【fastapi框架:jinja2模板、ORM操作、中间件与CORS】


## 五、jinja2模板

要了解jinja2，那么需要先理解模板的概念。模板在Python的web开发中⼴泛使⽤，它能够有效的将业务逻辑和页⾯逻辑分开，使代码可读性增强、并且更加容易理解和维护。
模板简单来说就是⼀个其中包涵占位变量表⽰动态的部分的⽂件，模板⽂件在经过动态赋值后，返回给⽤户。

jinja2是Flask作者开发的⼀个模板系统，起初是仿django模板的⼀个模板引擎，为Flask提供模板⽀持，由于其灵活，快速和安全等优点被⼴泛使⽤。

在jinja2中，存在三种语法：

> 1. 变量取值 {{ }}
> 2. 控制结构 {% %}

### 5.1、jinja2 的变量

`Main.py`

```python
from fastapi import FastAPI, Request
from fastapi.templating import Jinja2Templates
import uvicorn

app = FastAPI()  # 实例化 FastAPI对象
templates = Jinja2Templates(directory="templates")  # 实例化Jinja2对象，并将文件夹路径设置为以templates命令的文件夹


@app.get('/')
def hello(request: Request):
    return templates.TemplateResponse(
        'index.html',
        {
            'request': request,  # 注意，返回模板响应时，必须有request键值对，且值为Request请求对象
            'user': 'yuan',
            "books": ["金瓶梅", "聊斋", "剪灯新话", "国色天香"],
            "booksDict": {
                "金瓶梅": {"price": 100, "publish": "苹果出版社"},
                "聊斋": {"price": 200, "publish": "橘子出版社"},
            }
        }
    )
if __name__ == '__main__':
    uvicorn.run("main:app", port=8080, debug=True, reload=True)

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>


<h1>{{ user}}</h1>

<p>{{ books.0 }}</p>
<p>{{ books.1 }}</p>
<p>{{ books.2 }}</p>
<p>{{ books.3 }}</p>

<p>{{ booksDict.金瓶梅.price }}</p>


</body>
</html>

5.2、jinja2 的过滤器

变量可以通过“过滤器”进⾏修改，过滤器可以理解为是jinja2⾥⾯的内置函数和字符串处理函数。常⽤的过滤器有：

过滤器名称	说明
capitialize	把值的⾸字母转换成⼤写，其他⼦母转换为⼩写
lower	把值转换成⼩写形式
title	把值中每个单词的⾸字母都转换成⼤写
trim	把值的⾸尾空格去掉
striptags	渲染之前把值中所有的HTML标签都删掉
join	拼接多个值为字符串
round	默认对数字进⾏四舍五⼊，也可以⽤参数进⾏控制
safe	渲染时值不转义

那么如何使⽤这些过滤器呢？只需要在变量后⾯使⽤管道(|)分割，多个过滤器可以链式调⽤，前⼀个过滤器的输出会作为后⼀个过滤
器的输⼊。

{{ 'abc'| captialize  }}  # Abc

{{ 'abc'| upper  }} # ABC

{{ 'hello world'| title  }} # Hello World

{{ "hello world"| replace('world','yuan') | upper }} # HELLO YUAN

{{ 18.18 | round | int }} # 18

5.3、jinja2 的控制结构

5.3.1、分支控制

jinja2中的if语句类似与Python的if语句，它也具有单分⽀，多分⽀等多种结构，不同的是，条件语句不需要使⽤冒号结尾，⽽结束控制语句，需要使⽤endif关键字

{% if age > 18 %}

    <p>成年区</p>

{% else %}
    
    <p>未成年区</p>

{% endif %}

5.3.2、循环控制

jinja2中的for循环⽤于迭代Python的数据类型，包括列表，元组和字典。在jinja2中不存在while循环。

{% for book in books %}
    <p>{{ book }}</p>
{% endfor %}

六、ORM操作

在大型的web开发中，我们肯定会用到数据库操作，那么FastAPI也支持数据库的开发，你可以用 PostgreSQL、MySQL、 SQLite Oracle 等。本文用SQLite为例。我们看下在fastapi是如何操作设计数据库的。

fastapi是一个很优秀的框架，但是缺少一个合适的orm，官方代码里面使用的是sqlalchemy，Tortoise ORM 是受 Django 启发的易于使用的异步 ORM （对象关系映射器）。

在这里插入图片描述

Tortoise ORM文档

Tortoise ORM 目前支持以下数据库：

PostgreSQL >= 9.4（使用asyncpg）
SQLite（使用aiosqlite）
MySQL/MariaDB（使用aiomysql或使用asyncmy）

6.1、创建模型

以选课系统为例：

models.py

from tortoise.models import Model
from tortoise import fields


class Clas(Model):
    name = fields.CharField(max_length=255, description='班级名称')


class Teacher(Model):
    id = fields.IntField(pk=True)
    name = fields.CharField(max_length=255, description='姓名')
    tno = fields.IntField(description='账号')
    pwd = fields.CharField(max_length=255, description='密码')


