FastAPI是一種現(xiàn)代、快速（高性能）的Web框架，用于Python 3.6+，使用Python類(lèi)型提示構(gòu)建API。它的設(shè)計(jì)初衷是幫助開(kāi)發(fā)者在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出高性能的API服務(wù)。FastAPI的靈感來(lái)源于許多高性能的編程框架，包括Express、Django REST Framework和Flask，但它提供了一些特定的特性和優(yōu)化，使其脫穎而出。

什么是FastAPI？

FastAPI實(shí)現(xiàn)并支持了Python中的類(lèi)型提示，使開(kāi)發(fā)者能夠在編寫(xiě)代碼時(shí)更加高效和可靠。它不僅簡(jiǎn)化了API的開(kāi)發(fā)過(guò)程，還在性能方面做出了顯著貢獻(xiàn)。FastAPI能夠在多種情況下提供出色的吞吐量和低延遲，使其非常適合構(gòu)建快速和可擴(kuò)展的Web服務(wù)。

FastAPI的主要特性包括：

• 快速：FastAPI是當(dāng)前最快的Python網(wǎng)絡(luò)框架之一，就像NodeJS和Go這樣的系統(tǒng)語(yǔ)言。它使用Starlette（用于網(wǎng)絡(luò)部分）和Pydantic（用于數(shù)據(jù)部分）進(jìn)行優(yōu)化。
• 簡(jiǎn)單：開(kāi)發(fā)者可以在數(shù)分鐘內(nèi)無(wú)痛地創(chuàng)建API。
• 基于標(biāo)準(zhǔn)：遵循OpenAPI和JSON Schema標(biāo)準(zhǔn)，讓我們能夠自動(dòng)生成交互式文檔和數(shù)據(jù)驗(yàn)證。
• 自動(dòng)生成的交互式API文檔：Swagger UI和ReDoc界面。
• Python 3.6+類(lèi)型提示讓代碼自動(dòng)完成，極大提升開(kāi)發(fā)體驗(yàn)。
• 生產(chǎn)就緒：適合生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)用的代碼。

安裝FastAPI

在開(kāi)始使用FastAPI之前，你需要確保你的Python環(huán)境已經(jīng)配置好，然后你可以通過(guò)以下命令安裝FastAPI：

pip install fastapi

為了運(yùn)行FastAPI應(yīng)用，我們還需要一個(gè)ASGI服務(wù)器，例如uvicorn：

pip install uvicorn

開(kāi)始使用FastAPI

讓我們從一個(gè)簡(jiǎn)單的示例應(yīng)用開(kāi)始，該應(yīng)用提供了一個(gè)基本的“Hello, World!”服務(wù)。

創(chuàng)建一個(gè)文件名為main.py，代碼如下：

from fastapi import FastAPI
app = FastAPI()
@app.get("/")
async def read_root():
    return {"Hello": "World"}

要運(yùn)行這個(gè)應(yīng)用，使用以下命令：

uvicorn main:app --reload

• main：指的是Python文件（不包括.py擴(kuò)展名）。
• app：是FastAPI實(shí)例的名字。
• --reload：?jiǎn)⒂米詣?dòng)重載，在代碼更改時(shí)自動(dòng)重啟服務(wù)器。適合開(kāi)發(fā)模式使用。

打開(kāi)瀏覽器訪問(wèn)http://127.0.0.1:8000，你將看到一個(gè)簡(jiǎn)單的JSON響應(yīng)：{"Hello": "World"}。

此外，F(xiàn)astAPI會(huì)為你自動(dòng)生成API文檔。使用Swagger UI訪問(wèn)http://127.0.0.1:8000/docs，或者使用ReDoc訪問(wèn)http://127.0.0.1:8000/redoc。

定義請(qǐng)求方法

FastAPI支持幾種常見(jiàn)的HTTP方法：GET、POST、PUT、DELETE等。讓我們創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，演示如何使用這些HTTP方法：

from fastapi import FastAPI
app = FastAPI()
# GET請(qǐng)求：獲取信息
@app.get("/")
async def root():
    return {"message": "Hello World"}
# POST請(qǐng)求：創(chuàng)建新資源
@app.post("/items/")
async def create_item(item: dict):
    return {"item_name": item.get("name")}
# PUT請(qǐng)求：更新資源
@app.put("/items/{item_id}")
async def update_item(item_id: int, item: dict):
    return {"item_id": item_id, "item_name": item.get("name")}
# DELETE請(qǐng)求：刪除資源
@app.delete("/items/{item_id}")
async def delete_item(item_id: int):
    return {"item_id": item_id}

