FastAPI中的请求和响应模型

# 第一章：认识FastAPI的请求和响应模型

## 1.1 什么是FastAPI？

快速介绍FastAPI是一个基于Python的高性能Web框架，它具有简洁的API设计、自动交互式文档、强大的请求和响应模型等特点。本章将重点介绍FastAPI中的请求和响应模型。

## 1.2 请求和响应模型的重要性

请求和响应模型是Web开发中至关重要的一部分，它们定义了API端点接收的数据结构和返回的数据结构，直接影响着API的可用性、易用性和安全性。FastAPI提供了强大的请求和响应模型支持，使得开发者可以轻松地定义和验证数据结构，并生成清晰的API文档。

## 1.3 FastAPI中的请求模型

在FastAPI中，请求模型指的是使用Pydantic模块定义的用于验证和处理传入请求数据的数据模型。请求模型定义了API端点接收的参数类型、结构和校验规则，可以极大地提高API的健壮性和安全性。

## 1.4 FastAPI中的响应模型

与请求模型类似，FastAPI中的响应模型用于定义API端点返回的数据结构和格式。通过响应模型,可以明确指定API返回的数据类型，从而更好地满足客户端的需求并规范化API的输出结果。

在下一章中，我们将深入理解FastAPI中的请求模型，包括其基本结构、参数类型、验证和高级特性。
## 第二章：理解FastAPI中的请求模型

FastAPI中的请求模型是指在接收到客户端请求时所使用的模型，用于定义请求参数、验证参数、数据校验等功能。在本章中，我们将深入了解FastAPI中的请求模型及其相关特性。

### 2.1 请求模型的基本结构

在FastAPI中，请求模型可以通过Pydantic库中的`BaseModel`类来定义。该基类提供了许多方便的功能，包括数据类型校验、字段验证等。

from fastapi import FastAPI
from pydantic import BaseModel

app = FastAPI()

class Item(BaseModel):
    name: str
    price: float
    quantity: int
    
@app.post("/items/")
async def create_item(item: Item):
    return {"item": item}

在上述示例中，我们定义了一个名为`Item`的请求模型，它包含了三个字段：`name`，`price`和`quantity`。当客户端发送POST请求到`/items/`路由时，请求体将被解析为一个`Item`模型的实例，并传递给`create_item`函数进行处理。

### 2.2 请求模型的参数类型

FastAPI支持多种参数类型的请求模型，常用的参数类型包括路径参数、查询参数、请求体参数等。

#### 路径参数

路径参数是指将参数值直接嵌入到URL路径中，以冒号`:`开头。可以使用`path`装饰器来定义路径参数，并将其作为函数的参数。

@app.get("/items/{item_id}")
async def get_item(item_id: int):
    return {"item_id": item_id}

在上述示例中，我们定义了一个名为`item_id`的路径参数，它的类型是`int`。当客户端发送GET请求到`/items/{item_id}`路由时，FastAPI会自动解析URL中的参数，并将其传递给`get_item`函数进行处理。

#### 查询参数

查询参数是指将参数值通过URL中的查询字符串传递。可以使用`Query`类来定义查询参数。

from fastapi import Query

@app.get("/items/")
async def get_items(query: str = Query(..., min_length=3, max_length=50)):
    return {"query": query}

在上述示例中，我们定义了一个名为`query`的查询参数，它的类型是`str`。我们还使用`Query`类对该参数进行了一些验证，包括长度限制等。

#### 请求体参数

请求体参数是指将参数值放在请求体中进行传递。可以使用`Body`类来定义请求体参数。

from fastapi import Body

@app.post("/items/")
async def create_item(item: Item = Body(...)):
    return {"item": item}

在上述示例中，我们定义了一个名为`item`的请求体参数，它的类型是`Item`模型。我们使用`Body`类来将请求体参数与请求模型进行绑定。

### 2.3 请求验证和数据校验

FastAPI提供了强大的请求验证和数据校验功能，可以确保请求的数据满足预期，以及对错误进行处理。

#### 参数验证

FastAPI使用Pydantic库来进行参数验证。在定义请求模型时，可以使用Pydantic提供的各种验证函数，例如`max_length`、`min_length`、`regex`等。

from pydantic import BaseModel, Field

class Item(BaseModel):
    name: str = Field(..., min_length=3, max_length=50)
    price: float = Field(..., ge=0)
    quantity: int = Field(..., gt=0)

在上述示例中，我们在`Item`模型的字段上使用了`Field`类，并指定了一些验证规则，例如`min_length=3`表示字段的最小长度为3，`ge=0`表示字段的值必须大于等于0。

#### 错误处理

当请求参数验证失败时，FastAPI会抛出`HTTPException`异常，并返回相应的错误信息。我们可以通过编写异常处理函数来对这些错误进行处理。

from fastapi import HTTPException

@app.exception_handler(HTTPException)
async def http_exception_handler(request, exc):
    return JSONResponse({"detail": exc.detail}, status_code=exc.status_code)

在上述示例中，我们定义了一个名为`http_exception_handler`的异常处理函数，并将其应用到所有的`HTTPException`异常。当出现`HTTPException`异常时，将返回带有错误详细信息的JSON响应。

### 2.4 请求模型的高级特性

FastAPI还提供了一些高级特性，用于处理请求模型的复杂场景，例如请求模型的继承、嵌套、文件上传等。

#### 请求模型的继承

我们可以通过继承的方式来定义更复杂的请求模型。

class ItemCreate(Item):
    additional_info: str

在上述示例中，我们定义了一个名为`ItemCreate`的子类，继承自`Item`父类。子类可以继承父类的字段，并添加额外的字段。

#### 请求模型的嵌套

FastAPI支持请求模型的嵌套，即在请求模型中包含其他的请求模型。

class Item(BaseModel):
    name: str
    price: float
    quantity: int

class Order(BaseModel):
    items: List[Item]
    total_price: float

在上述示例中，我们定义了一个名为`Order`的请求模型，它包含了一个名为`item