();
    let gql_resp = schema.execute(receive_json(req).await?).await;

    let mut resp = Response::new(StatusCode::Ok);
    resp.set_body(Body::from_json(&gql_resp)?);

    Ok(resp.into())
}

pub async fn graphiql(_: Request<State>) -> tide::Result {
    let mut resp = Response::new(StatusCode::Ok);
    resp.set_body(playground_source(GraphQLPlaygroundConfig::new(
        CFG.get("GRAPHQL_PATH").unwrap(),
    )));
    resp.set_content_type(mime::HTML);

    Ok(resp.into())
}

将变更服务总线添加到应用程序作用域状态

main.rs 文件完整代码如下:

mod dbs;
mod gql;
mod users;
mod util;

use crate::gql::{build_schema, graphiql, graphql};
use crate::util::constant::CFG;

#[async_std::main]
async fn main() -> Result<(), std::io::Error> {
    // tide logger
    tide::log::start();

    // 初始 Tide 应用程序状态
    let schema = build_schema().await;
    let app_state = State { schema: schema };
    let mut app = tide::with_state(app_state);

    // 路由配置
    app.at(CFG.get("GRAPHQL_PATH").unwrap()).post(graphql);
    app.at(CFG.get("GRAPHIQL_PATH").unwrap()).get(graphiql);

    app.listen(format!(
        "{}:{}",
        CFG.get("ADDRESS").unwrap(),
        CFG.get("PORT").unwrap()
    ))
    .await?;

    Ok(())
}

//  Tide 应用程序作用域状态 state.
#[derive(Clone)]
pub struct State {
    pub schema: async_graphql::Schema<
        gql::queries::QueryRoot,
        gql::mutations::MutationRoot,
        async_graphql::EmptySubscription,
    >,
}

Okay,大功告成,我们进行第二验证。

第二次验证

打开方式和注意事项和第一次验证相同。

正常启动后,如果你此时通过 graphiql/playgound 界面的 docs 选项卡查看,将看到查询和变更服务的列表都有了变化。如下图所示:

变更服务 new_user

插入一个新用户(重复插入)

插入的 newUser 数据为(注意,GraphQL 中自动转换为驼峰命名):

注意:示例仅为插入对象部分,你需要补充 mutation 声明和 API 方法。

    newUser: { 
      email: "budshome@budshome.com", 
      username: "我是谁" 
    }

第一次插入,然会正确的插入结果:

{
  "data": {
    "newUser": {
      "cred": "P38V7+1Q5sjuKvaZEXnXQqI9SiY6ZMisB8QfUOP91Ao=",
      "email": "budshome@budshome.com",
      "from": "我是谁<budshome@budshome.com>",
      "id": "608954d900136b6c0041ae09",
      "username": "我是谁"
    }
  }
}

第二次重复插入,因为 email 已存在,则返回我们开发中定义的错误信息:

{
  "data": null,
  "errors": [
    {
      "message": "email 已存在",
      "locations": [
        {
          "line": 2,
          "column": 3
        }
      ],
      "path": [
        "newUser"
      ],
      "extensions": {
        "details": "1_EMAIL_EXIStS"
      }
    }
  ]
}

请自己查看你的数据库,已经正常插入了目标数据。

至此,变更服务开发完成。

因为已经将更为完整的模板项目 tide-async-graphql-mongodb 放在了 github 仓库,所以本教程代码未有放在云上。如果你在实践中遇到问题,需要完成代码包,请联系我(微信号 yupen-com)。

下篇计划

变更服务开发完成后,后端我们告一阶段。下篇开始,我们进行前端的开发,仍然使用 Rust 技术栈:tide、rhai、handlebars-rust、surf,以及 graphql_client。

本次实践,我们称之为 Rust 全栈开发 ;-)

谢谢您的阅读!


Rust 生态与实践

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