FastAPI：重燃Python Web开发的火花（一）_fastapi 多线程

前言

Python在Web开发中面临着哪些挑战，又该如何克服这些挑战呢？在本文中，我们将探讨FastAPI框架如何帮助我们解决这些问题，重燃Python Web开发的火花。

Python Web开发的短板

1. 性能挑战：相较于C/C++，Java等语言，Python的性能表现较弱，这使得它在处理大型、高并发的Web应用方面可能并非首选。
2. 多线程支持不佳：由于Python的全局解释器锁（GIL）的存在，使得Python在多线程处理上并不理想。
3. 运行时错误：Python是动态类型语言，很多错误只有在运行时才能被发现，这对Web开发来说是个隐患。
4. 缺乏成熟的异步库：尽管Python 3已经引入了原生的异步I/O支持，但与Node.js等相比，其成熟的异步库仍然较少。
5. 部署过程较为繁琐：相对于PHP、Java等语言，Python的Web应用部署过程更加复杂，这无疑增加了开发的难度。

以上都是Python Web开发的一些短板，但是随着技术的发展，如FastAPI框架的出现，可以有效的解决Python Web开发中的一些问题。

1. FastAPI简介

FastAPI 是一个现代、快速（高性能）的 web 框架，用于构建 APIs，基于 Python 3.6 类型提示以及 Starlette 和 Pydantic 的强大的性能。FastAPI 对 Python Web 开发的短板进行了以下改进：

1. 高性能：FastAPI 是一个高性能框架，只比 NodeJS 和 Go 稍慢，这在很大程度上解决了 Python 在 Web 开发中的性能问题。
2. 易于编写异步代码：FastAPI 完全支持异步编程，并且可以与 Starlette（一个轻量级 ASGI 框架/工具集）一起使用，这使得在 Python 中编写高性能的异步代码变得更加容易。
3. 减少运行时错误：FastAPI 利用 Python 3.6+ 的类型提示，可以通过编辑器和工具的支持，在代码开发阶段就检测出大部分错误，而不必等到运行时。
4. 自动化 API 文档：FastAPI 自动为你的 API 生成交互式 API 文档，这在开发和调试过程中非常有用。
5. 易于部署：FastAPI 可以轻松与 Docker 配合使用，使得部署变得非常简单。

因此，FastAPI 在很大程度上改善了 Python Web 开发的一些短板。

2. 环境准备

2.1 安装FastAPI

安装FastAPI相当简单，只需要使用Python的包管理器pip。在命令行或终端中，输入以下命令：

pip install fastapi

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这个命令会下载并安装FastAPI。

2.2 安装Uvicorn

FastAPI是异步的，所以还需要一个ASGI服务器，Uvicorn是目前最快的ASGI服务器之一，我们可以安装它：

pip install uvicorn

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3. 构建一个基础的FastAPI应用程序

3.1 编写程序

在main.py文件中输入以下代码：

from fastapi import FastAPI

app = FastAPI(title='FastAPI接口文档', description='Fastapi接口文档', version="2.5.0", )

@app.get("/api/login", summary='登录', description='实现登录功能', tags=['登录'])
def login():
    return {"Hello": "World"}

@app.get("/api/login_out", summary='登出', description='实现登出功能', tags=['登出'])
def login_out():
    return {"Hello": "World"}

@app.get("/three/{params}", summary='测试', description='实现测试的功能', tags=['测试'])
def test(params: str = None):
    return {"Hello": params}

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了解FastAPI程序结构：

第一步，导入FastAPI

from fastapi import FastAPI

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第二步，创建一个app实例

app = FastAPI()

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第三步，编写一个 路径操作装饰器

@app.get("/")

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3.2 测试无参数情况

3.3 测试有参数情况

如图可见我们输入的参数，被返回了

4. FastAPI 请求参数

4.1 GET请求参数

GET方式的参数有两种，一种是路径参数，一种是查询参数。

路径参数： 在FastAPI中，路径参数是指在URL路径中的一部分，通常用于指定资源的唯一标识符。可以通过在路径操作函数的参数中定义同名的变量来声明路径参数。

from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()

