python異步的ASGI與Fast Api實(shí)現(xiàn)

Asgi是異步通信服務(wù)規(guī)范?？蛻舳税l(fā)起服務(wù)呼叫，但不等待結(jié)果。調(diào)用方立即繼續(xù)其工作，并不關(guān)心結(jié)果。如果調(diào)用方對結(jié)果感興趣，有一些機(jī)制可以讓其隨時(shí)被回調(diào)方法返回結(jié)果。

ASGI嘗試保持在一個(gè)簡單的應(yīng)用接口的前提下，提供允許數(shù)據(jù)能夠在任意的時(shí)候、被任意應(yīng)用進(jìn)程發(fā)送和接受的抽象。并且同樣描述了一個(gè)新的，兼容HTTP請求響應(yīng)以及WebSocket數(shù)據(jù)幀的序列格式。允許這些協(xié)議能通過網(wǎng)絡(luò)或本地socket進(jìn)行傳輸，以及讓不同的協(xié)議被分配到不同的進(jìn)程中。

#Asgi example  
 async def application(scope, receive, send):  
  event = await receive()  
      ...   
    await send({"type": "websocket.send", ...})

ASGI框架

您可以使用 Uvicorn，Daphne 或 Hypercorn 運(yùn)行任何 ASGI 框架

對于小型服務(wù)，您也可以直接編寫 ASGI 應(yīng)用程序。例如之前編寫的異步框架。

Python 中有以下幾個(gè)支持 ASGI 的異步框架

Starlette
Starlette 是一個(gè)輕量級的 ASGI 框架/工具包。它是構(gòu)建高性能異步服務(wù)的理想選擇，并且支持 HTTP 和 WebSockets。

Django Channels
ASGI 規(guī)范最初是設(shè)計(jì)就是用于 Django Channels 的。
Channels 與其他ASGI框架略有不同，它在線程框架后端上提供了異步前端。
同時(shí) Django Channels 支持 WebSocket，后臺任務(wù)和長期運(yùn)行的連接，而應(yīng)用程序代碼仍在標(biāo)準(zhǔn)線程上下文中運(yùn)行

Quart
Quart 是一個(gè)類似于 Flask 的 ASGI Web 框架。Quart 不僅與 Flask 相似，而且與 Flask API 兼容！
該框架的作者希望保留了Flask 的風(fēng)格，只是向其中添加異步、WebSocket 和 HTTP 2支持。
因此，你可以從 Flask 文檔中學(xué)習(xí) Quart 的用法，只需要記住 Quart 中的函數(shù)是異步的就行。

一個(gè)簡單的 Quart 服務(wù)：

from quart import Quart
app = Quart(name)
@app.route('/')
async def hello():
return 'hello'app.run()

和 Flask 是不是很像，只是多了一個(gè)異步 async
由于 Quart 是從 Flask 中演進(jìn)過來的，因此 Flask 的所有功能均可用：路由，中間件，會話，模板，藍(lán)圖等

ASGI服務(wù)器

Uvicorn 是一個(gè)快速的 ASGI 服務(wù)器，Uvicorn 是基于 uvloop 和 httptools 構(gòu)建的，是 Python 異步生態(tài)中重要的一員。
Uvicorn 當(dāng)前支持 HTTP / 1.1 和 WebSockets，將來計(jì)劃支持HTTP / 2。
版本要求 Python 3.5 以上，Uvicorn 的安裝，

pip install uvicorn

示例如下：

async def app(scope, receive, send):
    assert scope['type'] == 'http'
    await send({
        'type': 'http.response.start',
        'status': 200,
        'headers': [
            [b'content-type', b'text/plain'],
        ]
    })
    await send({
        'type': 'http.response.body',
        'body': b'Hello, world!',
    })

運(yùn)行命令如下，

uvicorn demo:app
服務(wù)啟動之后，我們通過瀏覽器就能方位該服務(wù)，默認(rèn)端口 8000

Daphne
Daphne 服務(wù)器是最早為 Django Channels 提供支持的 ASGI 服務(wù)器
Daphne 它在生產(chǎn)中廣泛運(yùn)行，并支持HTTP / 1.1，HTTP / 2和 WebSockets。

安裝和運(yùn)行的命令如下：

pip install daphne  daphne app:App和 uvicorn 命令類似，app 是文件名稱，APP 是應(yīng)用程序

Hypercorn
Hypercorn 最初是框架 Quart 的一部分，然后被分離為獨(dú)立的 ASGI 服務(wù)器
同樣的，Hypercorn 支持 HTTP/1.1, HTTP/2, 以及 WebSockets.
安裝和運(yùn)行的命令如下：
pip install hypercorn hypercorn app:App

FastAPI

FastAPI 是一個(gè)基于 Starlette 和 Pydantic 的 API 框架，其靈感來自以前的 APISta 服務(wù)器版本
使用 Python 3.6+ 類型聲明編寫 API 函數(shù)參數(shù)，并獲得自動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)驗(yàn)證。
FastApi 最主要的特點(diǎn)是快，非常高的性能，向 NodeJS 和 Go 看齊，現(xiàn)有最快的Python框架之一
同時(shí)它可以自動生成交互式 API 文檔 UI，編寫 API 接口后，你就可以使用符合標(biāo)準(zhǔn)的 UI 如 SwaggerUI，ReDoc 等來使用 API。

