Einführung in FastAPI: Ein modernes Python-Webframework
FastAPI, ein auf Python basierendes Framework für die Entwicklung von Web-APIs, hat in den vergangenen Jahren eine bemerkenswerte Popularität erlangt.
APIs, oder Application Programming Interfaces, bilden das Rückgrat moderner Softwarearchitekturen. Sie ermöglichen eine modulare und entkoppelte Entwicklung von Anwendungen, was zu einer beschleunigten Erstellung und vereinfachten Wartung führt.
Daher ist es lohnenswert, sich mit FastAPI vertraut zu machen, insbesondere wenn Sie Python für die Webentwicklung einsetzen möchten. Dieser Artikel bietet Ihnen einen umfassenden Einblick in die Grundlagen von FastAPI.
Was ist FastAPI?
FastAPI ist ein Webframework, das auf der Programmiersprache Python basiert. Es hat in der jüngeren Vergangenheit viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Seine Entwicklungsstruktur ähnelt der von Flask, welches lange Zeit die erste Wahl für Python-Webentwicklungsanfänger war.
FastAPI zeichnet sich durch seine Benutzerfreundlichkeit und eine klare, leicht verständliche Dokumentation aus. Es wird von großen Technologieunternehmen wie Microsoft, Netflix und Uber verwendet.
FastAPI bietet alle Funktionen, die man von einem API-Builder erwartet, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es ermöglicht beispielsweise das „Mounten“ von WSGI-Anwendungen, eine Funktion, die vielen Nutzern möglicherweise unbekannt ist.
Der Hauptzweck von FastAPI besteht, wie der Name schon sagt, in der Erstellung von API-Endpunkten. Dies kann effizient durch die Rückgabe von Python-Wörterbuchdaten im JSON-Format oder durch die Nutzung der interaktiven Swagger-Benutzeroberfläche von OpenAPI erfolgen.
FastAPI beschränkt sich jedoch nicht nur auf APIs. Es kann für nahezu alle Aufgaben eingesetzt werden, die ein Webframework übernimmt, von der Bereitstellung von Webseiten mit der Jinja2-Template-Engine bis hin zur Implementierung von WebSocket-basierten Anwendungen.
Im Folgenden sind die Vorteile von FastAPI zusammengefasst:
- FastAPI ermöglicht die Validierung von Datentypen, einschließlich verschachtelter JSON-Abfragen.
- Die Autovervollständigungsfunktion beschleunigt die Entwicklung und reduziert den Aufwand erheblich.
- Es ist kompatibel mit OpenAPI und dem JSON-Schema-Vokabular zur Validierung und Annotation von JSON-Dokumenten.
- FastAPI ermöglicht die schnelle Erstellung von GraphQL-APIs mithilfe der Python-Bibliothek graphene-python.
- Es unterstützt sowohl OAuth 2.0 als auch externe Authentifizierungsanbieter.
Auf der anderen Seite gibt es auch einige Nachteile:
- FastAPI ist noch relativ neu, was zu einer geringeren Community und weniger externen Lernressourcen wie Büchern, Kursen und Tutorials führt.
- Da in FastAPI alle Komponenten miteinander verbunden werden müssen, kann die Hauptdatei schnell sehr umfangreich und unübersichtlich werden.
Einzigartige Eigenschaften von FastAPI
Die folgenden einzigartigen Funktionen tragen zur wachsenden Beliebtheit von FastAPI als Python-Webframework bei.
- Hohe Performance: FastAPI übertrifft andere Python-Frameworks in puncto Leistung. Seine Geschwindigkeit und Effizienz machen es zur ersten Wahl für viele Entwickler. Die Nutzung von Starlette-Funktionen ermöglicht eine schnelle API-Erstellung und Codeausführung.
- Schnelle Entwicklung: Entwickler können auf produktionsbereiten Code zugreifen, was den Entwicklungsprozess um etwa 20% bis 30% beschleunigt. FastAPI basiert auf Starlette und bietet Funktionen zur Datenvalidierung und Serialisierung, wodurch die Entwicklungszeit deutlich verkürzt wird.
- Minimale Fehler: Die Autovervollständigungsfunktion minimiert die Wahrscheinlichkeit von Fehlern und verbessert die Codequalität, da der Großteil des Codes automatisch generiert wird.
- Einfache Verständlichkeit: FastAPI basiert auf modernem Python und verwendet keine neue Syntax. Es ist eine angepasste Version von Python 3.6 und ist daher für jeden Python-Entwickler leicht zu erlernen.
- Geringer Aufwand: FastAPI generiert automatisch eine OpenAPI-Dokumentation, die über das Verzeichnis „/docs“ der Anwendung aufgerufen werden kann. Diese Dokumentation enthält detaillierte Informationen über API-Endpunkte, Antwortcodes, Parameter und weitere Details.
- Editorunterstützung: Alle Komponenten sind auf Autovervollständigung ausgelegt, wodurch das Framework einfach zu bedienen ist. Entwickler können den Code direkt im Browser mit der interaktiven Dokumentation testen.
- Offene Standards: FastAPI ist kompatibel mit OpenAPI (ehemals Swagger), wodurch die Erstellung von APIs vereinfacht wird.
Installation von FastAPI
Hier sind die einfachen Schritte zur Installation von FastAPI unter Linux oder Windows.
#1. FastAPI-Installation unter Linux
Installieren Sie Python 3 mit folgendem Befehl:
sudo apt install python3
Installieren Sie pip mit diesem Befehl:
sudo apt install python3-pip
Installieren Sie dann FastAPI mit diesem Befehl:
pip install fastapi
Zusätzlich benötigen Sie einen ASGI-Server. Installieren Sie uvicorn:
pip install "uvicorn[standard]"
#2. FastAPI-Installation unter Windows
Installieren Sie Python 3 über den Microsoft Store. Dadurch wird auch Pip installiert.
