Fastapi Fullstack

Fastapi 全栈开发指南

概述

本技能为 Fastapi 项目（基于 FastAPI + SQLAlchemy 异步模式）提供完整的全栈开发指导，包括从 API 设计到数据库实现的完整工作流程、代码模式参考和故障排查。

核心能力

1. API 端点开发

创建新的 RESTful API 端点，包括：

• 路由定义和注册
• 请求体验证（Pydantic 模型）
• 响应模型设计
• Repository 依赖注入
• 错误处理

触发场景："添加用户管理的 API"、"创建订单查询接口"、"实现统计数据的 API"

2. 数据库模型设计

使用 SQLAlchemy 2.0 异步 ORM 创建和修改数据模型：

• 表结构定义
• 字段类型和约束
• 一对多和多对多关系
• 数据库迁移

触发场景："添加一个新的数据库模型"、"为用户表添加字段"、"实现用户和角色的多对多关系"

3. Repository 模式

使用泛型 Repository 进行数据库操作：

• CRUD 基础操作
• 复杂查询和过滤
• 事务管理
• 关系查询优化

触发场景："实现用户查询功能"、"优化数据库查询性能"、"处理复杂的业务逻辑查询"

4. 测试编写

编写和维护异步测试：

• API 测试
• Repository 测试
• 数据库测试 fixture
• 集成测试

触发场景："为新功能编写测试"、"修复测试失败的问题"

5. 前端集成

配置前端与后端的集成，包括：

• 静态文件挂载
• CORS 配置
• API 代理设置
• 前后端分离部署

触发场景："配置前端静态文件"、"解决跨域问题"、"部署前端构建产物"

6. 故障排查

诊断和解决常见问题：

• 数据库连接和查询错误
• API 端点问题
• 异步编程错误
• 性能问题

触发场景："API 返回 500 错误"、"数据库查询很慢"、"测试无法连接数据库"

开发工作流程

场景 1：添加新功能模块

步骤 1：理解需求

1. 明确功能需求和数据结构
2. 识别需要的 API 端点
3. 确定数据库表和关系

步骤 2：创建数据库模型

参考：architecture.md

1. 在 <project>/database/models.py 中定义新的 ORM 模型
2. 使用 orm.Mapped 定义字段
3. 添加必要的注释（中文）
4. 如有关系，定义关联关系

模板：assets/templates/model_template.py

步骤 3：创建 Pydantic 模型

在 <project>/api/models.py 中添加：

• 响应模型（<Model>）
• 创建请求体（Create<Model>Payload）
• 更新请求体（Update<Model>Payload）

模板：assets/templates/pydantic_template.py

参考：conventions.md

步骤 4：创建 API 路由

1. 创建新文件 <project>/api/v1/<module>.py
2. 定义路由和端点
3. 使用 Repository 依赖注入
4. 实现业务逻辑

模板：assets/templates/endpoint_template.py

参考：patterns.md

步骤 5：注册路由

在 <project>/api/v1/routes.py 中导入并注册新路由：

from <project>.api.v1 import <module>
router.include_router(<module>.router)

步骤 6：编写测试

创建 tests/test_<module>.py，编写测试用例。

模板：assets/templates/test_template.py

参考：conventions.md

步骤 7：验证

运行测试和代码检查：

pytest tests/test_<module>.py -v
ruff check .
ruff format .

场景 2：添加单个 API 端点

快速步骤

1. 检查现有模型 - 确认数据库模型已存在
2. 添加 Pydantic 模型 - 在 api/models.py 添加请求/响应模型
3. 添加端点 - 在对应的路由文件中添加新的端点函数
4. 测试 - 使用 /api/docs 手动测试或编写单元测试

场景 3：修改现有功能

修改数据库模型

1. 添加/修改 <project>/database/models.py 中的字段
2. 如果是生产环境，需要考虑数据迁移
3. 更新相关的 Pydantic 模型
4. 更新 API 端点（如果需要）
5. 更新测试

修改 API 端点

1. 修改路由文件中的端点逻辑
2. 更新 Pydantic 模型（如果接口变更）
3. 更新相关测试
4. 验证功能

快速参考

常用代码模式

详见：patterns.md

• 创建 API 端点 - 路由定义、依赖注入、响应格式
• Repository 查询 - CRUD 操作、复杂查询、关系查询
• 密码加密 - 使用 bcrypt 加密和验证
• 分页查询 - 实现分页列表
• 前端集成 - 静态文件挂载、CORS 配置、API 代理

