【Python系列】FastAPI 与 Uvicorn：快速启动你的异步 Web 应用

引言

在当今的软件开发领域，异步编程已经成为提高应用性能和响应速度的关键技术之一。FastAPI 和 Uvicorn 的组合正是为了满足这一需求而诞生的。FastAPI 是一个现代、快速（高性能）的 Web 框架，用于构建 APIs，而 Uvicorn 是一个轻量级的 ASGI 服务器，用于运行异步 Web 应用。

FastAPI 简介

FastAPI 是一个用于构建 API 的现代 Python Web 框架，它基于标准 Python 类型提示。FastAPI 具有以下特点：

1. 快速：性能与 NodeJS 和 Go 相媲美，甚至在某些情况下更快。
2. 简洁：代码量更少，更易于理解和维护。
3. 自动文档：自动生成 API 文档，支持 OpenAPI 规范。
4. 数据验证：自动请求数据验证和序列化。
5. 异步支持：完全异步，可以利用 Python 3.7+的异步功能。

Uvicorn 简介

Uvicorn 是一个异步 Web 服务器网关接口（ASGI）服务器，使用uvloop作为其事件循环，并且使用httptools作为其 HTTP 解析器。Uvicorn 的主要特点包括：

1. 轻量级：Uvicorn 是一个轻量级的 ASGI 服务器，易于集成和部署。
2. 高性能：利用uvloop和httptools，Uvicorn 提供了出色的性能。
3. 异步支持：Uvicorn 完全支持异步应用，可以与 FastAPI 无缝配合。

环境准备

在开始之前，你需要确保你的开发环境中安装了 Python 3.7 或更高版本。你还需要安装 FastAPI 和 Uvicorn。可以通过以下命令安装：

pip install fastapi uvicorn

创建 FastAPI 应用

首先，创建一个 Python 文件，例如main.py，并编写你的 FastAPI 应用：

from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()

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

@app.get("/items/{item_id}")
async def read_item(item_id: int, q: str = None):
    return {"item_id": item_id, "q": q}

在这个简单的例子中，我们定义了一个 FastAPI 应用，其中包含两个路由：一个根路由和一个带参数的路由。

使用 Uvicorn 启动 FastAPI 应用

现在，你可以通过 Uvicorn 来启动你的 FastAPI 应用。在命令行中，运行以下命令：

uvicorn main:app --reload

这里的main是你的 Python 文件名（不包括.py扩展名），而app是你在文件中定义的 FastAPI 实例的变量名。--reload参数表示在代码更改时自动重载服务器，这对于开发非常有用。

访问你的应用

启动 Uvicorn 服务器后，你可以通过浏览器或任何 HTTP 客户端访问你的应用。例如，访问http://127.0.0.1:8000将返回：

{ "Hello": "World" }

如果你访问http://127.0.0.1:8000/items/1?q=somequery，你将得到：

{ "item_id": 1, "q": "somequery" }

进阶使用

FastAPI 和 Uvicorn 的强大之处在于它们的扩展性和灵活性。你可以使用依赖注入、中间件、异常处理等高级功能来增强你的应用。例如，你可以定义依赖项来处理数据库连接、认证等。