@app.get("/items/{item_id}")
async def read_item(item_id: int):
    return {"item_id": item_id}

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在这个例子中，item_id就是一个路径参数。当你访问如/items/5这样的URL时，item_id的值就会被设置为5，FastAPI会自动识别并解析路径参数，无需进行任何额外的配置。此外，FastAPI还支持路径参数的类型注解，可以通过类型注解来指定路径参数的类型，FastAPI会自动进行类型检查和转换。

查询参数： 在FastAPI中，查询参数是指URL中跟在问号后面的键值对，通常用于提供非必要的额外信息。可以通过在路径操作函数的参数中定义默认值来声明查询参数。

from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()

@app.get("/items/")
async def read_items(skip: int = 0, limit: int = 10):
    return {"skip": skip, "limit": limit}

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在这个例子中，skip和limit就是查询参数，我们指定了skip和limit的类型为int，所以如果访问如/items/?skip=foo&limit=10这样的URL，FastAPI会返回一个明确的错误，告诉你skip的值必须是整数，当你访问如/items/?skip=20&limit=10这样的URL时，skip的值就会被设置为20，limit的值就会被设置为10，FastAPI会自动识别并解析查询参数，无需进行任何额外的配置。

4.2 请求体参数

不使用 Pydantic的栗子：

from fastapi import FastAPI
import uvicorn

app = FastAPI()

@app.post("/items")
async def read_item(item: dict):
    return {"item": item}

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用 postman 发起请求，选 JSON 格式，因为接收的是 dict，所以 FastAPI 会自动将 JSON 字符串转换为 dict

使用 Pydantic的栗子：

from fastapi import FastAPI
from typing import Optional
from pydantic import BaseModel

app = FastAPI()

class Item(BaseModel):
    name: str
    age: Optional[int] = None
    gender: str
    hobby: str = None

@app.post("/items/")
async def create_item(item: Item):
    return item

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参数指定为 Pydantic 模型后，FastAPI将请求体识别为 JSON 字符串,验证数据，如果验证失败，会返回一个清晰的错误，准确指出错误数据的位置和信息，item 会接收到完整的请求体数据，拥有所有属性及其类型，IDE 也会给予对应的智能提示

5 运行应用

运行命令： uvicorn main:app --reload

注意：运行命令app前面那个是文件位置，要以实际的文件名为准

uvicorn main:app --reload

INFO:     Uvicorn running on http://127.0.0.1:8000 (Press CTRL+C to quit)
INFO:     Started reloader process [28720]
INFO:     Started server process [28722]
INFO:     Waiting for application startup.
INFO:     Application startup complete.

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6 FastAPI API文档

FastAPI文档形式：交互式API文档、备用API文档

6.1 交互式API文档

在浏览器中请求 [http://127.0.0.1:8000/docs]，显示交互式API文档， 自动交互式 API 文档（由 Swagger UI 提供，Swagger UI是一个非常流行的API文档生成工具，它可以生成交互式的、易于理解的API文档），如图：

此外，还可以通过在FastAPI应用对象上设置.title, .description 和 .version 属性来配置API的整体描述信息。这些信息将会显示在自动生成的API文档页面的顶部。

此时还可以单击某个具体的API，然后单击Try it out，然后填写参数，并单击Execute按钮来执行。

6.2 备用API文档

在浏览器中请求 http://127.0.0.1:8000/redoc ，显示备用API文档，备用的自动交互式文档（由 ReDoc 提供），如图：

总结：本篇文章介绍了FastAPI的基础部分，总的来说，FastAPI是一个功能强大、易用、高效的Web开发框架，无论你是Python新手，还是有经验的开发者，FastAPI都能帮助你更高效、更便捷地构建出高性能的Web应用。

最后

FastAPI作为Python Web开发新的利器，已经吸引了大量的开发者的关注。让我们一起探索和学习，用FastAPI构建出更好的Web应用，重燃Python Web开发的火花！

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题外话

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