FastAPI

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.NET 9.0

使用类型提示、验证和异步支持,快速构建生产级 Python API。

FastAPI 模式

功能概述

FastAPI 模式是一项面向实际任务的技能,主要用于Async Traps. 混合同步数据库驱动程序( psycopg2, PyMySQL) 在 Async 端点屏蔽事件循环 – 使用 async 驱动程序( asyncpg, aiomysql) 或在 run in execut 中运行同步代码。它将相关步骤、工具调用和结果整理方式集中到统一流程中,帮助使用者更快完成目标并减少重复操作。

核心要点

  • 使用时应结合输入条件选择合适的执行方式,核对必要参数、依赖环境与输出内容,并按原始要求处理异常情况。
  • 从功能定位来看,该技能强调把分散的操作要求整理成清晰、可复用的处理流程,使用户能够围绕既定目标快速准备输入、选择执行方式并获得结构化结果。
  • 实际使用前应先确认任务范围、数据来源、运行环境、必要权限和关键参数,再依据技能说明逐步执行;

使用与执行

若输入条件不完整,应先补齐信息或采用保守配置,避免因错误假设导致结果偏离需求。执行过程中需要关注工具调用是否成功、接口或依赖是否可用、输出格式是否符合预期,并对异常提示、缺失字段和边界情况进行处理;

结果检查与注意事项

涉及批量任务时,还应保存进度,避免中断后重复操作。该技能适合用于一次性任务,也可以接入自动化工作流,与其他技能或上层代理配合完成更完整的业务链路;在组合使用时,应明确每一步的输入输出关系,并避免不同步骤之间出现参数冲突。

FastAPI 模式

异步陷阱

  • 在异步端点中混用同步数据库驱动(如 psycopg2、PyMySQL)会阻塞事件循环 —— 应改用异步驱动(如 asyncpg、aiomysql),或通过 run_in_executor 运行同步代码
  • 在异步端点中使用 time.sleep() 会导致整个事件循环阻塞 —— 应改用 await asyncio.sleep()
  • 在异步端点中执行 CPU 密集型任务会挤占其他请求的资源 —— 应将其卸载至 ProcessPoolExecutor 或后台工作进程
  • 异步端点调用执行 I/O 的同步函数时仍会阻塞 —— 整个调用链必须全部为异步

Pydantic 校验

  • 模型中的默认值(如 items: list = [])会成为跨请求共享的可变状态 —— 应使用 Field(default_factory=list)
  • Optional[str] 并不会使字段在请求中变为可选 —— 需显式指定 = None,或使用 Field(default=None)
  • Pydantic v2 使用 model_validate() 替代已弃用的 parse_obj(),使用 model_dump() 替代已弃用的 .dict()
  • 使用 Annotated[str, Field(min_length=1)] 定义可复用的校验类型,避免重复声明约束条件

依赖注入

  • 依赖项默认在每次请求时运行 —— 对开销较大的依赖可使用 lru_cache 缓存,或将其缓存在 app.state 中作为单例
  • Depends() 若不传入参数,则自动复用类型提示作为依赖项 —— 写法简洁但可能令读者困惑
  • 嵌套依赖构成有向无环图(DAG)—— 若 A 依赖 B 和 C,而 B 与 C 均依赖 D,则 D 仅执行一次(按请求缓存)
  • 对需清理资源的依赖(如数据库会话、文件句柄)使用 yield 依赖 —— yield 后的代码无论端点是否抛出异常均会执行

生命周期(Lifespan)与启动逻辑

  • @app.on_event("startup") 已被弃用 —— 应改用 lifespan 异步上下文管理器
  • 应在生命周期内将共享资源(如数据库连接池、HTTP 客户端)存入 app.state,而非使用全局变量
  • 生命周期逻辑每个 worker 进程仅执行一次 —— 若使用 4 个 Uvicorn worker,则会创建 4 个独立的数据库连接池
from contextlib import asynccontextmanager
@asynccontextmanager
async def lifespan(app):
    app.state.db = await create_pool()
    yield
    await app.state.db.close()
app = FastAPI(lifespan=lifespan)

请求与响应

  • 端点应返回 dict,而非直接返回 Pydantic 模型 —— FastAPI 自动处理序列化,且性能更优
  • 对于返回新建资源的 POST 端点,应设置 status_code=201 —— 默认的 200 状态码语义上不准确
  • 返回非 JSON 响应时,应使用 Response 并指定 media_type="text/plain" —— 否则直接返回字符串仍会被 JSON 编码
  • 设置 response_model_exclude_unset=True 可从响应中排除值为 None 的字段 —— 输出更清晰简洁

错误处理

  • 应使用 raise HTTPException(status_code=404) 抛出错误 —— 不应返回 Response 对象,否则将绕过中间件
  • 可通过 @app.exception_handler(CustomError) 注册自定义异常处理器 —— 但注意其无法捕获 HTTPException
  • 使用 detail= 参数提供面向用户的提示信息,并单独记录原始错误日志 —— 切勿向客户端泄露堆栈跟踪

后台任务

  • BackgroundTasks 在响应发送后执行,但仍处于同一进程内 —— 不适用于长时间运行的任务
  • 后台任务按添加顺序串行执行 —— 不应假定其具备并行性
  • 若后台任务失败,客户端无法感知 —— 应自行实现错误处理与告警机制

安全性

  • OAuth2PasswordBearer 仅用于 OpenAPI 文档生成 —— 它本身不校验令牌,实际校验逻辑需在依赖项中实现
  • CORS 中间件在中间件注册顺序中必须置于异常处理器之后 —— 否则错误响应将缺失 CORS 头
  • Depends(get_current_user) 应应用于路径操作(path operation),而非路由器(router)—— 路由器级依赖会影响所有子路径(包括健康检查接口)

测试

  • TestClient 即使对异步端点也以同步方式运行 —— 如需真正异步测试,应使用 httpx.AsyncClient 配合 ASGITransport
  • 可通过 app.dependency_overrides[get_db] = mock_db 覆盖依赖项 —— 比 monkeypatch 更清晰可靠
  • TestClient 必须配合上下文管理器使用(即 with TestClient(app) as client:),否则生命周期钩子(startup/shutdown)不会触发

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