用 FastAPI 开发项目并在 GitHub 管理 – wiki基地

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使用 FastAPI 开发项目并在 GitHub 管理：高效协作与版本控制实践

在现代软件开发领域，选择合适的工具和平台对于项目的成功至关重要。对于 Python Web 后端开发而言，FastAPI 以其高性能、易用性以及内置的自动化文档功能迅速崛起，成为开发 API 的热门选择。与此同时，Git 和 GitHub 则是事实上的版本控制与协作平台标准，为项目的代码管理、团队协作、历史追溯和自动化流程提供了坚实基础。

本文将深入探讨如何结合 FastAPI 的强大功能与 GitHub 的高效管理特性，构建一个完整的项目开发和管理流程。我们将从 FastAPI 的基本介绍入手，逐步讲解如何搭建项目、利用其核心特性，然后转向 Git/GitHub 的基本操作、工作流程，最终展示如何将两者无缝集成，实现高效、可控的项目开发。

第一部分：FastAPI 简介与项目构建

1. 为什么选择 FastAPI？

FastAPI 是一个现代、快速（高性能）的 Python Web 框架，用于构建 API。它基于标准的 Python 类型提示，具有以下显著优点：

  • 极高的性能： 基于 Starlette (用于 Web 部分) 和 Pydantic (用于数据部分)，其性能可与 NodeJS 和 Go 等编译型语言相媲美。
  • 开发速度快： 得益于类型提示和 Pydantic 的强大功能，可以减少大量手动的数据验证和序列化工作。
  • 减少 Bug： 数据验证在运行时进行，且有清晰的错误反馈，能有效减少因数据格式错误导致的 Bug。
  • 强大的功能特性： 自动生成 OpenAPI (Swagger UI/ReDoc) 文档、自动数据验证/序列化、依赖注入系统等。
  • 易于学习和使用： 语法直观，文档详尽。
  • 异步支持： 内置支持 async/await，方便进行高性能的并发操作。

2. FastAPI 项目基础搭建

首先，确保你的系统安装了 Python 3.7+。推荐使用虚拟环境来隔离项目依赖。

“`bash

创建虚拟环境 (推荐使用 venv 或 conda)

python -m venv .venv

或者使用 conda create -n myfastapiapp python=3.9

或者使用 poetry new myfastapiapp

激活虚拟环境

Windows: .venv\Scripts\activate

Linux/macOS: source .venv/bin/activate

安装 FastAPI 和 ASGI 服务器 (如 uvicorn)

pip install fastapi “uvicorn[standard]”

如果使用 poetry: poetry add fastapi uvicorn[standard]

“`

创建一个简单的 FastAPI 应用文件，例如 main.py：

“`python

main.py

from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()

@app.get(“/”)
async def read_root():
return {“Hello”: “World”}

@app.get(“/items/{item_id}”)
async def read_item(item_id: int, q: str | None = None):
return {“item_id”: item_id, “q”: q}
“`

运行应用：

bash
uvicorn main:app --reload

现在访问 http://127.0.0.1:8000/ 可以看到 {"Hello": "World"}，访问 http://127.0.0.1:8000/items/5?q=somequery 可以看到对应结果。访问 http://127.0.0.1:8000/docs 或 http://127.0.0.1:8000/redoc 可以看到自动生成的 API 文档界面。

3. FastAPI 核心特性详解

  • 路由 (@app.get, @app.post 等): 使用装饰器定义 HTTP 方法和路径。支持路径参数 ({item_id})，可以自动进行类型转换和验证。
  • 查询参数: 在函数签名中定义带有默认值的参数，FastAPI 会自动从 URL 查询字符串中提取。支持类型提示，如 q: str | None = None 表示可选的字符串类型参数。

  • 请求体 (Request Body): 使用 Pydantic 模型来定义请求体的数据结构。

    “`python

    main.py (增加 Pydantic 模型和 POST 请求)

    from fastapi import FastAPI
    from pydantic import BaseModel

    class Item(BaseModel):
    name: str
    description: str | None = None
    price: float
    tax: float | None = None

    app = FastAPI()