class Student(Model):
    id = fields.IntField(pk=True)
    sno = fields.IntField(description='学号')
    pwd = fields.CharField(max_length=255, description='密码')
    name = fields.CharField(max_length=255, description='姓名')
    # 一对多
    clas = fields.ForeignKeyField('models.Clas', related_name='students')
    # 多对多
    courses = fields.ManyToManyField('models.Course', related_name='students',description='学生选课表')


class Course(Model):
    id = fields.IntField(pk=True)
    name = fields.CharField(max_length=255, description='课程名')
    teacher = fields.ForeignKeyField('models.Teacher', related_name='courses', description='课程讲师')

6.2、aerich迁移工具

main.py

import uvicorn
from fastapi import FastAPI
from tortoise.contrib.fastapi import register_tortoise
from settings import TORTOISE_ORM


app = FastAPI()

# 该方法会在fastapi启动时触发，内部通过传递进去的app对象，监听服务启动和终止事件
# 当检测到启动事件时，会初始化Tortoise对象，如果generate_schemas为True则还会进行数据库迁移
# 当检测到终止事件时，会关闭连接
register_tortoise(
    app,
    config=TORTOISE_ORM,
    # generate_schemas=True,  # 如果数据库为空，则自动生成对应表单，生产环境不要开
    # add_exception_handlers=True,  # 生产环境不要开，会泄露调试信息
)

if __name__ == '__main__':
    uvicorn.run('main:app', host='127.0.0.1', port=8000, reload=True,
                debug=True, workers=1)

settings.py

TORTOISE_ORM = {
    'connections': {
        'default': {
            # 'engine': 'tortoise.backends.asyncpg',  PostgreSQL
            'engine': 'tortoise.backends.mysql',  # MySQL or Mariadb
            'credentials': {
                'host': '127.0.0.1',
                'port': '3306',
                'user': 'root',
                'password': 'yuan0316',
                'database': 'fastapi',
                'minsize': 1,
                'maxsize': 5,
                'charset': 'utf8mb4',
                "echo": True
            }
        },
    },
    'apps': {
        'models': {
            'models': ['apps.models', "aerich.models"],
            'default_connection': 'default',

        }
    },
    'use_tz': False,
    'timezone': 'Asia/Shanghai'
}

aerich是一种ORM迁移工具，需要结合tortoise异步orm框架使用。安装aerich

pip install aerich

1. 初始化配置，只需要使用一次

aerich init -t settings.TORTOISE_ORM # TORTOISE_ORM配置的位置)

初始化完会在当前目录生成一个文件：pyproject.toml和一个文件夹：migrations

pyproject.toml：保存配置文件路径，低版本可能是aerich.ini
migrations：存放迁移文件

在这里插入图片描述

2. 初始化数据库，一般情况下只用一次

aerich init-db

此时数据库中就有相应的表格

如果TORTOISE_ORM配置文件中的models改了名，则执行这条命令时需要增加--app参数，来指定你修改的名字

在这里插入图片描述

3. 更新模型并进行迁移

修改model类，重新生成迁移文件,比如添加一个字段

class Admin(Model):
    ...
    xxx = fields.CharField(max_length=255)

aerich migrate [--name] (标记修改操作) #  aerich migrate --name add_column

迁移文件名的格式为 {version_num}{datetime}{name|update}.json。

在这里插入图片描述

注意，此时sql并没有执行，数据库中admin表中没有xxx字段

在这里插入图片描述

4. 重新执行迁移，写入数据库

aerich upgrade

在这里插入图片描述

5. 回到上一个版本

aerich downgrade

在这里插入图片描述

6. 查看历史迁移记录

aerich history

在这里插入图片描述

6.3、api接口与restful规范

api接口

