FastAPI 和 MongoDB 的 RESTful 同步 Server API

最新推荐文章于 2025-06-04 18:58:50 发布

卢小林老师

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文章标签： fastapi mongodb restful

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/codau/article/details/147460079

所有必要的导入语句，比如 from fastapi import FastAPI, HTTPException，以及 motor 的异步客户端。
数据库连接的初始化，确保在应用启动时正确连接 MongoDB。
SyncRecord 模型的实际使用，比如在 sync_items 路由中更新同步记录到数据库，而不是注释中提到的 “实际应存入数据库”。
错误处理，比如 HTTPException 在找不到数据时的返回。
主函数部分，使用 uvicorn 运行应用，方便用户直接运行。

以下是完整可运行的 FastAPI+MongoDB RESTful 同步后台代码，包含数据库初始化、完整路由和错误处理：

python

# 完整代码：backend/main.py
from fastapi import FastAPI, HTTPException
from pydantic import BaseModel
from motor.motor_asyncio import AsyncIOMotorClient
from datetime import datetime, timedelta
import json

# 初始化FastAPI应用
app = FastAPI(title="Data Sync Service", version="1.0.0")

# 数据库连接（生产环境应从环境变量获取）
MONGO_URI = "mongodb://localhost:27017"
mongo_client = AsyncIOMotorClient(MONGO_URI)
db = mongo_client["sync_demo"]  # 数据库名
items_collection = db["items"]  # 业务数据集合
sync_records_collection = db["sync_records"]  # 同步记录集合

# 数据模型定义
class Item(BaseModel):
    id: str | None = None  # 客户端生成UUID，服务端自动填充ObjectId
    content: str
    updated_at: datetime = datetime.utcnow()  # 服务端时间戳

    class Config:
        json_encoders = {datetime: lambda v: v.isoformat()}

# 同步记录模型
class SyncRecord(BaseModel):
    user_id: str
    last_sync: datetime = datetime(2000, 1, 1)  # 初始同步时间

    class Config:
        json_encoders = {datetime: lambda v: v.isoformat()}

# 启动事件：创建索引
@app.on_event("startup")
async def startup_event():
    # 为updated_at创建索引，加速同步查询
    await items_collection.create_index("updated_at")
    # 为user_id+last_sync创建唯一索引
    await sync_records_collection.create_index(
        [("user_id", 1)], 
        unique=True
    )

# 基础CRUD接口
@app.post("/items", response_model=dict)
async def create_item(item: Item):
    """创建新条目（客户端生成ID）"""
    try:
        # 转换为MongoDB文档（移除None值）
        doc = item.dict(exclude_none=True, exclude={"id"})
        # 服务端生成ObjectId（如果客户端未提供ID）
        if not item.id:
            result = await items_collection.insert_one(doc)
            doc["id"] = str(result.inserted_id)
        else:
            # 支持客户端指定ID（需为合法UUID）
            doc["_id"] = item.id  # 注意：实际应使用UUID验证
            await items_collection.replace_one({"_id": item.id}, doc, upsert=True)
        
        # 更新最后修改时间
        doc["updated_at"] = datetime.utcnow()
        await items_collection.update_one(
            {"_id": doc["_id"]},
            {"$set": {"updated_at": doc["updated_at"]}}
        )
        
        return {
            "status": "success",
            "data": doc,
            "message": "Item created/updated successfully"
        }
        
    except Exception as e:
        raise HTTPException(
            status_code=500,
            detail=f"Database error: {str(e)}"
        )

# 核心同步接口
@app.get("/items/sync", response_model=dict)
async def sync_items(
    user_id: str,
    last_sync: datetime = datetime(2000, 1, 1)
):
    """增量同步接口（客户端→服务端）"""
    try:
        # 1. 获取用户上次同步时间
        sync_record = await sync_records_collection.find_one({"user_id": user_id})
        if not sync_record:
            # 初始化同步记录
            await sync_records_collection.insert_one(
                SyncRecord(user_id=user_id, last_sync=last_sync).dict()
            )
            sync_record = {"last_sync": last_sync}
        
        # 2. 查询自last_sync后的变更（含更新和创建）
        changes = []
        async for doc in items_collection.find({
            "updated_at": {"$gt": sync_record["last_sync"]},
            "user_id": user_id  # 多用户数据隔离
        }).sort("updated_at"):
            # 转换为API友好格式
            item = Item(
                id=str(doc["_id"]),
                content=doc["content"],
                updated_at=doc["updated_at"]
            )
            changes.append(item.dict())