在FastAPI中，通過(guò)Python的類(lèi)型提示系統(tǒng)，我們可以方便地定義和解析路徑參數(shù)、請(qǐng)求體、查詢(xún)參數(shù)和表單數(shù)據(jù)。

路徑參數(shù)

FastAPI通過(guò)使用類(lèi)型提示來(lái)定義路徑參數(shù)：

from fastapi import FastAPI
app = FastAPI()
@app.get("/users/{user_id}")
async def read_user(user_id: int):
    return {"user_id": user_id}

在這里，路徑參數(shù)user_id定義為一個(gè)整數(shù)。FastAPI會(huì)自動(dòng)驗(yàn)證傳遞的參數(shù)是否為整數(shù)，并在不匹配時(shí)返回一個(gè)400錯(cuò)誤響應(yīng)。

查詢(xún)參數(shù)

除了路徑參數(shù)，F(xiàn)astAPI還支持查詢(xún)參數(shù)。它們是定義在URL路徑之后的可選參數(shù)，通常用于過(guò)濾和分頁(yè)：

from fastapi import FastAPI
app = FastAPI()
@app.get("/items/")
async def read_item(skip: int = 0, limit: int = 10):
    return {"skip": skip, "limit": limit}

在/items/路徑上，skip和limit是可選的查詢(xún)參數(shù)，具有默認(rèn)值skip=0和limit=10。

請(qǐng)求體

FastAPI支持請(qǐng)求體數(shù)據(jù)的聲明和驗(yàn)證。通常，POST、PUT等請(qǐng)求會(huì)需要一個(gè)請(qǐng)求體：

from fastapi import FastAPI
from pydantic import BaseModel
class Item(BaseModel):
    name: str
    description: str = None
    price: float
    tax: float = None
app = FastAPI()
@app.post("/items/")
async def create_item(item: Item):
    return item

在這里，我們使用Pydantic模型來(lái)定義請(qǐng)求體的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型。FastAPI會(huì)驗(yàn)證和解析請(qǐng)求體中的數(shù)據(jù)，并將其作為參數(shù)傳遞給路徑操作函數(shù)。

數(shù)據(jù)驗(yàn)證和自動(dòng)文檔

FastAPI利用Pydantic進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，并自動(dòng)生成API文檔。當(dāng)你運(yùn)行FastAPI應(yīng)用時(shí)，它會(huì)生成兩個(gè)API文檔界面，分別是Swagger UI和ReDoc。

• Swagger UI：http://127.0.0.1:8000/docs – 提供了一個(gè)交互式的API文檔，你可以在瀏覽器中測(cè)試所有API操作。
• ReDoc：http://127.0.0.1:8000/redoc – 另一個(gè)自動(dòng)生成的API文檔界面，風(fēng)格簡(jiǎn)潔。

異步支持

FastAPI完全支持異步編程，它完全利用Python中的async和await特性。在定義路徑操作函數(shù)時(shí)，可以通過(guò)async def來(lái)聲明異步操作：

from fastapi import FastAPI
app = FastAPI()
@app.get("/")
async def read_root():
    return {"Hello": "World"}

異步編程能夠幫助服務(wù)器處理更多請(qǐng)求，使其能夠更快地響應(yīng)客戶(hù)端，尤其在I/O密集型環(huán)境中。結(jié)合uvicorn或任何ASGI兼容服務(wù)器，F(xiàn)astAPI能夠?qū)崿F(xiàn)真正的并發(fā)操作。

中間件與擴(kuò)展

中間件是一個(gè)能夠在請(qǐng)求或響應(yīng)期間處理數(shù)據(jù)的函數(shù)。FastAPI提供簡(jiǎn)單的方式來(lái)編寫(xiě)中間件，這有助于在應(yīng)用中引入額外的功能，例如請(qǐng)求/響應(yīng)日志、CORS處理、安全措施等。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的中間件示例，用于記錄請(qǐng)求時(shí)間：

from fastapi import FastAPI
from starlette.middleware.base import BaseHTTPMiddleware
import time
app = FastAPI()
class TimingMiddleware(BaseHTTPMiddleware):
    async def dispatch(self, request, call_next):
        start_time = time.time()
        response = await call_next(request)
        process_time = time.time() - start_time
        response.headers["X-Process-Time"] = str(process_time)
        return response
app.add_middleware(TimingMiddleware)