应用程序编程接口（Application Programming Interface，API接口），就是应用程序对外提供了一个操作数据的入口，这个入口可以是一个函数或类方法，也可以是一个url地址或者一个网络地址。当客户端调用这个入口，应用程序则会执行对应代码操作，给客户端完成相对应的功能。

在这里插入图片描述

当然，api接口在工作中是比较常见的开发内容，有时候，我们会调用其他人编写的api接口，有时候，我们也需要提供api接口给其他人操作。由此就会带来一个问题，api接口往往都是一个函数、类方法、或者url或其他网络地址，不断是哪一种，当api接口编写过程中，我们都要考虑一个问题就是这个接口应该怎么编写？接口怎么写的更加容易维护和清晰，这就需要大家在调用或者编写api接口的时候要有一个明确的编写规范！！！

restful规范

为了在团队内部形成共识、防止个人习惯差异引起的混乱，我们都需要找到一种大家都觉得很好的接口实现规范，而且这种规范能够让后端写的接口，用途一目了然，减少客户端和服务端双方之间的合作成本。

目前市面上大部分公司开发人员使用的接口实现规范主要有：restful、RPC。

REST与技术无关，代表的是一种软件架构风格，REST是Representational State Transfer的简称，中文翻译为“表征状态转移”或“表现层状态转化”。

简单来说，REST的含义就是客户端与Web服务器之间进行交互的时候，使用HTTP协议中的4个请求方法代表不同的动作。

GET用来获取资源

POST用来新建资源

PUT用来更新资源

DELETE用来删除资源。

只要API程序遵循了REST风格，那就可以称其为RESTful API。目前在前后端分离的架构中，前后端基本都是通过RESTful API来进行交互。

例如，我们现在要编写一个选课系统的接口，我们可以查询对一个学生进行查询、创建、更新和删除等操作，我们在编写程序的时候就要设计客户端浏览器与我们Web服务端交互的方式和路径。

而对于数据资源分别使用POST、DELETE、GET、UPDATE等请求动作来表达对数据的增删查改。

GET	/students	获取所有学生
请求方法	请求地址	后端操作
GET	/students	获取所有学生
POST	/students	增加学生
GET	/students/1	获取编号为1的学生
PUT	/students/1	修改编号为1的学生
DELETE	/students/1	删除编号为1的学生

6.4、选课系统接口开发

api/student.py

from fastapi.exceptions import HTTPException

from models import *

from pydantic import BaseModel
from typing import List, Union
from fastapi import APIRouter

api_student = APIRouter()


@api_student.get("/student")
async def getAllStudent():
    students = await Student.all().values("name", "clas__name")
    # students = await Student.filter(name__icontains='a').values("name", "clas__name")
    # print("students", students)
    # for i in students:
    #     print(i)
    #
    # rain = await Student.get(name='rain')
    # print(rain, type(rain))
    # print(rain.sno)

    return students


class StudentModel(BaseModel):
    name: str
    pwd: str
    sno: int
    clas_id: Union[int, None] = None
    courses: List[int] = []


@api_student.post("/student")
async def addStudent(stu: StudentModel):
    # 添加数据库操作
    # 方式1
    # student = Student(name=stu.name, pwd=stu.pwd, sno=stu.sno, clas_id=stu.clas)
    # await student.save()
    # 方式2
    student = await Student.create(name=stu.name, pwd=stu.pwd, sno=stu.sno, clas_id=stu.clas_id)
    print(student, dir(student))

    # 添加多对多关系记录
    courses = await Course.filter(id__in=stu.courses)
    print("courses", courses)
    await student.courses.add(*courses)
    print("student", student.courses)

    return student


@api_student.put("/student/{student_id}")
async def update_student(student_id: int, student: StudentModel):
    data = student.dict(exclude_unset=True)
    courses = data.pop("courses")
    print(data, courses)
    await Student.filter(id=student_id).update(**data)

    courses = await Course.filter(id__in=student.courses)
    edit_student = await Student.get(id=student_id)
    await edit_student.courses.clear()
    await edit_student.courses.add(*courses)

    return student


@api_student.delete("/student/{student_id}")
async def delete_student(student_id: int):
    deleted_count = await Student.filter(id=student_id).delete()  # 条件删除