    @app.get(“/”)
    async def read_root():
    return {“Hello”: “World”}

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

    @app.post(“/items/”)
    async def create_item(item: Item): # FastAPI recognizes ‘item’ as request body
    item_dict = item.model_dump() # Pydantic V2: .model_dump()
    if item.tax:
    price_with_tax = item.price + item.tax
    item_dict.update({“price_with_tax”: price_with_tax})
    return item_dict
    ``
    当发送 POST 请求到    /items/时，请求体的数据会被自动验证并注入到item: Item参数中。
    * **响应模型 (Response Model):** 使用    response_model` 参数定义返回数据的结构，FastAPI 会自动将返回值序列化并验证，并体现在文档中。

    “`python
    from fastapi import FastAPI
    from pydantic import BaseModel

    class Item(BaseModel):
    name: str
    description: str | None = None
    price: float
    tax: float | None = None

    class ItemOut(BaseModel): # Define a response model
    name: str
    price: float
    price_with_tax: float | None = None

    app = FastAPI()

    @app.post(“/items/”, response_model=ItemOut) # Use response_model
    async def create_item(item: Item):
    price_with_tax = item.price + item.tax if item.tax else None
    return {“name”: item.name, “price”: item.price, “price_with_tax”: price_with_tax} # Return a dict matching ItemOut
    “`
    * 依赖注入 (Dependencies): FastAPI 的依赖注入系统非常强大，可以将函数、类或其他可调用对象作为依赖项注入到路径操作函数中。常用于认证、数据库连接、共享逻辑等。

    “`python

    Example: A simple dependency

    async def common_parameters(q: str | None = None, skip: int = 0, limit: int = 100):
    return {“q”: q, “skip”: skip, “limit”: limit}

    @app.get(“/items/”)
    async def list_items(commons: dict = Depends(common_parameters)): # Inject dependency
    return commons
    “`

FastAPI 的这些特性极大地提高了开发效率和代码质量。

第二部分：GitHub 简介与基础操作

1. Git 与 GitHub

  • Git: 一个开源的分布式版本控制系统。它允许你跟踪文件的变化、协调多人的工作、回溯到项目的任何一个版本。
  • GitHub: 一个基于 Web 的 Git 仓库托管服务。它提供了一个图形化界面，方便进行代码托管、团队协作（Pull Requests, Issues）、项目管理、CI/CD 集成等。

2. 为什么使用 GitHub？

  • 版本控制: 精确记录每一次代码修改，随时可以查看历史、回滚到之前的版本。
  • 协作: 方便多人同时开发同一个项目，通过分支和合并机制协调工作。
  • 备份: 代码存储在云端，避免本地文件丢失。
  • 代码审查: 通过 Pull Request 机制，团队成员可以评审代码，提高代码质量。
  • 问题追踪 (Issues): 用于记录 Bug、功能需求、任务等，方便项目管理。
  • 自动化 (GitHub Actions): 集成 CI/CD 流水线，实现自动化测试、构建、部署等。

3. Git 基础操作

在使用 GitHub 管理项目之前，需要先掌握 Git 的基础命令行操作。

  • 安装 Git: 根据你的操作系统安装 Git。
  • 配置 Git:
    bash
    git config --global user.name "Your Name"
    git config --global user.email "[email protected]"
  • 创建本地仓库:
    • 在一个现有项目目录中初始化：git init
    • 从 GitHub 克隆一个现有仓库：git clone <repository_url>
  • 查看状态: git status (查看文件变化情况)
  • 暂存文件: git add <file(s)> 或 git add . (将工作目录中的变化添加到暂存区)
  • 提交更改: git commit -m "Your commit message" (将暂存区的文件提交到本地仓库)
  • 查看提交历史: git log
  • 创建分支: git branch <branch_name>
  • 切换分支: git checkout <branch_name>
  • 创建并切换分支: git checkout -b <new_branch_name>
  • 合并分支: git merge <branch_to_merge_in> (将指定分支的更改合并到当前分支)
  • 拉取最新更改: git pull origin <branch_name> (从远程仓库拉取并合并)
  • 推送到远程仓库: git push origin <branch_name> (将本地分支推送到远程仓库)

