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了解 FastAPI 是什麼，與 Django、Flask、Litestar 進行比較。 ASGI 架構、非同步優先、類型提示、自動文件。生態系統和實際用例。

Python FastAPI：從基礎到進階

第 1 部分：Python 基礎和 FastAPI

亞洲開發網

1.FastAPI是什麼？

FastAPI 是一個現代的、高效能的 Python Web 框架，旨在讓 API 的建置變得快速、簡單。創建者： 塞巴斯蒂安·拉米雷斯 2018年，FastAPI憑藉著出色的效能、出色的開發者體驗和強大的類型提示系統，迅速成為後端API最受歡迎的Python框架。

FastAPI 在背景運行 史塔萊特 （ASGI框架）及使用 派丹提克 用於資料驗證，在許多基準測試中提供與 Node.js 和 Go 相當的速度。

為什麼選擇 FastAPI？

高效能：最快的 Python 框架之一，得益於 Starlette 和 async/await
原生類型提示：使用 Python 類型提示進行自動驗證、序列化和文件記錄
自動記錄：從程式碼自動建立Swagger UI和ReDoc，無需編寫單獨的文檔
開發者經驗：強大的編輯器支援、自動完成、類型檢查有助於減少錯誤
非同步優先：支援原生async/await，適合I/O密集型應用
基於標準：基於OpenAPI（Swagger）、JSON Schema、OAuth2標準

2. FastAPI與其他框架的比較

標準	快速API	薑戈	燒瓶	萊特星
類型系統	本土（Pydantic）	可選	可選	本機（屬性/訊息規格）
效能	非常高	平均	平均	非常高
非同步支援	本地人	部分（Django 5+）	燒瓶 2+（限量）	本地人
自動文件	招搖+ReDoc	DRF 壯觀	燒瓶-RESTX	招搖+ReDoc
ORM	SQLAlchemy/烏龜	Django ORM	SQL煉金術	SQL煉金術
管理面板	SQLAdmin/FastAPI-管理	內建	Flask 管理	社群
學習曲線	低-中	中高	低	平均
社群	非常大（70k+ ⭐）	很大	很大	發展中
適合	API、微服務	全端、CMS	MVP、小 API	API、企業

3.FastAPI架構

FastAPI 建立在三個堅實的基礎上：

┌──────────────────────────────────────────────┐
│              FastAPI Application              │
├──────────────────────────────────────────────┤
│                                              │
│  ┌──────────┐  ┌──────────┐  ┌───────────┐  │
│  │  Routes   │  │  Deps    │  │  Models   │  │
│  │  (Path    │  │  (DI     │  │  (Pydantic│  │
│  │   Ops)    │  │   System)│  │   V2)     │  │
│  └──────────┘  └──────────┘  └───────────┘  │
│                                              │
├──────────────────────────────────────────────┤
│              Starlette (ASGI)                │
│  ┌──────────┐  ┌──────────┐  ┌───────────┐  │
│  │Middleware │  │  Routing │  │ WebSocket │  │
│  └──────────┘  └──────────┘  └───────────┘  │
├──────────────────────────────────────────────┤
│          Uvicorn / Hypercorn (Server)        │
└──────────────────────────────────────────────┘

主要成分：

獨角獸：ASGI伺服器，運行FastAPI應用程序，支援HTTP/1.1和WebSocket
史塔萊特：輕量級ASGI框架，提供路由、中間件、WebSocket、後台任務
派丹提克：基於類型提示的資料驗證和序列化
開放API：依照OpenAPI 3.1標準自動產生API文檔

4.FastAPI生態系統

FastAPI 擁有豐富的生態系統，擁有許多支援庫：

領域	圖書館	描述
ORM	SQLAlchemy、Tortoise-ORM、SQLModel	Python 的資料庫 ORM
遷移	蒸餾器	資料庫結構定義遷移
授權	python-jose、Passlib、Authlib	JWT、OAuth2、密碼哈希
快取	fastapi-cache2、Redis	回應快取
任務佇列	芹菜、ARQ、SAQ	後台工作處理
測試	pytest、httpx	測試框架和非同步客戶端
管理員	SQLAdmin、FastAPI 管理	管理儀表板
監控	prometheus-fastapi-instrumentator	指標和監控

