FastAPI入門：Python開發者必學的Web框架基礎

什麼是Web框架和FastAPI？¶

在開始之前，我們先搞清楚幾個基礎概念：

Web框架：簡單來說，Web框架就是幫你快速搭建Web應用的工具。它封裝了處理HTTP請求、路由、數據處理等複雜細節，讓你能專注於業務邏輯。想象一下，如果沒有框架，你需要自己處理socket連接、解析HTTP協議、路由分發等，這會非常繁瑣。

FastAPI：這是一個基於Python的現代Web框架，它的核心特點是高性能（基於Starlette和Pydantic）、自動生成API文檔（Swagger UI和ReDoc）、支持異步編程（適合高併發場景），以及數據驗證。對於Python開發者來說，FastAPI已經成爲構建RESTful API的首選框架之一。

安裝與基礎示例¶

安裝FastAPI和服務器¶

FastAPI本身是Python庫，但需要一個ASGI服務器來運行（類似Django的Gunicorn+Uvicorn）。這裏我們用Uvicorn作爲服務器：

pip install fastapi uvicorn

第一個“Hello World”應用¶

創建一個main.py文件，輸入以下代碼：

from fastapi import FastAPI

# 創建FastAPI應用實例
app = FastAPI()

# 定義路由：當訪問根路徑（"/"）時觸發
@app.get("/")
def read_root():
    return {"message": "Hello, FastAPI!"}

運行應用¶

在終端執行：

uvicorn main:app --reload

main:app：表示從main.py文件中導入名爲app的FastAPI實例
--reload：自動檢測代碼變化並重啓服務器，方便開發

現在打開瀏覽器訪問 http://localhost:8000，就能看到返回的JSON數據：{"message": "Hello, FastAPI!"}。

路由與參數¶

路徑參數¶

你可以在URL中定義動態參數，比如獲取用戶ID的接口：

@app.get("/users/{user_id}")
def get_user(user_id: int):  # 參數類型爲int，自動驗證
    return {"user_id": user_id, "message": f"User {user_id} data"}

訪問 http://localhost:8000/users/123，會返回 {"user_id": 123, "message": "User 123 data"}
FastAPI會自動驗證參數類型（如user_id必須是整數，否則返回錯誤）

查詢參數¶

如果需要傳遞可選參數，可以用查詢參數：

@app.get("/search")
def search_items(query: str = None, limit: int = 10):
    return {"query": query, "limit": limit}

訪問 http://localhost:8000/search?query=book&limit=5，返回 {"query": "book", "limit": 5}
參數默認值（如query: str = None）表示該參數可選

數據驗證與Pydantic¶

FastAPI使用Pydantic庫進行數據驗證和序列化，確保請求數據符合預期格式。

定義數據模型¶

創建一個Item模型：

from pydantic import BaseModel

class Item(BaseModel):
    name: str
    price: float
    is_offer: bool = None  # 可選字段，默認None

使用模型接收請求數據¶

@app.post("/items/")
def create_item(item: Item):
    return {"item_name": item.name, "item_price": item.price}

當發送POST請求到/items/，並在請求體中傳入JSON數據（如{"name": "apple", "price": 5.99}）時，FastAPI會自動驗證數據類型
如果數據格式錯誤（如price寫成字符串），會返回清晰的錯誤提示

請求方法與數據處理¶

GET vs POST¶

GET：用於獲取數據（如查詢列表），參數放在URL中，不適合提交敏感數據
POST：用於提交數據（如創建資源），參數放在請求體中，更安全

處理POST請求（JSON數據）¶

用上面定義的Item模型處理JSON數據：

@app.post("/items/")
def create_item(item: Item):
    return {"message": f"Created {item.name}", "price": item.price}

處理表單數據¶

如果是HTML表單提交，用Form類：

from fastapi import Form

@app.post("/login")
def login(username: str = Form(...), password: str = Form(...)):
    return {"username": username, "status": "logged in"}

Form(...)表示該參數必填，用戶提交表單時會自動解析

自動生成API文檔¶

FastAPI最實用的特性之一是自動生成交互式API文檔，不需要手動寫文檔！

訪問Swagger UI¶

運行應用後，訪問 http://localhost:8000/docs，就能看到可視化的API文檔界面：

可以直接在頁面上測試所有接口（點擊”Try it out”）
自動顯示參數說明、返回格式和示例數據

ReDoc文檔¶

訪問 http://localhost:8000/redoc，是另一種格式的API文檔，更簡潔直觀。

異步支持（進階瞭解）¶

FastAPI支持異步編程，適合處理耗時操作（如數據庫查詢、外部API調用）：

from fastapi import FastAPI
import asyncio

app = FastAPI()

@app.get("/async-data")
async def get_async_data():
    # 模擬異步操作（如數據庫查詢）
    await asyncio.sleep(1)  # 等待1秒
    return {"data": "This is async response"}

異步接口使用async def定義，配合await關鍵字
高併發場景下，異步能顯著提升性能

總結與實踐建議¶

FastAPI的核心優勢在於簡單易用和自動生成文檔，非常適合快速開發RESTful API。

初學者實踐步驟：¶

安裝FastAPI和Uvicorn
完成基礎示例（Hello World、路徑參數、查詢參數）
使用Pydantic模型處理數據驗證
嘗試編寫GET和POST接口，測試API文檔
用異步函數處理簡單耗時操作

進階方向：¶

中間件（Middleware）：處理所有請求/響應
依賴注入（Dependency Injection）：複用代碼邏輯
數據庫集成（SQLAlchemy/FastAPI-SQLAlchemy）
中間件和CORS配置（處理跨域請求）

FastAPI的學習曲線平緩，從基礎到進階可以逐步擴展，建議結合官方文檔和實際項目練習，很快就能上手！