FastAPI 入门教程：为Python初学者打造，轻松学习Web开发与单元测试

欢迎！无论您是刚学完Python基础语法的新手，还是对Web开发感到好奇，本教程都将带您一步一步掌握FastAPI，并学会如何测试核心业务逻辑。我们会用生活化的例子来解释概念，避免复杂的理论，确保您在每一步都能获得“成功时刻”。

第一部分：FastAPI是什么？为什么选择它？

生活比喻： 想象FastAPI就像一家高效的快餐店。您点餐（发送请求），它快速准备食物（处理业务逻辑），然后立即给您（返回响应），而这一切都基于清晰的菜单（API文档）。相比其他Web框架，FastAPI速度极快、自动生成文档，非常适合初学者快速上手。

目标： 学完这一部分，您将理解FastAPI的基本优势。

第二部分：环境设置与第一个“Hello World”应用

安装FastAPI

首先，确保您安装了Python（建议版本3.7+）。然后，在终端或命令行中运行：

pip install fastapi uvicorn

• fastapi：核心框架。
• uvicorn：服务器，用来运行您的应用。

成功时刻： 如果安装没有错误，您已经迈出了第一步！

创建并运行第一个应用

新建一个Python文件，比如 main.py，写入以下代码：

from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()  # 创建一个FastAPI应用实例

@app.get("/")  # 定义根路径的GET请求路由
def read_root():
    return {"message": "Hello, World!"}  # 返回一个JSON响应

现在，在终端运行：

uvicorn main:app --reload

打开浏览器，访问 http://127.0.0.1:8000，您会看到 {"message": "Hello, World!"}！🎉 这是您的第一个API端点工作了。

解释： @app.get("/") 类似设置一个菜单项，当有人访问根路径时，执行 read_root 函数并返回结果。

第三部分：深入理解：构建一个简单的待办事项API

让我们扩展应用，添加业务逻辑。创建一个简单的待办事项列表。

添加更多端点

更新 main.py：

from fastapi import FastAPI
from pydantic import BaseModel  # 用于数据验证
from typing import List  # 用于类型提示

app = FastAPI()

# 定义待办事项的数据模型
class TodoItem(BaseModel):
    id: int
    task: str
    completed: bool = False  # 默认未完成

# 模拟数据库：一个内存中的列表
todo_list = []

@app.get("/todos/", response_model=List[TodoItem])  # 获取所有待办事项
def get_todos():
    return todo_list

@app.post("/todos/")  # 添加新待办事项
def add_todo(todo: TodoItem):
    todo_list.append(todo)
    return {"message": "Todo added successfully!"}

运行服务器，用工具如 Postman 或浏览器测试 POST 请求到 http://127.0.0.1:8000/todos/ 并发送JSON，例如 {"id": 1, "task": "学习FastAPI"}。然后访问 GET 同一URL查看列表。您会看到数据被添加和检索。

生活比喻： 这就像在记事本上写待办事项并查看它。FastAPI自动处理JSON转换和验证。

第四部分：单元测试：为什么和如何测试业务逻辑？

现在，您已经构建了API，但如何确保它一直工作正确？这就是单元测试的作用。

什么是单元测试？

生活比喻： 单元测试就像测试一个食谱的每个步骤。您单独检查切菜是否正确（业务逻辑），而不是等整个菜做完再尝（端到端测试）。这样可以快速发现问题。

设置测试环境

在项目中，创建一个 test_main.py 文件。安装 pytest：

pip install pytest

测试业务逻辑函数

首先，将业务逻辑移到单独函数以便测试。更新 main.py：

# 在文件顶部或一个单独模块中

def add_todo_logic(todo: TodoItem, todo_list: List[TodoItem]) -> str:
    """业务逻辑：添加待办事项到列表"""
    if todo.id in [item.id for item in todo_list]:
        return "Error: ID already exists"
    todo_list.append(todo)
    return "Success"

# 在FastAPI端点中使用
@app.post("/todos/")
def add_todo(todo: TodoItem):
    result = add_todo_logic(todo, todo_list)
    if result == "Success":
        return {"message": "Todo added successfully!"}
    else:
        return {"error": result}

现在，在 test_main.py 中编写单元测试：

import pytest
from main import add_todo_logic, TodoItem
from typing import List

# 测试添加待办事项的逻辑
def test_add_todo_logic():
    # 准备数据
    todo_list: List[TodoItem] = []
    todo1 = TodoItem(id=1, task="Test task")
    todo2 = TodoItem(id=2, task="Another task")
    
    # 测试成功添加
    result = add_todo_logic(todo1, todo_list)
    assert result == "Success"
    assert len(todo_list) == 1
    assert todo_list[0].id == 1
    
    # 测试重复ID错误
    result = add_todo_logic(todo1, todo_list)  # 同样ID
    assert result == "Error: ID already exists"
    assert len(todo_list) == 1  # 列表不应改变

运行测试：

pytest test_main.py -v

如果看到“passed”，恭喜！您刚刚成功测试了业务逻辑。这是您的“成功时刻”——确保代码可靠性的关键一步。

测试API端点

对于端点，FastAPI支持测试客户端。添加一个测试：

from fastapi.testclient import TestClient
from main import app  # 导入您的FastAPI应用

client = TestClient(app)

def test_get_todos():
    response = client.get("/todos/")
    assert response.status_code == 200
    assert response.json() == []  # 初始应为空列表

def test_post_todo():
    response = client.post("/todos/", json={"id": 1, "task": "Learn testing"})
    assert response.status_code == 200
    assert response.json()["message"] == "Todo added successfully!"

再次运行 pytest，看到所有测试通过，您就已经掌握了基础的API测试。

第五部分：总结与下一步

您已经学会了：

1. 安装和运行FastAPI，创建了第一个Hello World应用。
2. 构建了简单的待办事项API，理解了路由和数据模型。
3. 引入了单元测试，特别针对业务逻辑，确保代码质量。

信心建立时刻： 回顾一下，您从零开始，现在可以构建API并测试它们了！对于初学者来说，这已经是很棒的成就。

下一步建议： 探索FastAPI的更多功能，如依赖注入、身份验证，或学习数据库集成。始终记得编写测试来维护代码。

保持实践，祝您编程愉快！如有问题，随时查阅FastAPI官方文档。