5. 使用 FastAPI 實作 Hello World

讓我們來看看最簡單的 FastAPI 應用程式：

# main.py
from fastapi import FastAPI

app = FastAPI(
    title="My First API",
    description="Learning FastAPI from scratch",
    version="1.0.0"
)

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

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

運行應用程式：

# Cài đặt
pip install fastapi uvicorn

# Chạy development server
uvicorn main:app --reload

# Server sẽ chạy tại http://127.0.0.1:8000
# Swagger UI: http://127.0.0.1:8000/docs
# ReDoc: http://127.0.0.1:8000/redoc

只需幾行程式碼，您就可以：

帶有路徑參數的 REST API 端點（商品編號) 自動驗證為 整數
查詢參數可選（q) 帶有類型提示
互動式 API 文件 (Swagger UI)
替代文檔 (ReDoc)
請求/回應的 JSON 架構

6. WSGI 與 ASGI - 為什麼 ASGI 很重要？

了解 WSGI 和 ASGI 之間的差異是理解為什麼 FastAPI 速度快的關鍵：

WSGI（Web 伺服器網關介面）- 傳統

# Flask (WSGI) - synchronous, blocking
@app.route("/data")
def get_data():
    result1 = db.query("SELECT ...")    # Block - đợi DB
    result2 = requests.get("https://api.example.com")  # Block - đợi HTTP
    return jsonify(result1, result2)
    # Tổng thời gian = time(query) + time(http_call)

ASGI（非同步伺服器閘道介面）- 現代

# FastAPI (ASGI) - asynchronous, non-blocking
@app.get("/data")
async def get_data():
    result1, result2 = await asyncio.gather(
        db.query("SELECT ..."),         # Non-blocking
        httpx.get("https://api.example.com")  # Non-blocking
    )
    return {"db": result1, "api": result2}
    # Tổng thời gian = max(time(query), time(http_call))

借助 ASGI，FastAPI 可以處理數千個並發請求，而無需許多執行緒或進程。

7. 什麼時候該使用FastAPI？

FastAPI 應在下列情況下使用：

建構 REST API 或 GraphQL API
微服務架構
即時應用程式（WebSocket、SSE）
機器學習模型服務
物聯網後端服務
高並發 I/O 密集型應用程式

在以下情況下考慮另一個框架：

具有伺服器渲染 HTML 的全端 Web 應用程式 → 薑戈
CMS、管理繁重的應用程式 → 薑戈
快速原型，簡單 API → 燒瓶
需要 msgspec 的最大速度 → 萊特星

8. 課程路線圖

在本系列中，我們將學習 20 節課程，分為 5 個部分：

第 1 部分：基礎 - Python 基礎、FastAPI 基礎、請求/回應
第 2 部分：資料庫 - Pydantic、SQLAlchemy、Alembic、CRUD 和儲存庫模式
第 3 部分：安全 - 身份驗證、授權、OAuth2、安全最佳實踐
第 4 部分：高級 - 中介軟體、WebSockets、後台任務、快取、非同步深入研究
第五部分：生產 - 乾淨的架構、測試、Docker、CI/CD、部署和監控

每節課都有實用的程式碼範例，在本系列結束時，您將擁有足夠的知識來建立可用於生產的 FastAPI 應用程式。

總結

FastAPI 是用於建立 API 的最現代的 Python 框架，將高效能與出色的開發人員體驗相結合。在下一篇文章中，我們將在深入研究 FastAPI 之前回顧必要的 Python 知識。

第 1 課：介紹 FastAPI - 最現代的 Python 框架