    if not deleted_count:
        raise HTTPException(status_code=404, detail=f"Student {student_id} not found")
    return {}

七、中间件与CORS

7.1、中间件

你可以向 FastAPI 应用添加中间件.

"中间件"是一个函数,它在每个请求被特定的路径操作处理之前,以及在每个响应之后工作.

在这里插入图片描述

如果你使用了 yield 关键字依赖, 依赖中的退出代码将在执行中间件后执行.

如果有任何后台任务(稍后记录), 它们将在执行中间件后运行.

要创建中间件你可以在函数的顶部使用装饰器 @app.middleware("http").

中间件参数接收如下参数：

request.
一个函数call_next，它将接收request，作为参数.
这个函数将 request 传递给相应的 路径操作.
然后它将返回由相应的路径操作生成的 response.

然后你可以在返回 response 前进一步修改它.

import uvicorn
from fastapi import FastAPI

from fastapi import Request
from fastapi.responses import Response
import time

app = FastAPI()


@app.middleware("http")
async def m2(request: Request, call_next):
    # 请求代码块
    print("m2 request")
    response = await call_next(request)
    # 响应代码块
    response.headers["author"] = "yuan"
    print("m2 response")
    return response


@app.middleware("http")
async def m1(request: Request, call_next):
    # 请求代码块
    print("m1 request")
    # if request.client.host in ["127.0.0.1", ]:  # 黑名单
    #     return Response(content="visit forbidden")

    # if request.url.path in ["/user"]:
    #     return Response(content="visit forbidden")

    start = time.time()

    response = await call_next(request)
    # 响应代码块
    print("m1 response")
    end = time.time()
    response.headers["ProcessTimer"] = str(end - start)
    return response


@app.get("/user")
def get_user():
    time.sleep(3)
    print("get_user函数执行")
    return {
        "user": "current user"
    }


@app.get("/item/{item_id}")
def get_item(item_id: int):
    time.sleep(2)
    print("get_item函数执行")
    return {
        "item_id": item_id
    }


if __name__ == '__main__':
    uvicorn.run('main:app', host='127.0.0.1', port=8030, reload=True,
                debug=True, workers=1)

7.2、CORS

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
   <meta charset="UTF-8">
   <title>Title</title>
   <script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/jquery/3.6.0/jquery.js"></script>
</head>
<body>

<p>click</p>

<script>
 
   $("p").click(function () {
       $.ajax({
           url: "http://127.0.0.1:8080/",
           success: function (res) {
               $("p").html(res.message)
           },
       })
   })

</script>
</body>
</html>

@app.middleware("http")
async def CORSMiddleware(request: Request, call_next):
    response = await call_next(request)
    print(response.headers)
    return response

from fastapi import FastAPI
from fastapi.middleware.cors import CORSMiddleware

app = FastAPI()
origins = [
    "http://localhost:63342"
]

app.add_middleware(
    CORSMiddleware,
    allow_origins=origins,  # *：代表所有客户端
    allow_credentials=True,
    allow_methods=["GET"],
    allow_headers=["*"],
)

@app.get("/")
def main():
    return {"message": "Hello World"}


if __name__ == '__main__':
    import uvicorn

    uvicorn.run("main:app", host="127.0.0.1", port=8080, debug=True, reload=True)