TypeScript und GraphQL: Erstellung stark typisierter APIs

TypeScript und GraphQL sind zu unverzichtbaren Werkzeugen für die moderne Webentwicklung geworden und ermöglichen es Entwicklern, zuverlässige und skalierbare Anwendungen zu erstellen. TypeScript erweitert JavaScript um statische Typisierung, während GraphQL einen schemabasierten Ansatz zur Verwaltung von APIs einführt, der die nahtlose Kommunikation zwischen Clients und Servern sicherstellt. Zusammen bilden sie ein Kraftpaket für die Erstellung stark typisierter APIs, das die Produktivität der Entwickler erhöht und Fehler reduziert.

In diesem Blog wird untersucht, wie TypeScript und GraphQL einander ergänzen, welche Vorteile ihre gemeinsame Verwendung mit sich bringt und welche Best Practices für die Erstellung stark typisierter APIs gelten.

Warum TypeScript?

TypeScript ist ein Superset von JavaScript, das statische Typisierung in die Sprache einführt. Es bietet:

1. Typsicherheit: Erkennt typbezogene Fehler während der Entwicklung und nicht erst zur Laufzeit.
2. Erweiterte IDE-Unterstützung: Funktionen wie Autovervollständigung, Codenavigation und Refactoring machen die Entwicklung schneller und weniger fehleranfällig.
3. Skalierbarkeit: Starke Typisierung stellt sicher, dass der Code auch bei wachsenden Anwendungen wartbar bleibt.

Warum GraphQL?

GraphQL ist eine Abfragesprache und Laufzeitumgebung für APIs, die es Kunden ermöglicht, nur die benötigten Daten abzufragen. Die wichtigsten Merkmale sind:

1. Stark typisiertes Schema: GraphQL-APIs werden durch in SDL (Schema Definition Language) geschriebene Schemata definiert, wodurch sichergestellt wird, dass die API selbstdokumentierend und typsicher ist.
2. Flexibel: Clients können mehrere Ressourcen in einer einzigen Anfrage abfragen und so API-Aufrufe optimieren.
3. Introspektion: GraphQL-APIs legen ihr Schema offen, so dass Tools wie GraphiQL oder Apollo Explorer Einblicke in verfügbare Abfragen, Mutationen und Typen bieten.

Die Bausteine von stark typisierten APIs

• Schema-erster Entwurf
  Der Schema-First-Ansatz von GraphQL ermöglicht es Entwicklern, die Struktur der API, einschließlich der Datentypen, die sie bereitstellt, auf deklarative Weise zu definieren. Dieses Schema fungiert als Vertrag zwischen dem Client und dem Server und stellt sicher, dass beide Seiten aufeinander abgestimmt sind. In einem TypeScript-basierten Projekt bildet dieses Schema die Grundlage für die Generierung von TypeScript-Typen.

1. Typgenerierung
   Um die manuelle Synchronisierung zwischen GraphQL-Schemas und TypeScript-Typen zu vermeiden, können Tools wie GraphQL Code Generator automatisch TypeScript-Definitionen aus dem Schema generieren. Dieser Prozess schafft eine einzige Quelle der Wahrheit und stellt sicher, dass die API-Implementierung genau mit dem Schema übereinstimmt.

2. Resolver mit Typsicherheit
   GraphQL-Resolver verbinden das Schema mit den Datenquellen, verarbeiten Anfragen und geben Antworten zurück. Bei Verwendung von TypeScript sind Resolver stark typisiert, was bedeutet, dass Entwickler Unstimmigkeiten oder Fehler zur Kompilierzeit und nicht zur Laufzeit erkennen können.

GraphQL vs. traditionelle CMS-Konfiguration

Traditionelle CMS-Konfiguration

Traditionelle CMS-Plattformen (wie WordPress oder Drupal) arbeiten typischerweise mit REST-APIs oder direkten Datenbankabfragen. Die Konfigurationen sind oft starr und können Folgendes erfordern

• Manuelle Einrichtung für Endpunktverbindungen.
• Benutzerdefinierter Code zum Zuordnen von CMS-Daten zu Frontend-Datenstrukturen.

Beispiel-Workflow:

1. Backend-Entwickler macht einen Endpunkt verfügbar (z. B. /api/users).
2. Frontend-Entwickler ruft Daten mit der REST-API unter Verwendung von Bibliotheken wie Axios oder Fetch ab.
3. Anpassungen am CMS erfordern Änderungen sowohl im Backend als auch im Frontend.

Nachteilig:

• Mangel an starker Typisierung: Entwickler verlassen sich häufig auf Dokumentation oder manuelle Tests, um die Datenkonsistenz sicherzustellen.
• Über- oder Unterabruf: REST-APIs geben feste Datensätze zurück, die möglicherweise unnötige Felder enthalten oder erforderliche Felder übersehen.

Vorteile von TypeScript mit GraphQL

• Früherkennung von Fehlern
  Durch die Nutzung der statischen Analyse von TypeScript können Entwickler typbezogene Fehler während der Entwicklungsphase erkennen, lange bevor der Code bereitgestellt wird. Wenn zum Beispiel der Server einen String erwartet, der Client aber eine Zahl sendet, wird TypeScript diese Abweichung sofort erkennen.
  
