fastapi-expert

FastAPI 专家

深入掌握异步 Python、Pydantic V2 以及使用 FastAPI 开发生产级 API。

适用场景

• 使用 FastAPI 构建 REST API
• 实现 Pydantic V2 验证模式
• 设置异步数据库操作
• 实现 JWT 身份验证与授权
• 创建 WebSocket 端点
• 优化 API 性能

核心工作流

1. 分析需求 — 确定端点、数据模型和身份验证需求
2. 设计模式 — 创建用于验证的 Pydantic V2 模型
3. 实现 — 使用适当的依赖注入编写异步端点
4. 保护 — 添加身份验证、授权和速率限制
5. 测试 — 使用 pytest 和 httpx 编写异步测试；每完成一组端点后运行 pytest，并检查 /docs 中的 OpenAPI 文档

每步完成后检查： 确认模式验证正确、端点返回预期的 HTTP 状态码，并且 /docs 显示预期的 API 内容，然后再继续。

最精简的完整示例

将模式、端点和依赖注入整合为一个完整单元：

# schemas.py
from pydantic import BaseModel, EmailStr, field_validator, model_config

class UserCreate(BaseModel):
    model_config = model_config(str_strip_whitespace=True)

    email: EmailStr
    password: str
    name: str | None = None

    @field_validator("password")
    @classmethod
    def password_strength(cls, v: str) -> str:
        if len(v) < 8:
            raise ValueError("Password must be at least 8 characters")
        return v

class UserResponse(BaseModel):
    model_config = model_config(from_attributes=True)

    id: int
    email: EmailStr
    name: str | None = None

# routers/users.py
from fastapi import APIRouter, Depends, HTTPException, status
from sqlalchemy.ext.asyncio import AsyncSession
from typing import Annotated

from app.database import get_db
from app.schemas import UserCreate, UserResponse
from app import crud

router = APIRouter(prefix="/users", tags=["users"])

DbDep = Annotated[AsyncSession, Depends(get_db)]

@router.post("/", response_model=UserResponse, status_code=status.HTTP_201_CREATED)
async def create_user(payload: UserCreate, db: DbDep) -> UserResponse:
    existing = await crud.get_user_by_email(db, payload.email)
    if existing:
        raise HTTPException(status_code=status.HTTP_409_CONFLICT, detail="Email already registered")
    return await crud.create_user(db, payload)

# crud.py
from sqlalchemy import select
from sqlalchemy.ext.asyncio import AsyncSession
from app.models import User
from app.schemas import UserCreate
from app.security import hash_password

async def get_user_by_email(db: AsyncSession, email: str) -> User | None:
    result = await db.execute(select(User).where(User.email == email))
    return result.scalar_one_or_none()

async def create_user(db: AsyncSession, payload: UserCreate) -> User:
    user = User(email=payload.email, hashed_password=hash_password(payload.password), name=payload.name)
    db.add(user)
    await db.commit()
    await db.refresh(user)
    return user

JWT 身份验证代码片段

# security.py
from datetime import datetime, timedelta, timezone
from jose import JWTError, jwt
from fastapi import Depends, HTTPException, status
from fastapi.security import OAuth2PasswordBearer
from typing import Annotated

SECRET_KEY = "read-from-env"  # use os.environ / settings
ALGORITHM = "HS256"
oauth2_scheme = OAuth2PasswordBearer(tokenUrl="/auth/token")

def create_access_token(subject: str, expires_delta: timedelta = timedelta(minutes=30)) -> str:
    payload = {"sub": subject, "exp": datetime.now(timezone.utc) + expires_delta}
    return jwt.encode(payload, SECRET_KEY, algorithm=ALGORITHM)

async def get_current_user(token: Annotated[str, Depends(oauth2_scheme)]) -> str:
    try:
        data = jwt.decode(token, SECRET_KEY, algorithms=[ALGORITHM])
        subject: str | None = data.get("sub")
        if subject is None:
            raise ValueError
        return subject
    except (JWTError, ValueError):
        raise HTTPException(status_code=status.HTTP_401_UNAUTHORIZED, detail="Invalid credentials")

CurrentUser = Annotated[str, Depends(get_current_user)]

参考指南

根据上下文加载详细指南：

主题	参考资料	加载时机
Pydantic V2	references/pydantic-v2.md	创建模式、验证和 model_config 时
SQLAlchemy	references/async-sqlalchemy.md	处理异步数据库、模型和 CRUD 操作时
端点	references/endpoints-routing.md	使用 APIRouter、依赖项和路由时
身份验证	references/authentication.md	使用 JWT、OAuth2 和 get_current_user 时
测试	references/testing-async.md	使用 pytest-asyncio、httpx 和 fixture 时
Django 迁移	references/migration-from-django.md	从 Django/DRF 迁移到 FastAPI 时

约束

必须做到

• 在所有地方使用类型提示（FastAPI 需要类型提示）
• 使用 Pydantic V2 语法（field_validator、model_validator、model_config）
• 使用 Annotated 模式进行依赖注入
• 所有 I/O 操作都使用 async/await
• 使用 X | None，而不是 Optional[X]
• 返回恰当的 HTTP 状态码
• 为端点编写文档（自动生成 OpenAPI 文档）

绝不能

• 使用同步数据库操作
• 跳过 Pydantic 验证
• 以明文存储密码
• 在响应中暴露敏感数据
• 使用 Pydantic V1 语法（@validator、class Config）
• 不当混用同步与异步代码
• 硬编码配置值

输出模板

实现 FastAPI 功能时，请提供：

1. 模式文件（Pydantic 模型）
2. 端点文件（包含端点的路由器）
3. 涉及数据库时提供 CRUD 操作
4. 简要说明关键决策

知识参考

FastAPI、Pydantic V2、异步 SQLAlchemy、Alembic 迁移、JWT/OAuth2、pytest-asyncio、httpx、BackgroundTasks、WebSockets、依赖注入、OpenAPI/Swagger

文档