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= Python FastAPI =

'''FastAPI''' 是一个现代、快速（高性能）的 Python Web 框架，用于构建 API。它基于标准 Python 类型提示，使用 [[Starlette]] 和 [[Pydantic]] 构建，提供了极高的性能，接近 [[Node.js]] 和 [[Go]] 的速度。FastAPI 特别适合开发 RESTful API、微服务以及需要高性能的 Web 应用程序。

== 核心特性 ==
FastAPI 的主要特点包括：
* '''高性能'''：基于 [[ASGI]]（异步服务器网关接口），支持异步请求处理。
* '''自动文档生成'''：内置 [[Swagger UI]] 和 [[ReDoc]]，自动生成交互式 API 文档。
* '''数据验证'''：使用 [[Pydantic]] 进行请求和响应数据的自动验证。
* '''依赖注入系统'''：简化代码组织，提高可维护性。
* '''类型安全'''：利用 Python 类型提示，减少运行时错误。

== 安装 ==
FastAPI 可以通过 pip 安装：
<syntaxhighlight lang="bash">
pip install fastapi
</syntaxhighlight>
此外，需要一个 ASGI 服务器（如 [[Uvicorn]]）来运行 FastAPI 应用：
<syntaxhighlight lang="bash">
pip install uvicorn
</syntaxhighlight>

== 基本示例 ==
以下是一个简单的 FastAPI 应用示例：
<syntaxhighlight lang="python">
from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()

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

@app.get("/items/{item_id}")
def read_item(item_id: int, q: str = None):
    return {"item_id": item_id, "q": q}
</syntaxhighlight>
运行应用：
<syntaxhighlight lang="bash">
uvicorn main:app --reload
</syntaxhighlight>
访问 `http://127.0.0.1:8000/` 将返回：
<syntaxhighlight lang="json">
{"message": "Hello, World!"}
</syntaxhighlight>
访问 `http://127.0.0.1:8000/items/5?q=test` 将返回：
<syntaxhighlight lang="json">
{"item_id": 5, "q": "test"}
</syntaxhighlight>

== 请求和响应模型 ==
FastAPI 使用 Pydantic 模型定义数据结构：
<syntaxhighlight lang="python">
from pydantic import BaseModel
from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()

class Item(BaseModel):
    name: str
    price: float
    is_offer: bool = None

@app.post("/items/")
def create_item(item: Item):
    return item
</syntaxhighlight>
发送 POST 请求：
<syntaxhighlight lang="json">
{
    "name": "Laptop",
    "price": 999.99,
    "is_offer": true
}
</syntaxhighlight>
响应：
<syntaxhighlight lang="json">
{
    "name": "Laptop",
    "price": 999.99,
    "is_offer": true
}
</syntaxhighlight>

== 异步支持 ==
FastAPI 支持异步请求处理：
<syntaxhighlight lang="python">
from fastapi import FastAPI
import httpx

app = FastAPI()

@app.get("/async-example/")
async def fetch_data():
    async with httpx.AsyncClient() as client:
        response = await client.get("https://api.example.com/data")
        return response.json()
</syntaxhighlight>

== 依赖注入 ==
FastAPI 的依赖注入系统简化了代码复用：
<syntaxhighlight lang="python">
from fastapi import Depends, FastAPI

app = FastAPI()

def common_parameters(q: str = None, skip: int = 0, limit: int = 100):
    return {"q": q, "skip": skip, "limit": limit}

@app.get("/items/")
def read_items(commons: dict = Depends(common_parameters)):
    return commons
</syntaxhighlight>

== 实际应用案例 ==
FastAPI 适用于多种场景，包括：
* '''微服务架构'''：构建轻量级、高性能的微服务。
* '''数据 API'''：为前端应用或移动应用提供数据接口。
* '''机器学习 API'''：部署机器学习模型作为 RESTful 服务。

=== 机器学习 API 示例 ===
<syntaxhighlight lang="python">
from fastapi import FastAPI
from pydantic import BaseModel
import joblib

app = FastAPI()
model = joblib.load("model.pkl")

class PredictionInput(BaseModel):
    feature1: float
    feature2: float

@app.post("/predict/")
def predict(input: PredictionInput):
    prediction = model.predict([[input.feature1, input.feature2]])
    return {"prediction": prediction[0]}
</syntaxhighlight>

== 性能比较 ==
FastAPI 的性能接近原生 [[Go]] 和 [[Node.js]]：
<mermaid>
barChart
    title Web框架性能比较（请求/秒）
    x-axis 框架
    y-axis 性能
    bar FastAPI : 50000
    bar Flask : 10000
    bar Django : 5000
    bar Node.js : 55000
    bar Go : 60000
</mermaid>

== 数学支持 ==
FastAPI 可以处理数学运算请求，例如计算圆的面积：
<syntaxhighlight lang="python">
from fastapi import FastAPI
from pydantic import BaseModel
import math

app = FastAPI()

class Circle(BaseModel):
    radius: float

@app.post("/area/")
def calculate_area(circle: Circle):
    area = math.pi * circle.radius ** 2
    return {"area": area}
</syntaxhighlight>
数学公式表示为：
<math>
A = \pi r^2
</math>

== 进阶主题 ==
* '''中间件'''：自定义请求/响应处理流程。
* '''WebSockets'''：实现实时双向通信。
* '''OAuth2 认证'''：集成安全认证系统。
* '''数据库集成'''：与 [[SQLAlchemy]] 或 [[Tortoise-ORM]] 配合使用。

== 总结 ==
FastAPI 是一个功能强大、易于使用的现代 Python Web 框架，特别适合构建高性能 API。它的自动文档生成、数据验证和异步支持使其成为 Python Web 开发的优秀选择。无论是初学者还是经验丰富的开发者，都能快速上手并构建高效的 Web 应用。

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[[Category:Python]]
[[Category:Python Web 开发]]