創新實訓2024.05.25日志：Web應用技術選型

我們的web應用使用python web的fastapi框架，通過uvicorn開啟web服務。

1. refs

官網文檔：FastAPI (tiangolo.com)

github：https://github.com/tiangolo/fastapi

2. 環境配置

python:3.11+

uvicorn:0.29.0

pip install "uvicorn[standard]"

什么是uvicorn?

Uvicorn 是一個輕量級的 ASGI（Asynchronous Server Gateway Interface）服務器，用于運行 Python 的 ASGI 應用。ASGI 是一個標準接口，用于異步Web應用程序和服務器之間的通信，它允許你編寫異步代碼，從而提高應用程序的性能和可伸縮性。

Uvicorn 的主要特點包括：

  1. 異步支持：Uvicorn 完全支持異步，這意味著它可以處理大量的并發連接，而不會阻塞服務器。
  2. 性能：Uvicorn 提供了高性能的服務器能力，特別是在與異步框架（如 FastAPI 或 Starlette）結合使用時。
  3. 簡單易用：Uvicorn 的使用非常簡單，可以通過命令行啟動，也可以作為庫在代碼中啟動。
  4. 跨平臺：Uvicorn 可以在多種操作系統上運行，包括 Windows、macOS 和 Linux。
  5. 可擴展性：Uvicorn 可以輕松擴展以適應不同的工作負載，適用于從小規模到大規模的生產環境。
  6. 內置支持：許多現代 Python Web 框架，如 FastAPI 和 Starlette，已經內置了對 Uvicorn 的支持。
  7. 命令行接口：Uvicorn 提供了一個命令行接口（CLI），允許你快速啟動和管理 ASGI 應用。
  8. WebSockets 支持：Uvicorn 支持 WebSockets，使得實時通信和交互式應用的構建成為可能。
  9. Gunicorn 集成：Uvicorn 可以與 Gunicorn（一個 Python WSGI HTTP 服務器）集成，通過 Gunicorn 運行 Uvicorn 工作器。

FastAPI的官網介紹自己說是性能最好的Python Web框架之一，主要原因就是web端的Uvicorn和Starlette的功勞。

fastapi:0.111.0

pip install fastapi

可以看到fastapi是依賴于uvicorn做服務器的，所以務必下載這個依賴。

3. Start Off

3.1. 一個最簡單的例子

啟動服務

先來一個最簡單的示例：

# file:main.py
from fastapi import FastAPIapp = FastAPI()@app.get("/")
async def root():return {"message": "Hello World"}@app.get("/hello/{name}")
async def say_hello(name: str):return {"message": f"Hello {name}"}

隨后利用命令：

uvicorn main:app --reload

進行啟動

uvicorn main:app?命令含義如下:

  • main：main.py?文件（一個 Python「模塊」）。
  • app：在?main.py?文件中通過?app = FastAPI()?創建的對象。
  • -reload：讓服務器在更新代碼后重新啟動。僅在開發時使用該選項。

隨后可以請求下我們創建的兩個接口：

可以看到服務端的所有請求：

同時，可以創建一個.http文件，進行接口測試：

接口文檔

跳轉到?http://127.0.0.1:8000/docs。

你將會看到自動生成的交互式 API 文檔（由?Swagger UI?提供）

以及由?ReDoc提供的可選的文檔

OpenAPI規范

FastAPI?使用定義 API 的?OpenAPI?標準將你的所有 API 轉換成一種模式描述，或者說是API的規范。

訪問127.0.0.1:8000/openapi.json可以看到這個json文檔。

3.2. 開放一個新的接口

路徑類型

這個在上面的實例中已經有所體現：

@app.get("/")
async def root():return {"message": "Hello World"}

這里的請求路徑方式有很多，包括：

@app.post()
@app.put()
@app.delete()
@app.options()
@app.head()
@app.patch()
@app.trace()

雖然在語義上有所不同，但前三個（post,put,delete）的實際行為是可以任意規定的。比如本來該delete的行為，用post來傳遞參數，其實也無所謂。

另外我們可以用async關鍵字來規定某個接口的行為是否是異步的，對于那些不需要等待其他子程序的請求，我們可以允許這樣的異步行為，利用await關鍵字告知python在這段程序執行時你可以轉而執行其他子程序，等到這段程序執行完畢再返回執行。

路徑參數

參數聲明+參數類型

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

本例把?item_id?的類型聲明為?int。

同時會對這個參數進行校驗，如果你傳個沒法轉成int類型的數據，（比如food,4.2這種）將報錯：

{"detail": [{"loc": ["path","item_id"],"msg": "value is not a valid integer","type": "type_error.integer"}]
}

此外，這個類型可以是枚舉類型：路徑操作使用 Python 的?Enum?類型接收預設的路徑參數。

導入?Enum?并創建繼承自?str?和?Enum?的子類。

通過從?str?繼承，API 文檔就能把值的類型定義為字符串，并且能正確渲染。

然后，創建包含固定值的類屬性，這些固定值是可用的有效值：

from enum import Enumfrom fastapi import FastAPIclass ModelName(str, Enum):alexnet = "alexnet"resnet = "resnet"lenet = "lenet"app = FastAPI()@app.get("/models/{model_name}")
async def get_model(model_name: ModelName):if model_name is ModelName.alexnet:return {"model_name": model_name, "message": "Deep Learning FTW!"}if model_name.value == "lenet":return {"model_name": model_name, "message": "LeCNN all the images"}return {"model_name": model_name, "message": "Have some residuals"}

最后，這個參數本身可能也是個路徑，例如/home/myfile.txt這種，此時要用到路徑轉換器：

from fastapi import FastAPIapp = FastAPI()@app.get("/files/{file_path:path}")
async def read_file(file_path: str):return {"file_path": file_path}

本例中，參數名為?file_path，結尾部分的?:path?說明該參數應匹配路徑。

查詢參數

在?后，用&分割

例如：

from fastapi import FastAPIapp = FastAPI()fake_items_db = [{"item_name": "Foo"}, {"item_name": "Bar"}, {"item_name": "Baz"}]@app.get("/items/")
async def read_item(skip: int = 0, limit: int = 10):return fake_items_db[skip : skip + limit]

利用該接口請求：

<http://127.0.0.1:8000/items/?skip=0&limit=10>

如果不指定這兩個參數，那么將是默認值

請求體

這里有一個很關鍵的組件，叫做pydantic，是python生態圈里很有名的做數據校驗的組件：Welcome to Pydantic - Pydantic

首先我們需要利用pydantic提供的basemodel來定義一個合法的請求體是什么樣子的：

from fastapi import FastAPI
from pydantic import BaseModelclass Item(BaseModel):name: strdescription: str | None = Noneprice: floattax: float | None = Noneapp = FastAPI()@app.post("/items/")
async def create_item(item: Item):return item

其中description和tax是有默認值的，可以不給他們傳參，但是沒有默認值得必須傳參了。

from fastapi import FastAPI
from pydantic import BaseModelclass Item(BaseModel):name: strdescription: str | None = Noneprice: floattax: float | None = Noneapp = FastAPI()@app.post("/items/")
async def create_item(item: Item):return item

此處，請求體參數的類型為?Item?模型。 甚至請求體和路徑參數是可以共存的：

from fastapi import FastAPI
from pydantic import BaseModelclass Item(BaseModel):name: strdescription: str | None = Noneprice: floattax: float | None = Noneapp = FastAPI()@app.put("/items/{item_id}")
async def update_item(item_id: int, item: Item):return {"item_id": item_id, **item.dict()}

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