Installieren Sie FastAPI mit diesem Befehl:
pip install fastapi
Installieren Sie den ASGI-Server uvicorn mit:
pip install "uvicorn[standard]"
Moderne Einsatzbereiche von FastAPI
Hier sind einige moderne Anwendungsbereiche von FastAPI:
Automatisierte Dokumentation
Eine Dokumentation von API-Typen und Endpunkten ist unerlässlich. Dieses Problem wird durch die automatische Integration von OpenAPI, Swagger UI und ReDoc in FastAPI gelöst. Dadurch können Sie sich auf Ihren Code konzentrieren, ohne separate Tools einrichten zu müssen.
Getypte Python-Deklarationen
FastAPI nutzt Typdeklarationen von Python 3.6 (dank Pydantic). Dies bedeutet, dass Sie den Typ und die Art einer Variablen angeben können. Dies bietet eine hervorragende Unterstützung durch Editoren und eine effiziente Autovervollständigungsfunktion.
Validierung
Pydantic integriert die Validierung direkt in das Framework. Standard-Python-Typen sowie benutzerdefinierte Feldvalidierungen können unkompliziert durchgeführt werden.
Sicherheit und Authentifizierung
Dies ist ein wichtiger Aspekt jeder API. FastAPI bietet integrierte Unterstützung für HTTP Basic, OAuth2-Token (JWT-Token) und Header-API-Schlüssel.
Asynchrone Programmierung
FastAPI unterstützt standardmäßig asynchrone Endpunkte, was den Code effizienter und besser lesbar macht. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber Flask.
FastAPI vs. Flask: Die wichtigsten Unterschiede
Anwendungsbereiche
FastAPI ist eine Full-Stack-Plattform, die alle notwendigen Funktionen zur Erstellung von APIs bietet. Flask hingegen ist ein Mikroframework mit begrenzterem Funktionsumfang. Flask kann nützlich sein, wenn es darum geht, schnell einen Prototypen zu erstellen oder eine einfache Webanwendung zu entwickeln.
Flask wird häufig für die Prototyperstellung neuer Ideen und Anwendungen verwendet, während FastAPI sich ideal für die Entwicklung von APIs eignet. Es ermöglicht die schnelle Erstellung von Backend-Servern ohne umfangreiche Programmierkenntnisse.
Kleine Websites und Webanwendungen
FastAPI ist benutzerfreundlich, leichtgewichtig und kann für die Web- und Anwendungsentwicklung im kleinen Maßstab eingesetzt werden. Es enthält eine ORM-Schicht (Object-Relational Mapping), die Datenobjekte innerhalb der Anwendung verwaltet und einen schnellen Zugriff darauf ermöglicht.
Die ORM-Schicht verfolgt Datenbankänderungen, sodass manuelle Updates bei hinzugefügten, geänderten oder gelöschten Daten entfallen.
WSGI vs. ASGI
Ein wesentlicher Unterschied ist, dass Flask WSGI als Standardschnittstelle verwendet, während FastAPI ASGI nutzt. WSGI verarbeitet Anfragen synchron, während ASGI dies asynchron tut. Dadurch können Aufgaben in ihrem eigenen Tempo bearbeitet werden, ohne auf andere warten zu müssen.
Community
Flask hat eine größere und etabliertere Community als FastAPI, was zu einer umfangreicheren Dokumentation und externen Unterstützung führt. FastAPI hingegen ist noch ein relativ neues Projekt mit einer wachsenden, aber noch nicht so umfangreichen Community.
Die folgende Tabelle fasst die Unterschiede zwischen FastAPI und Flask zusammen:
| FastAPI | Flask | |
| Datenvalidierung | Integriert | Nicht integriert |
| Asynchrone Aufgaben | Unterstützt | Nicht unterstützt |
| Spezifikation | ASGI | WSGI |
| Dokumentation | Automatisch | Manuell |
| Fehlermeldung | JSON | HTML |
| Community | Kleiner | Umfangreich |
FastAPI oder Flask: Welche Wahl ist die richtige?
FastAPI und Flask sind beide in der Lage, schnell Python-Webserver und Data-Science-Anwendungen aufzusetzen. Beide Frameworks erfordern einen ähnlichen Aufwand für die Bereitstellung, doch welches Framework eignet sich am besten für Ihr Projekt?
FastAPI ist die beste Option, wenn Geschwindigkeit und Leistung im Vordergrund stehen. Es eignet sich besonders gut für die Erstellung von CDNs und Anwendungen mit hohem Traffic. Die Projektvorlage von FastAPI spart Zeit und erleichtert den Einstieg.
FastAPI ist die bessere Wahl für die Entwicklung von APIs, insbesondere im Kontext von Microservices. Flask kann eine gute Option sein, wenn Sie bereits umfangreiche Erfahrungen mit diesem Framework gesammelt haben.
Fazit
Dieser Artikel bot Ihnen einen Überblick über FastAPI. Es zeichnet sich durch Geschwindigkeit und hohe Leistung aus und ist ideal für den Aufbau von Content-Delivery-Netzwerken. Das innovative Framework und die Projektvorlage erleichtern und beschleunigen die Entwicklungsarbeit.
Flask kann eine gute Alternative für die Erstellung von APIs, insbesondere für Microservices, darstellen. Es empfiehlt sich, Flask zu verwenden, wenn Sie bereits umfangreiche Vorkenntnisse haben.
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