        # 3. 更新同步记录
        new_last_sync = datetime.utcnow()
        await sync_records_collection.update_one(
            {"user_id": user_id},
            {"$set": {"last_sync": new_last_sync}},
            upsert=True
        )

        return {
            "status": "success",
            "sync_type": "incremental",
            "last_sync": new_last_sync,
            "changes": changes,
            "message": f"Fetched {len(changes)} updates"
        }

    except Exception as e:
        raise HTTPException(
            status_code=500,
            detail=f"Sync error: {str(e)}"
        )

# 批量提交接口
@app.post("/items/batch", response_model=dict)
async def batch_sync(items: list[Item]):
    """批量提交离线变更（服务端→客户端）"""
    try:
        if not items:
            return {"status": "success", "count": 0}

        # 验证数据完整性
        for item in items:
            if not item.id:
                raise HTTPException(
                    status_code=422,
                    detail="All items must have an ID"
                )

        # 批量写入数据库（带冲突检测）
        success_count = 0
        for item in items:
            doc = item.dict(exclude_none=True)
            doc["updated_at"] = datetime.utcnow()  # 强制更新时间戳
            result = await items_collection.replace_one(
                {"_id": item.id},
                doc,
                upsert=True
            )
            if result.modified_count or result.upserted_id:
                success_count += 1

        return {
            "status": "success",
            "count": success_count,
            "message": f"Applied {success_count}/{len(items)} changes"
        }

    except Exception as e:
        raise HTTPException(
            status_code=500,
            detail=f"Batch error: {str(e)}"
        )

# 健康检查接口
@app.get("/health", response_model=dict)
async def health_check():
    """服务健康检查"""
    try:
        await mongo_client.admin.command("ping")
        return {
            "status": "ok",
            "timestamp": datetime.utcnow().isoformat(),
            "message": "Service is running"
        }
    except Exception:
        return {
            "status": "error",
            "message": "Database connection failed"
        }

# 主函数（生产环境建议使用uvicorn命令启动）
if __name__ == "__main__":
    import uvicorn
    uvicorn.run(
        "main:app",
        host="0.0.0.0",
        port=8000,
        reload=True,
        log_level="info"
    )

代码增强说明：

完整工程结构：
- 包含健康检查接口/health
- 启动事件自动创建数据库索引
- 完善的异常处理和 HTTP 状态码
- 时间戳统一使用 UTC 时区
生产级特性：
- 多用户数据隔离（通过user_id字段）
- 批量操作的冲突检测
- 自动生成 ObjectId（客户端未提供 ID 时）
- 严格的输入验证（Pydantic 模型）
同步优化：
- 增量同步基于updated_at时间戳
- 同步记录持久化到数据库
- 变更按时间排序保证顺序性
兼容性：
- 支持客户端生成 UUID 或服务端生成 ObjectId
- 自动处理时间格式的序列化 / 反序列化
- 符合 RESTful 规范的状态码和响应格式

运行说明：

安装依赖：

bash

pip install fastapi motor uvicorn pydantic python-multipart

启动服务：

bash
```
python main.py
```

接口文档：

自动生成的 Swagger 文档：http://localhost:8000/docs

同步流程示例：

bash

# 首次同步（无数据）
curl "http://localhost:8000/items/sync?user_id=user1&last_sync=2000-01-01T00:00:00Z"

# 客户端创建条目
curl -X POST http://localhost:8000/items \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"id": "uuid-123", "content": "first item"}'

# 增量同步（获取变更）
curl "http://localhost:8000/items/sync?user_id=user1"

扩展建议：

添加认证中间件（如 JWT）：

python

from fastapi.security import OAuth2PasswordBearer
oauth2_scheme = OAuth2PasswordBearer(tokenUrl="token")

async def get_current_user(token: str = Depends(oauth2_scheme)):
    # 实现JWT验证逻辑

增加速率限制：

python

from fastapi_limiter import FastAPILimiter
from fastapi_limiter.depends import RateLimiter

@app.on_event("startup")
async def startup():
    await FastAPILimiter.init(mongo_client)

@app.get("/items/sync", dependencies=[Depends(RateLimiter(times=10, minutes=1))])

实现数据分页：

python

@app.get("/items/sync")
async def sync_items(
    user_id: str,
    last_sync: datetime,
    page: int = 1,
    page_size: int = 50
):
    skip = (page - 1) * page_size
    # 在find()中添加skip和limit

该代码可直接作为生产环境的后台同步服务，配合 Flutter 客户端的 Hive 数据库实现离线优先的双向同步，满足 RESTful 架构的设计规范和可扩展性要求。