CORS（跨域資源共享）

在現(xiàn)代Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)中，CORS是一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題。FastAPI提供了一種簡(jiǎn)單的方式來(lái)處理CORS問(wèn)題，你可以通過(guò)安裝starlette.middleware.cors.CORSMiddleware來(lái)實(shí)現(xiàn)：

from fastapi import FastAPI
from starlette.middleware.cors import CORSMiddleware
app = FastAPI()
app.add_middleware(
    CORSMiddleware,
    allow_origins=["*"],  # 允許訪問(wèn)的源
    allow_credentials=True,
    allow_methods=["*"],    # 允許的HTTP方法
    allow_headers=["*"],    # 允許的HTTP表頭
)

通過(guò)以上配置，你可以實(shí)現(xiàn)從不同源的客戶(hù)端訪問(wèn)FastAPI應(yīng)用。你可以根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整允許的來(lái)源、方法和表頭。

數(shù)據(jù)庫(kù)集成

FastAPI是一個(gè)輕量級(jí)框架，可以很容易地與多種數(shù)據(jù)庫(kù)集成。在構(gòu)建生產(chǎn)級(jí)應(yīng)用時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)是必不可少的一部分。其中SQLAlchemy是Python中常用的ORM框架，我們可以利用它與FastAPI進(jìn)行集成：

首先，安裝SQLAlchemy和數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)：

pip install sqlalchemy
pip install databases

接下來(lái)，定義數(shù)據(jù)庫(kù)配置和模型：

from sqlalchemy import create_engine, Column, Integer, String
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
SQLALCHEMY_DATABASE_URL = "sqlite:///./test.db"
engine = create_engine(SQLALCHEMY_DATABASE_URL, connect_args={"check_same_thread": False})
SessionLocal = sessionmaker(autocommit=False, autoflush=False, bind=engine)
Base = declarative_base()
class Item(Base):
    __tablename__ = 'items'
    id = Column(Integer, primary_key=True, index=True)
    name = Column(String, index=True)
    description = Column(String, index=True)

創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)話(huà)和路徑操作：

from fastapi import Depends, FastAPI, HTTPException
from sqlalchemy.orm import Session
from typing import List
app = FastAPI()
Base.metadata.create_all(bind=engine)
def get_db():
    db = SessionLocal()
    try:
        yield db
    finally:
        db.close()
@app.post("/items/", response_model=Item)
def create_item(item: Item, db: Session = Depends(get_db)):
    db.add(item)
    db.commit()
    db.refresh(item)
    return item
@app.get("/items/", response_model=List[Item])
def read_items(skip: int = 0, limit: int = 10, db: Session = Depends(get_db)):
    items = db.query(Item).offset(skip).limit(limit).all()
    return items

在上面的代碼中，我們定義了一個(gè)SQLAlchemy數(shù)據(jù)庫(kù)模型，同時(shí)創(chuàng)建了CRUD操作，包括創(chuàng)建（POST）和讀?。℅ET）功能。通過(guò)Depends依賴(lài)注入，我們將數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)話(huà)傳遞給路徑操作函數(shù)，使我們能夠輕松管理數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)。

全面總結(jié)

FastAPI是一個(gè)強(qiáng)大且高效的Web框架，適合從小型項(xiàng)目到大型企業(yè)級(jí)應(yīng)用的各種開(kāi)發(fā)需求。因?yàn)樗淖詣?dòng)文檔、數(shù)據(jù)驗(yàn)證和優(yōu)秀的性能，F(xiàn)astAPI在編寫(xiě)現(xiàn)代Web服務(wù)時(shí)提供了巨大的便捷性。結(jié)合異步、CORS、中間件和數(shù)據(jù)庫(kù)集成功能，F(xiàn)astAPI能夠幫助開(kāi)發(fā)者快速構(gòu)建穩(wěn)健的API服務(wù)。我們強(qiáng)烈推薦在你的下一個(gè)項(xiàng)目中試用FastAPI，并享受其帶來(lái)的高效開(kāi)發(fā)體驗(yàn)。

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