4. GitHub 基础操作

  • 创建仓库 (Repository): 在 GitHub 网站上创建一个新的仓库。可以选择是否初始化 README 文件、.gitignore 和许可证。
  • 连接本地仓库与远程仓库:
    bash
    git remote add origin <remote_repository_url>
    # 首次推送 main 或 master 分支通常需要设置上游分支
    git push -u origin main # 或 master
  • Fork 仓库: 克隆别人的仓库到自己的账户下，通常用于贡献开源项目。
  • Pull Request (PR) / Merge Request (MR): 在你的分支开发完成后，向主分支发起一个合并请求。这是代码审查和合并的主要方式。
  • Issues: 在仓库的 Issues 标签页中创建和管理任务、Bug 报告、功能请求等。

第三部分：将 FastAPI 项目与 GitHub 集成管理

现在，我们将结合 FastAPI 项目开发和 GitHub 管理流程。

1. 初始化 Git 仓库

在你创建的 FastAPI 项目的根目录（例如，包含 main.py 和 .venv 目录的上一级）执行：

bash
git init

2. 创建 .gitignore 文件

为了避免将虚拟环境、缓存文件等不应该提交到仓库的文件上传，创建一个 .gitignore 文件：

“`bash

.gitignore

.venv/
pycache/
.pyc
.swp
.pytest_cache/
.ruff_cache/
instance/ # 如果有本地配置文件等
“`

3. 添加和提交初始代码

确保你已经在虚拟环境中安装了所有依赖，并生成了 requirements.txt 文件：

“`bash
pip freeze > requirements.txt

如果使用 poetry: poetry export -f requirements.txt –output requirements.txt

“`

现在将项目文件添加到暂存区并提交：

bash
git add .
git commit -m "feat: Initial FastAPI project setup" # 推荐使用 Conventional Commits 规范
（可选：使用 Conventional Commits 规范有助于后续自动化工具生成 changelog）

4. 在 GitHub 上创建仓库

登录 GitHub，创建一个新的空白仓库。假设仓库名为 my-fastapi-app。复制仓库的远程 URL (HTTPS 或 SSH)。

5. 连接本地仓库与远程仓库并推送

将本地仓库关联到刚创建的 GitHub 仓库，并将代码推送到远程仓库的主分支（通常是 main 或 master）：

bash
git remote add origin <your_github_repository_url>
git push -u origin main # 或者 git push -u origin master

刷新你的 GitHub 仓库页面，应该能看到你提交的代码文件了。

6. 日常开发工作流

这是使用 Git/GitHub 协同开发的核心流程：

  • 拉取最新代码: 在开始工作前，总是先拉取主分支的最新代码，确保你的本地代码是最新的。
    bash
    git checkout main
    git pull origin main
  • 创建新分支: 为每一个新的功能开发、Bug 修复或任务创建一个独立的分支。
    bash
    git checkout -b feat/add-user-api # 例如，开发用户相关的 API
  • 在分支上开发: 在新创建的分支上进行代码编写、修改。
  • 提交更改: 频繁地提交你的工作进度。
    bash
    git add .
    git commit -m "feat: Implement user registration endpoint"
  • 推送到远程分支: 将你的本地分支推送到 GitHub。
    bash
    git push origin feat/add-user-api
  • 创建 Pull Request (PR): 在 GitHub 网站上，通常在你推送分支后会有一个提示创建 PR。或者你可以手动导航到 Pull Requests 标签页创建。选择你的分支作为源分支，主分支 (main) 作为目标分支。
  • 代码审查: 邀请团队成员对你的 PR 进行代码审查。他们可以留下评论、提出建议或请求修改。
  • 修改和更新 PR: 如果需要修改，继续在你的本地分支上修改、提交、推送到 同一个远程分支。PR 会自动更新。
  • 合并 PR: 在代码审查通过后，可以将你的分支合并到主分支 (main)。通常推荐使用 “Squash and merge” 或 “Rebase and merge” 选项以保持主分支提交历史的整洁。
  • 删除分支: 合并后，可以删除本地和远程的特性分支。
    bash
    git branch -d feat/add-user-api # 删除本地分支
    git push origin --delete feat/add-user-api # 删除远程分支
  • 拉取主分支最新代码: 回到主分支，拉取合并后的最新代码。
    bash
    git checkout main
    git pull origin main