其特點(diǎn)如下：

• 快速：擁有非常高的性能，歸功于 Starlette 和 Pydantic；Starlette 用于路由匹配，Pydantic 用于數(shù)據(jù)驗(yàn)證
• 開發(fā)效率：功能開發(fā)效率提升 200% 到 300%
• 減少 bug：減少 40% 的因?yàn)殚_發(fā)者粗心導(dǎo)致的錯(cuò)誤
• 智能：內(nèi)部的類型注解非常完善，編輯器可處處自動補(bǔ)全
• 簡單：框架易于使用，文檔易于閱讀
• 簡短：使代碼重復(fù)最小化，通過不同的參數(shù)聲明實(shí)現(xiàn)豐富的功能
• 健壯：可以編寫出線上使用的代碼，并且會自動生成交互式文檔
• 標(biāo)準(zhǔn)化：兼容 API 相關(guān)開放標(biāo)準(zhǔn)
• 它使用了 Python 的類型注解
  

示例如下：

先安裝依賴的庫

pip install fastapi
pip install uvicorn

import uvicorn
from fastapi import FastAPI

# 類似于 app = Flask(__name__)
app = FastAPI()

# 綁定路由和視圖函數(shù)
@app.get("/")
async def root():
    return {"message": "Hi juejin"}

# 在 Windows 中必須加上 if __name__ == "__main__"，否則會拋出 RuntimeError: This event loop is already running
if __name__ == '__main__':
    # 啟動服務(wù)，因?yàn)槲覀冞@個(gè)文件叫做 main.py，所以需要啟動 main.py 里面的 app
    # 第一個(gè)參數(shù) "main:app" 就表示這個(gè)含義，然后是 host 和 port 表示監(jiān)聽的 ip 和端口
    uvicorn.run(app='main:app', host="127.0.0.1", port=8000, reload=True, debug=True)

FastAPI 的幾大功能：類型檢查、自動 swagger UI、支持 asyncio、強(qiáng)大的依賴注入系統(tǒng)

總結(jié)

性能提升注: 以下針對生產(chǎn)環(huán)境的大型項(xiàng)目而言fastapi利用異步和輕量級的特點(diǎn)，大大提升了性能。但異步應(yīng)用到實(shí)際中，并不是一件容易的事。fastapi的異步不算難寫，邏輯不復(fù)雜的話，閉著眼睛加幾個(gè)await很簡單。但如果涉及到復(fù)雜系統(tǒng)。一處異步，處處異步。到底要不要用可能就見仁見智了。輕量級同時(shí)也代表著和flask一樣，很多東西需要自己diy。而不是像django一樣一站式解決。所以fastapi可能逐漸接過flask的位置，但還是難以對django發(fā)起挑戰(zhàn)。最重要的一點(diǎn)還是，選了python作為后端?？赡艽蛞婚_始就不是對性能有多敏感。而是看中python的開發(fā)效率和生態(tài)。如果從兼顧開發(fā)效率+性能的角度出發(fā)，那么fastapi極大程度上會遇到來自go的強(qiáng)力競爭。只有再兼顧上python現(xiàn)有生態(tài)，fastapi才會有很大的優(yōu)勢。我們可以假想一個(gè)現(xiàn)有python項(xiàng)目，遇到了性能瓶頸，但不想脫離python的環(huán)境，或者不想承受更換語言的成本。那么fastapi是個(gè)很好的未來。

API文檔、類型檢測以及依賴注入fastapi完全擁抱了typing類型系統(tǒng)，高度整合了openapi(swagger ui)，正如他的名字一樣fastapi，從api開發(fā)的角度來說，無論是性能還是開發(fā)效率，它都足夠“fast”。為api文檔提供了非常多的支持。無需任何配置，后端只要把endpoint寫出來，一份詳盡的api文檔就會自動生成。對于小型項(xiàng)目來說絕對是巨大優(yōu)勢。類型檢測和依賴注入是api文檔的基石 ，它們重點(diǎn)在于圍繞框架的“感知力”。inspect抓endpoint的參數(shù)，明確的知道每個(gè)api接口需要什么，返回什么。這會讓你感覺這個(gè)框架真的很有靈性。對于這方面我個(gè)人絕對是贊不絕口的。

簡單與簡潔會用flask就會fastapi，fastapi的學(xué)習(xí)曲線十分平滑。從下至上有很多值得學(xué)習(xí)參透的。非常建議有空的同學(xué)過一遍starlette，uvicorn，fastapi的源碼。加起來也沒有django多。

相關(guān)生態(tài)和社區(qū)還未成熟python的異步發(fā)展略為緩慢，僅僅fastapi還不能撐起一片天。例如現(xiàn)在還沒有完全可靠的異步orm。不少東西還需要自己造輪子。在小項(xiàng)目上，這可能影響不是很大。直接寫代碼可能比配置插件來的快。但將很大程度上影響它被采用到線上生產(chǎn)環(huán)境?？偨Y(jié)你可以將fastapi看成新出爐的flask plus。如果你有采用flask的理由，那么你同樣有將來采用fastapi的理由。

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