FastAPI依赖注入实践:工厂模式与实例复用的优化策略



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FastAPI依赖注入深度实践:类依赖的工厂模式与实例复用
一、类依赖的基本原理
在FastAPI的依赖注入系统中,类作为依赖项使用时,框架会自动创建类的实例。当我们这样定义一个路由处理函数时:
1 |
|
FastAPI会为每个请求创建一个新的ItemService实例。这种默认行为在某些场景下可能产生性能问题,特别是当依赖类需要执行初始化数据库连接、加载大文件等耗时操作时。
二、工厂模式实现
2.1 工厂函数基础实现
通过工厂模式控制实例创建过程:
1 | class DatabaseConfig: |
这个实现的特点:
- 解耦配置和服务的实例化
- 支持依赖层级嵌套(DatabaseConfig自动注入到工厂函数)
- 符合单一职责原则
2.2 带缓存的工厂模式
优化高频调用场景的性能:
1 | from fastapi import Depends |
缓存机制说明:
- 使用lru_cache实现内存缓存
- maxsize=1表示只缓存最新实例
- 当配置参数变化时会自动创建新实例
- 适合模型加载等重量级初始化场景
三、实例复用策略
3.1 单例模式实现
实现真正的单例依赖:
1 | from contextlib import contextmanager |
3.2 请求级别复用
在请求处理周期内复用实例:
1 | from fastapi import Request |
四、实际应用场景
4.1 配置中心集成
动态配置加载示例:
1 | from pydantic import BaseSettings |
4.2 多租户系统
租户感知的依赖注入:
1 | class TenantContext: |
五、课后Quiz
工厂模式在依赖注入中的主要作用是?
A) 减少代码量
B) 控制实例创建过程
C) 提高路由处理速度
D) 自动生成API文档使用lru_cache装饰器缓存服务实例时,当什么情况下会创建新实例?
A) 每次请求时
B) 输入参数变化时
C) 服务类代码修改时
D) 服务器重启时在多租户系统中,如何实现不同租户的数据库隔离?
A) 使用不同的路由前缀
B) 基于租户ID动态生成数据库连接
C) 为每个租户创建独立应用实例
D) 使用请求头认证
(答案:1.B 2.B 3.B)
六、常见报错解决方案
错误1:422 Validation Error
现象:
1 | { |
原因分析:
- 请求缺少必要的Header参数
- 工厂函数参数类型声明错误
- 依赖项层级结构不匹配
解决方案:
- 检查请求是否包含所有必需的Header
- 验证工厂函数的参数类型声明
- 使用依赖关系图工具调试:
1
uvicorn main:app --reload --debug
错误2:依赖项初始化失败
现象:
1 | RuntimeError: Unable to initialize service - missing config |
排查步骤:
- 检查依赖项的参数传递链路
- 验证配置对象的默认值设置
- 在工厂函数中添加调试日志:
1
2
3def get_service(config: AppSettings):
print("Current config:", config.dict())
return MyService(config)
预防建议:
- 为所有配置参数设置合理的默认值
- 使用pydantic的Field验证:
1
2class AppSettings(BaseSettings):
db_url: str = Field(..., env="DATABASE_URL")
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