循环这个过程进行开发。

7. 利用 GitHub Issues 进行任务管理

在 GitHub 仓库的 “Issues” 标签页，你可以创建不同的 Issue 来代表需要完成的任务、发现的 Bug 或待讨论的问题。

  • 创建 Issue: 详细描述任务内容、预期结果、相关背景等。可以给 Issue 分配负责人 (Assignee)、标签 (Labels，如 bug, enhancement, documentation) 和里程碑 (Milestones)。
  • 关联 Issue 与 PR: 在提交信息或 PR 描述中，可以使用关键词 (如 Fixes #<issue_number>, Closes #<issue_number>) 来关联 Issue。当关联的 PR 被合并时，GitHub 会自动关闭对应的 Issue。

这有助于团队追踪项目进度，确保所有工作都有记录且被处理。

8. 进一步提升：GitHub Actions (CI/CD)

GitHub Actions 是 GitHub 集成的自动化服务。你可以用它来构建持续集成/持续部署 (CI/CD) 流水线。

对于 FastAPI 项目，常见的自动化流程包括：

  • 代码风格检查 (Linting): 使用 Black, flake8, ruff 等工具检查代码风格。
  • 单元测试和集成测试: 运行你的测试套件 (如 pytest)。
  • 构建 Docker 镜像: 为你的 FastAPI 应用构建 Docker 镜像。
  • 部署: 将构建好的应用或 Docker 镜像部署到服务器、Kubernetes 集群或云服务。

这些自动化步骤可以在每次提交或 Pull Request 触发时运行，确保只有通过所有检查的代码才能被合并，从而提高代码质量和发布效率。设置 GitHub Actions 需要编写 .github/workflows 目录下的 YAML 文件，这部分内容本身很广泛，可以作为后续深入学习的方向。

第四部分：FastAPI 项目开发与 GitHub 管理的最佳实践

  • 使用虚拟环境: 始终为每个项目创建独立的虚拟环境，避免依赖冲突。
  • 维护 requirements.txt: 使用 pip freeze > requirements.txt (或 Poetry/Pipenv 的相关命令) 记录项目依赖，并在 .gitignore 中忽略虚拟环境目录。
  • 编写有意义的提交信息: 清晰、简洁地描述每次提交的目的和内容，方便回溯历史。
  • 遵循分支策略: 采用如 Gitflow 或 GitHub flow 等适合团队的分支策略，规范开发流程。
  • 积极进行代码审查 (Code Review): PR 是进行代码审查的最佳场所。通过互相审查代码，可以发现潜在问题、分享知识、提高代码质量和团队协作能力。
  • 编写测试: 为你的 FastAPI 接口编写单元测试和集成测试 (例如使用 pytest 和 httpx)。测试是保证代码质量和功能正确性的重要手段，也是 CI 的基础。
  • 使用代码格式化工具: 集成 Black, isort 等工具，保证团队代码风格一致。可以在提交前或 CI 中执行。
  • 利用 Issues 追踪任务: 养成使用 Issue 记录所有待办事项的习惯。
  • 配置 .gitignore: 仔细配置 .gitignore 文件，避免提交不必要或敏感的文件。
  • 安全实践: 在开发 FastAPI 应用时，注意输入验证、认证授权、处理敏感信息等安全问题。不在代码中硬编码敏感信息，可以使用环境变量或配置管理工具。

总结

结合 FastAPI 和 GitHub 进行项目开发，能够显著提升开发效率、代码质量和团队协作水平。FastAPI 提供了构建高性能 API 所需的现代特性，而 GitHub 则为代码的版本控制、协作、审查和自动化提供了强大的平台。

通过本文介绍的基础知识和实践流程，你已经具备了：

  • 使用 FastAPI 搭建和开发基本 API 的能力。
  • 利用 Git 进行本地版本控制。
  • 在 GitHub 上创建仓库、连接本地仓库、进行基本的推送和拉取操作。
  • 理解并实践基于分支的团队协作工作流（创建分支、提交、推送、PR、合并）。
  • 了解如何利用 Issues 进行任务追踪。
  • 掌握了一些基础的最佳实践。

当然，这只是冰山一角。你可以进一步探索 FastAPI 的高级特性（如 WebSocket, background tasks, GraphQL 支持等）以及 GitHub 的更多功能（如 GitHub Actions 的详细配置、项目面板、Wiki 等）。不断实践和学习，将使你在使用这对强大的组合进行项目开发和管理时游刃有余。

现在就开始吧！选择一个你想尝试构建的 API 项目，用 FastAPI 实现它，并将其托管到 GitHub 上，按照本文介绍的流程进行管理。祝你的项目开发顺利！

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