FastAPI入门教程：学习并发与并行处理

欢迎来到Web开发世界！

如果你已经学过Python基础语法，但还没接触过Web开发，那么你来对地方了！FastAPI是一个现代、快速的Web框架，专门为Python设计。它的学习曲线平缓，特别适合初学者。今天，我们将一起动手创建一个简单的Web应用，并探索如何用它处理多个任务，这就是并发与并行处理。

生活化类比：想象一家餐厅。并发就像是多个服务员同时为不同桌子的顾客服务，而并行则像是多个厨师在后厨同时烹饪不同的菜肴。在Web开发中，你的应用可能需要同时处理多个用户的请求，FastAPI帮你轻松实现这一点。

第一步：设置环境

在开始之前，确保你已经安装了Python（建议3.7或更高版本）。然后，打开终端或命令行，运行以下命令来安装FastAPI和它的服务器工具：

pip install fastapi uvicorn

这就像是在你的工具箱里添加新工具。别担心，一次安装，终身受益！

第二步：你的第一个FastAPI应用

让我们创建一个简单的“Hello World”应用，体验第一个成功时刻！

1. 打开你喜欢的代码编辑器（比如VS Code或记事本），创建一个新文件，命名为 main.py。
2. 复制并粘贴以下代码：

from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()  # 创建一个FastAPI应用实例

@app.get("/")  # 定义一个处理GET请求的路由，路径是根目录
async def read_root():
    return {"message": "Hello, FastAPI World!"}

3. 保存文件。
4. 在终端中，导航到文件所在目录，运行：

uvicorn main:app --reload

你会在终端看到服务器启动的信息。打开浏览器，访问 http://127.0.0.1:8000，你会看到 {"message": "Hello, FastAPI World!"} 显示在页面上！

成功时刻：恭喜！你已经成功运行了第一个Web应用。这个应用可以响应GET请求，就像餐厅服务员对你说“欢迎光临”。

第三步：理解并发与并行

现在，让我们深入并发与并行处理的概念。在FastAPI中，这通过异步编程实现。别被术语吓到，我们用一个简单例子来解释。

并发：你的应用可以同时处理多个请求，即使代码在等待某个操作（比如从数据库读取数据），也能处理其他请求。

并行：你的代码同时执行多个任务，比如在多个CPU核心上运行。

FastAPI默认支持并发处理，因为它是异步的。让我们修改应用，演示这一点。

示例：并发处理请求

在 main.py 中添加一个新路由：

import asyncio  # 导入异步库

@app.get("/slow")
async def slow_endpoint():
    # 模拟一个慢操作，比如等待3秒
    await asyncio.sleep(3)  # 这会暂停当前函数，但允许其他请求继续处理
    return {"message": "这个端点花了3秒响应，但其他请求不受影响！"}

保存文件，服务器会自动重启（因为有 --reload 参数）。现在，打开两个浏览器标签页：

• 一个访问 http://127.0.0.1:8000/，你会立刻看到消息。
• 另一个访问 http://127.0.0.1:8000/slow，它会等待3秒后响应。

尝试：在访问 /slow 的同时，打开另一个标签页访问 /。你会发现 / 依然快速响应，因为FastAPI在并发处理请求！

生活化类比：这就像是餐厅里，一个服务员在等厨房做菜（慢操作），但其他服务员可以继续服务新顾客。

示例：并行计算（可选）

并行通常涉及更复杂的CPU密集型任务。为了简单起见，我们展示一个概念性例子。在实际中，FastAPI可以结合多线程或多进程来并行处理。

import time

@app.get("/parallel")
def parallel_endpoint():
    # 模拟一个CPU密集型任务
    start_time = time.time()
    result = sum(i * i for i in range(1000000))  # 计算平方和
    elapsed_time = time.time() - start_time
    return {"message": f"并行任务完成，耗时{elapsed_time:.2f}秒！", "result": result}

访问 http://127.0.0.1:8000/parallel，看看它如何工作。注意：这个例子是同步的，但在真实应用中，你可以用异步库如 asyncio 或外部工具来优化并行。

第四步：更多简单示例，巩固信心

让我们添加几个有趣的路由，让你体验更多成功时刻！

示例：动态路由

@app.get("/items/{item_id}")
async def read_item(item_id: int):
    return {"item_id": item_id, "description": f"这是物品{item_id}的信息"}

访问 http://127.0.0.1:8000/items/42，你会看到自定义响应。

示例：查询参数

@app.get("/users/")
async def read_user(name: str = "Guest", age: int = 0):
    return {"user_name": name, "age": age, "greeting": f"你好，{name}！"}

访问 http://127.0.0.1:8000/users/?name=Alice&age=30，玩转URL参数。

总结和下一步

你已经学会了：

• 如何安装和运行FastAPI。
• 创建基本应用和处理GET请求。
• 理解并发与并行处理的概念，并通过示例看到FastAPI的并发能力。

保持信心：Web开发可能看起来复杂，但FastAPI让它变得简单。每次运行代码并看到结果，都是一次成功！

建议下一步：

• 探索FastAPI官方文档（https://fastapi.tiangolo.com/），那里有更多详细指南。
• 尝试添加POST请求、数据库连接或更高级的异步任务。
• 记住，实践是学习的关键——多写代码，多测试。

现在，你已经迈出了Web开发的第一步。继续动手，享受编码的乐趣！