13.1 asyncio 基础回顾

Python初学者FastAPI入门教程：从asyncio基础到Web开发

FastAPI 教程

本教程为Python初学者提供FastAPI入门指南，详细讲解asyncio基础概念，通过简单易懂的动手实践，帮助您快速构建首个Web应用，建立Web开发信心。

FastAPI入门教程：从asyncio基础到Web开发

欢迎来到面向Python初学者的FastAPI入门教程！如果您有一些Python语法知识，但对Web开发一窍不通，那么您来对地方了。本教程将帮助您从零开始，通过简单易懂的步骤，快速上手FastAPI，并在过程中回顾必要的asyncio基础。我们将避免深奥的理论，专注于动手实践，让您在几分钟内看到成果，建立信心！

第一部分：为什么选择FastAPI？

FastAPI是一个现代的、快速的（高性能）Python Web框架，用于构建API。它基于Python的异步编程库asyncio，这使得它在处理并发请求时非常高效。想象一下，您开一家小店，如果只能一个一个地接待顾客（同步），人一多就会排队等待；但FastAPI就像是雇佣了多个员工（异步），可以同时服务多个顾客，大大提高效率。这就是异步编程的魅力，而asyncio是它的核心工具。

第二部分：asyncio基础回顾

在进入FastAPI之前，让我们快速回顾一下asyncio，它是异步编程的基础。如果您是初学者，不用担心——我们将用生活化类比来解释。

什么是异步编程？

同步编程：就像您在厨房做饭，必须一步一步来：先切菜，然后炒菜，再煮饭，每步都完成后才能开始下一步。如果某一步很耗时（比如煮饭），您就得干等着。
异步编程：就像您同时管理多个任务，比如一边煮饭（让它自动进行），一边切菜和炒菜。当煮饭在等待时，您可以做其他事情，而不浪费时间。在编程中，异步允许代码在等待某些操作（如网络请求）完成时，执行其他任务，从而提高效率。

asyncio基本概念

async/await：这是Python的语法糖，用于定义异步函数和等待异步操作。简单说，async声明一个函数是异步的，await表示“请等待这个异步操作完成，但在此期间我可以做其他事”。
事件循环：想象成一个调度员，它管理所有异步任务，确保它们高效运行。

简单asyncio示例：建立您的第一个“成功时刻”

让我们写一个简单的Python脚本来感受异步。确保您安装了Python 3.7或更高版本（asyncio已内置）。

import asyncio
import time

# 定义一个异步函数
async def say_hello(name, delay):
    await asyncio.sleep(delay)  # 模拟耗时操作，但不会阻塞
    print(f"Hello, {name}! after {delay} seconds")

# 主异步函数
async def main():
    # 创建异步任务列表
    tasks = [
        say_hello("Alice", 2),
        say_hello("Bob", 1),
        say_hello("Charlie", 3)
    ]
    # 并发运行任务
    await asyncio.gather(*tasks)
    print("所有问候完成！")

# 运行事件循环
if __name__ == "__main__":
    start_time = time.time()
    asyncio.run(main())  # 这是Python 3.7+的简便方式
    end_time = time.time()
    print(f"总用时: {end_time - start_time:.2f} 秒")

运行这个脚本，您会看到输出类似：

Hello, Bob! after 1 seconds
Hello, Alice! after 2 seconds
Hello, Charlie! after 3 seconds
所有问候完成！
总用时: 3.00 秒

注意：即使任务有不同延迟，它们几乎是同时完成的，总用时约3秒（最长延迟），而不是6秒（如果同步运行）。这就是异步的威力！现在您已经体验了第一个“成功时刻”。

第三部分：安装FastAPI

在开始FastAPI之前，确保您有Python环境。然后，打开终端或命令提示符，运行以下命令安装FastAPI和必要的依赖：

pip install fastapi uvicorn

fastapi：FastAPI框架本身。
uvicorn：一个轻量级的ASGI服务器，用于运行FastAPI应用。ASGI（异步服务器网关接口）是支持异步的Web服务器标准。

第四部分：您的第一个FastAPI应用：Hello World

让我们创建一个最简单的FastAPI应用，让您在浏览器中看到“Hello World”！

创建一个新文件，命名为 main.py。
在文件中编写以下代码：

from fastapi import FastAPI
import uvicorn

# 创建一个FastAPI实例
app = FastAPI()

# 定义一个根路径的路由
@app.get("/")
async def read_root():
    return {"message": "Hello World!"}

# 运行服务器
if __name__ == "__main__":
    uvicorn.run(app, host="0.0.0.0", port=8000)

python main.py

您会看到输出类似：

INFO: Started server process [12345]
INFO: Waiting for application startup.
INFO: Application startup complete.
INFO: Uvicorn running on http://0.0.0.0:8000 (Press CTRL+C to quit)

打开浏览器，访问 http://localhost:8000，您将看到JSON响应：{"message": "Hello World!"}。恭喜！您的第一个Web API已经运行起来了！这是另一个“成功时刻”。

解释代码：

from fastapi import FastAPI：导入FastAPI框架。
app = FastAPI()：创建一个应用实例。
@app.get("/")：这是一个装饰器，表示当用户访问根路径（“/”）时，调用下面的函数。get 表示处理HTTP GET请求。
async def read_root()：定义异步函数来处理请求，这里直接返回一个字典。FastAPI会自动将其转换为JSON响应。
uvicorn.run(...)：启动服务器，监听所有网络接口（0.0.0.0）的8000端口。

第五部分：扩展您的FastAPI应用

现在，让我们添加更多功能，巩固您的学习。

示例：添加一个新路由

修改 main.py，添加一个新路径：

from fastapi import FastAPI
import uvicorn

app = FastAPI()

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

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

if __name__ == "__main__":
    uvicorn.run(app, host="0.0.0.0", port=8000)

重新启动服务器（按CTRL+C停止，然后再次运行 python main.py），然后在浏览器中访问：

http://localhost:8000/items/123 将返回 {"item_id": 123, "query": null}。
http://localhost:8000/items/123?q=test 将返回 {"item_id": 123, "query": "test"}。

看，FastAPI自动处理了路径参数（item_id）和查询参数（q），并将它们转换为Python类型（如整数）。这就是FastAPI的自动文档和类型检查功能在背后工作。

查看自动API文档

FastAPI自带交互式API文档。在浏览器中访问 http://localhost:8000/docs，您将看到一个漂亮的Swagger UI界面，展示了您的所有路由，并允许您直接测试API。试一试点击端点，看看它是如何工作的！这又是一个令人兴奋的“成功时刻”，让您直观地看到API的功能。

第六部分：总结和下一步

通过本教程，您已经：

回顾了asyncio基础，理解了异步编程的概念。
安装了FastAPI和uvicorn。
创建了您的第一个FastAPI应用，并成功运行了“Hello World” API。
扩展了应用，添加了新的路由，并体验了自动文档功能。

现在，您已经建立了初步的信心，可以继续探索FastAPI的更多特性，如POST请求、数据库集成、身份验证等。记住，实践是最好的老师——尝试修改代码，添加自己的功能，或查看官方文档（https://fastapi.tiangolo.com/）以深入学习。

成功提示：每当您运行代码并看到预期结果时，庆祝一下这些“成功时刻”，它们将激励您继续前进！祝您学习愉快，快速成为Web开发高手！

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