  Beispiel:

GraphQL-Schema:

type Query {
	user(id: ID!): User
}
type User {
	id: ID!
	name: String!
	age: Int!
}

TypeScript-Code:

import { gql } from 'graphql-tag';
import { useQuery } from '@apollo/client';

const GET_USER = gql`
	query GetUser($id: ID!) {
		user(id: $id) {
			id
			name
			age
		}
	}
`;

interface User {
	id: string;
	name: string;
	age: number;
}

const UserProfile: React.FC<{ userId: string }> = ({ userId }) => {
	const { data, error } = useQuery<{ user: User }>(GET_USER, {
		variables: { id: userId },
	});
	
	if (error) {
		console.error("Error fetching user:", error);
		return <div>Error loading user data.</div>;
	}
	
	return (
		<div>
			<h1>{data?.user.name}</h1>
			<p>Age: {data?.user.age}</p>
		</div>
	);
};

In diesem Beispiel:

• Wenn die id-Variable kein String ist, oder wenn user.age keine Zahl ist, wird TypeScript Fehler auslösen.
• Die GraphQL-Abfrage und die TypeScript-Schnittstelle arbeiten zusammen, um die Typkonsistenz zwischen dem Frontend und der API sicherzustellen.

1. 1. Verbesserte Zusammenarbeit
      Mit einem stark typisierten Schema und TypeScript-Definitionen können Teams, die an verschiedenen Teilen der Anwendung arbeiten (z. B. Frontend und Backend), effektiver zusammenarbeiten. Die Entwickler wissen genau, welche Datenstrukturen sie zu erwarten haben, wodurch Missverständnisse und Vermutungen vermieden werden.

   2. Verbessertes Refactoring
      Wenn Anwendungen wachsen, sind Änderungen am Datenmodell unvermeidlich. Mit TypeScript wird die Durchführung dieser Änderungen sicherer und effizienter, da der Compiler alle betroffenen Bereiche in der Codebasis identifiziert und so das Risiko von Fehlern minimiert.

• Bessere Entwicklererfahrung
  Integrierte Entwicklungsumgebungen (IDEs) wie Visual Studio Code bieten automatische Vervollständigung, Inline-Dokumentation und Fehlerhinweise für TypeScript und GraphQL. Dies beschleunigt die Entwicklung und hilft Entwicklern, die API zu verstehen, ohne externe Dokumentation zu Rate ziehen zu müssen.

Real-World-Anwendungen

• Validierung von API-Antworten
  TypeScript und GraphQL stellen sicher, dass API-Antworten dem definierten Schema entsprechen. Dies ist besonders nützlich, wenn mit dynamischen Daten gearbeitet wird, da Entwickler so sicher mit Antworten umgehen können, ohne sich über unerwartete Werte Gedanken machen zu müssen.

1. Frontend- und Backend-Abgleich
   Für Frontend-Teams wird die Nutzung von APIs mit TypeScript-generierten Typen einfacher und sicherer. Diese Typen ermöglichen ein klares Verständnis der Datenstruktur und verringern die Wahrscheinlichkeit einer Fehlinterpretation der API.

2. Selbstdokumentierende APIs
   Die Introspektionsfähigkeiten von GraphQL erstellen in Kombination mit den Typdefinitionen von TypeScript APIs, die im Wesentlichen selbstdokumentierend sind. Tools wie GraphQL Playground oder Apollo Studio können das Schema in Echtzeit anzeigen und helfen Entwicklern so, die verfügbaren Abfragen, Mutationen und Typen schnell zu erfassen.

Bewährte Praktiken für die Integration

1. Automatisieren Sie die Typgenerierung: Verwenden Sie Tools, um TypeScript-Typen aus Ihrem GraphQL-Schema zu generieren, um manuelle Fehler zu vermeiden.
2. Verwenden Sie Enums für Konstanten: Ersetzen Sie Zeichenfolgenliterale durch GraphQL-Aufzählungen, um die Konsistenz in der gesamten Anwendung sicherzustellen.
3. Wählen Sie einen Schema-First-Ansatz: Beginnen Sie mit einem klar definierten GraphQL-Schema und lassen Sie es die Implementierung vorantreiben, um eine einzige Quelle der Wahrheit zu gewährleisten.
4. Aktivieren Sie strikte TypeScript-Einstellungen: Verwenden Sie den strikten Modus von TypeScript, um subtile Typfehler zu erkennen, insbesondere beim Umgang mit optionalen oder Nullable-Feldern.
5. Organisieren Sie Typen zentral: Bewahren Sie alle generierten und benutzerdefinierten Typen in einem einzigen Verzeichnis auf, um die Verwaltung und den Zugriff zu erleichtern.

Fazit

TypeScript und GraphQL sind für Entwickler, die Wert auf Typsicherheit, Wartbarkeit und Effizienz legen, wie geschaffen. Gemeinsam schaffen sie eine nahtlose Entwicklungserfahrung und stellen sicher, dass APIs stark typisiert, gut dokumentiert und einfach zu verwenden sind.

Durch die Anwendung von Best Practices und die Nutzung von Tools wie GraphQL Code Generator können Entwickler das volle Potenzial dieser Integration ausschöpfen und APIs erstellen, die nicht nur robust, sondern auch zukunftssicher sind. Egal, ob Sie ein Frontend-Entwickler sind, der APIs nutzt, oder ein Backend-Entwickler, der sie entwirft – die Kombination von TypeScript und GraphQL ist ein Schritt in Richtung zuverlässigerer und skalierbarerer Anwendungen.