在 Uvicorn 和 Starlette 之前：同步服务器是如何工作的？

在传统的 web 开发中，像 WSGI（Web 服务器网关接口） 的服务器被用来连接 web 应用程序和 HTTP 服务器。像 Flask 和 Django 这样的框架依赖 WSGI 服务器（例如 Gunicorn）来处理传入的请求。然而，WSGI 服务器在设计上是同步的，这意味着：

1. 阻塞 I/O：每个请求会阻塞一个工作线程，直到完成，这使得它在处理高并发场景（如 WebSockets 或长时间请求）时效率低下。
2. 可扩展性挑战：扩展需要增加更多的线程或进程，这增加了资源消耗。

为了解决这些限制，ASGI（异步服务器网关接口） 标准应运而生。ASGI 使得异步、非阻塞的通信成为可能，非常适合现代应用程序，尤其是需要 WebSockets、HTTP/2 或其他实时功能的场景。

Uvicorn 和 Starlette 的到来

FastAPI 构建于 Uvicorn 和 Starlette 之上，它们各自承担着不同但互补的角色。让我们深入了解它们的目的和优点。

1. Uvicorn: ASGI 服务器

Uvicorn 是一个 ASGI 服务器，用于运行 FastAPI 应用程序。它负责：

• 处理 HTTP 请求：Uvicorn 接收传入的 HTTP/HTTPS 请求并将其路由到应用程序。
• 异步 I/O：旨在高效处理异步调用，使其比同步服务器更快且更具可扩展性。
• 支持的协议：
  • HTTP/1.1, HTTP/2
  • WebSockets
• 生产就绪：Uvicorn 的速度和轻量级设计使其适合生产环境。

Uvicorn 的优点

• 使用 uvloop（为 Python 优化的事件循环）实现高性能的事件驱动架构。
• 对 WebSockets 和 HTTP/2 的原生支持。
• 对异步应用程序的最小开销。

如何使用 Uvicorn

以下是使用 Uvicorn 运行 FastAPI 应用的示例：

uvicorn main:app --host 0.0.0.0 --port 8000

你也可以通过编程方式运行它：

import uvicorn

if __name__ == "__main__":

uvicorn.run("main:app", host="0.0.0.0", port=8000, reload=True)

2. Starlette：ASGI框架

Starlette 是一个轻量级的 ASGI 框架，为 FastAPI 提供核心功能。它提供了构建 web 应用程序的工具和实用程序，包括：

• 路由：将 URL 映射到 Python 函数或类。
• 中间件：添加层以处理请求/响应（例如，认证、日志记录）。
• 后台任务：在请求/响应周期之外执行任务。
• WebSockets：实现与客户端的实时通信。
• 测试工具：通过集成测试客户端简化测试过程。

Starlette 的优点

• 模块化和灵活的设计，使其成为像 FastAPI 这样的框架的良好基础。
• 内置支持异步编程，允许高效利用资源。
• 全面的文档和活跃的社区支持。

如何使用 Starlette

虽然在 FastAPI 中你很少直接与 Starlette 交互，但你可以独立使用它来构建最小的 web 应用程序。以下是一个示例：

from starlette.applications import Starlette
from starlette.responses import JSONResponse
from starlette.routing import Route

async def homepage(request):
    return JSONResponse({"message": "Hello from Starlette!"})

app = Starlette(debug=True, routes=[
    Route('/', homepage)
])

这段代码展示了如何使用 Starlette 框架创建一个简单的 web 应用。首先，从 `starlette.applications` 导入 `Starlette`，从 `starlette.responses` 导入 `JSONResponse`，以及从 `starlette.routing` 导入 `Route`。接着定义了一个异步函数 `homepage`，该函数接收一个请求并返回一个 JSON 响应，内容为 “Hello from Starlette!”。最后，创建了一个 `Starlette` 应用实例，启用了调试模式，并设置了路由，将根路径 `/` 映射到 `homepage` 函数。