代码规范

详见：conventions.md

• 命名约定 - 类、函数、变量、数据库表的命名
• 类型注解 - 使用现代类型注解语法
• 异步编程 - 正确使用 async/await
• 错误处理 - 业务错误 vs 系统异常
• 测试约定 - 测试文件命名、异步测试

项目架构

详见：architecture.md

• 技术栈 - FastAPI, SQLAlchemy, MySQL 等
• 项目结构 - 目录组织和文件职责
• 核心组件 - 应用入口、数据库会话、Repository、依赖注入
• 数据流转 - 请求到响应的完整流程

故障排查

常见问题

详见：troubleshooting.md

按类别索引：

• 数据库问题 - 连接错误、表不存在、事务超时
• API 问题 - 400 错误、404 错误、500 错误
• 异步问题 - RuntimeWarning、事件循环错误
• 依赖注入 - Repository 注入失败
• 性能问题 - 查询慢、内存占用高
• 测试问题 - 测试数据库连接失败
• 部署问题 - Docker 容器、环境变量

调试技巧

• 启用详细日志 - 查看详细的错误信息
• 使用 API 文档 - 访问 /api/docs 测试端点
• 数据库查询日志 - 打印所有 SQL 查询
• 异常追踪 - 使用 traceback 查看完整堆栈

使用资源

模板文件（assets/templates/）

以下模板文件可以直接复制使用，记得替换占位符：

• app_template.py - FastAPI 应用入口模板，包含静态文件挂载和 CORS 配置
• endpoint_template.py - API 路由模板，包含完整的 CRUD 操作
• model_template.py - SQLAlchemy ORM 模型模板
• pydantic_template.py - Pydantic 请求/响应模型模板
• test_template.py - pytest 测试模板，包含常见测试用例

参考文档（references/）

根据需要加载到上下文中：

• architecture.md - 项目架构说明，包括技术栈、项目结构、核心组件
• patterns.md - 常用代码模式，包含实际代码示例
• conventions.md - 代码规范和约定，确保代码一致性
• troubleshooting.md - 故障排查指南，解决常见问题

何时加载参考文档

• 开始新功能开发前：加载 architecture.md 和 conventions.md
• 实现具体功能时：加载 patterns.md 查看代码模式
• 遇到问题时：加载 troubleshooting.md 查找解决方案

最佳实践

1. 渐进式开发

• 先实现基本功能，再优化和完善
• 每完成一个步骤就运行测试验证
• 保持代码可运行，避免长时间的"半成品"状态

2. 使用模板

• 新功能开发时参考模板文件
• 模板已经包含了项目的最佳实践
• 替换占位符时要保持一致的风格

3. 遵循规范

• 严格按照代码规范编写代码
• 使用项目约定的命名和结构
• 添加必要的中文注释

4. 测试优先

• 编写功能时同步编写测试
• 使用测试验证功能正确性
• 测试失败时优先修复

5. 安全第一

• 密码必须使用 bcrypt 加密
• 敏感信息从环境变量读取
• 输入验证使用 Pydantic 模型
• 避免直接拼接 SQL

检查清单

完成功能后，确保：

• 数据库模型已正确定义并继承 Base
• 所有字段都有中文注释
• Pydantic 模型启用了 from_attributes=True
• API 端点正确使用 async/await
• Repository 依赖注入正确配置
• 错误处理符合规范（业务错误用 CommonResponse，系统错误用 HTTP 异常）
• 测试用例覆盖核心功能
• 代码通过 ruff check 检查
• 代码已使用 ruff format 格式化
• 路由已在 routes.py 中注册
• 静态文件挂载配置正确（如果涉及前端）
• CORS 配置符合开发和生产环境需求
• 前端 API 请求路径正确使用 /api 前缀

常用命令

# 启动开发服务器
uvicorn <project>.app:app --reload

# 运行所有测试
pytest -v

# 运行特定测试
pytest tests/test_<module>.py -v

# 代码风格检查
ruff check .

# 代码格式化
ruff format .

# 类型检查
pyright

# 查看 API 文档
# 访问 http://localhost:8000/api/docs

注意：所有代码和注释应使用中文，除非项目有明确的英文约定。