Python — один из самых популярных языков программирования благодаря простому и понятному синтаксису, гибкости, а также низкому порогу вхождения. Его часто используют в области машинного обучения, в веб-разработке и в разработке API.
Для веб-приложений у Python есть ряд фреймворков: Django, Flask, FastAPI, Pyramid, Bottle, CherryPy и т.д. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, поэтому выбор стека для будущего проекта очень важен. В данной статье мы сравним два весьма популярных инструмента для Python-разработки: Django и FastAPI.
Django
На данный момент именно Django является самым популярным фреймворком для Python. Это среда разработки с открытым исходным кодом, созданная в 2003 году. Его популярность обусловлена философией «батарейки в комплекте»: фреймворк поставляется со многими инструментами, которые необходимы разработчикам, такими как структура ORM, панель администратора, структура каталогов и многое другое.
Поскольку Django построен на Python, он следует принципу DRY (Don’t repeat yourself). Благодаря этому код не повторяется внутри проекта, что делает его легко читаемым для других разработчиков.
Фреймворк часто используют для крупных приложений. Например, на нем написаны Google-поиск, YouTube, Reddit, Pinterest, Spotify и Dropbox.
Django использует шаблон проектирования MTV (Model-Template-View, в переводе означает «Модель-Шаблон-Представление»), основанный на архитектуре MVC («Модель-Представление-Контроллер»).
Чтобы понять структуру Django, рассмотрим детальнее архитектуру MTV:
- Модель — это серверная часть, которая помогает обрабатывать базу данных, создавая объекты CRUD (создание, чтение, обновление, удаление) в исходной БД. Она используется для хранения и обслуживания всех данных.
- Шаблон обрабатывает часть пользовательского интерфейса, поэтому называется уровнем представления. Шаблоны — это файлы с HTML-кодом, используемые для отображения данных. Содержимое этих файлов шаблонов может быть как статическим, так и динамическим.
- Представление используется для извлечения данных из модели. Он выполняет основную бизнес-логику и переносит данные из модели в шаблон для их правильного отображения. Он также принимает HTTP-запросы и предоставляет HTTP-ответы на клиентские запросы.
Преимущества использования Django
Инструмент не просто так пользуется популярностью среди бизнеса и разработчиков. Разберем некоторые его плюсы и особенности:
Безопасность
Django уделяет особое внимание безопасности, обеспечивая защиту от распространенных SQL-инъекций, межсайтового скриптинга (XSS) и подделки межсайтовых запросов (CSRF);
Хорошая масштабируемость
Для любого приложения стоит рассматривать некоторый запас возможностей «на вырост». Небольшой промо-сайт может превратиться в интернет-магазин с личным кабинетом пользователя, возможностью оформления заказа и динамической системой скидок.
Фреймворк может справиться с любыми как функциональными, так и аппаратными решениями. Кроме того, он способен выдержать большой трафик. Это основная причина, по которой его используют огромные корпорации вроде Google.
Django подключаемый по своей природе. Это означает, что разработчики используют плагины для расширения веб-приложения. Плагины — это программные компоненты, позволяющие добавлять в приложение определенные функции, тем самым предоставляя широкие возможности для кастомизации.
Большой набор библиотек и модулей
Благодаря хорошей поддержке сообщества у Django регулярно появляются новые библиотеки и плагины, упрощающие процесс разработки. Самые крупные и широко используемые:
Django REST Framework (DRF) — это мощная и гибкая библиотека, отвечающая за создание API. Её главное преимущество в том, что она значительно упрощает сериализацию.
Любой API предназначен для того, чтобы передавать информацию в достаточно простом и понятном формате, например, в JSON. Сериализатор DRF проверяет и преобразовывает исходные данные в нужный формат.
Django ORM — это библиотека, которая автоматически переносит данные, хранящиеся в базах данных, в объекты, используемые в коде приложения.
Благодаря этому разработчикам не нужно писать специальные SQL-запросы для создания таблиц и вставки данных, библиотека создает их автоматически.
Также инструмент помогает разработчикам переключаться между реляционными базами данных с минимальными изменениями кода. Он позволяет выполнить миграцию из одной базы данных в другую без необходимости написания большого количества кода.
Django CMS предоставляет возможность подключить готовую панель администратора для управления содержимым веб-сайта. Её можно модифицировать и настраивать управление под свои требования. Кроме того, в административном интерфейсе есть много возможностей для настроек благодаря сторонним плагинам.
Встроенная административная панель значительно сократит время на разработку проекта, так как программистам не придется создавать с нуля интерфейс для управления контентом.
Django-allauth — готовый модуль для аутентификации, регистрации и управления учетными записями. Аутентификация — это процесс проверки подлинности зарегистрированных пользователей в системе, который помогает защитить приложение от несанкционированного доступа. Существует несколько методов, используемых для аутентификации пользователей, таких как проверка имени пользователя и пароля, биометрические данные человека, проверка с помощью мобильного телефона или пароли с изображением.
Django SEO framework — модуль, который включает в себя несколько полезных SEO-инструментов. Разработчики могут использовать его для сокращения времени загрузки страницы с помощью кэшированных шаблонов и сжатия CSS и JavaScript.
Он даже предоставляет инструмент для управления robots.txt. Благодаря подобным модулям Django один из лучших веб-фреймворков для поисковой оптимизации.
Недостатки Django
Хотя фреймворк известен своими возможностями, он по-прежнему имеет ряд недостатков:
Не подходит для простых проектов
Django — это высокоуровневый фреймворк, поэтому он больше подходит для сложных продуктов или проектов, которые нуждаются в масштабировании. Сложность связана с тем, что фреймворк содержит большое количество кода, следовательно, для его обработки понадобится мощный сервер, который будет избыточным для маленьких проектов. Если приложение небольшое, то для него подойдет легковесный фреймворк вроде Flask или FastAPI.
Не поддерживает множественные запросы
Django отличается от большинства фреймворков, но иногда это также и недостаток. В отличие от большинства сред веб-разработки, он не может обрабатывать несколько запросов одновременно.
При масштабировании продукта это может привести к тому, что сайт будет работать довольно медленно из-за большой очереди запросов. Связано это именно с количеством ресурсов, к которым обращается сервер. Чем больше запросов и баз данных, тем ниже будет производительность.
Это означает, что, несмотря на возможность быстрого масштабирования, важно следить за общей архитектурой проекта. Иначе это приведет к проблемам со скоростью в будущем.
Для работы необходимо знание всей системы
Проблема может заключаться в том, что проект на Django иногда слишком большой и требует, чтобы разработчик знал план всей структуры, чтобы начать работу. Это значительно увеличивает время подключения новых специалистов на действующий проект. Тем не менее, качественная документация, а также широкий спектр ресурсов поддержки помогут сократить это время.
Области использования Django
Фреймворк может работать с проектами любого размера и мощности. Но лучше всего он проявляет себя в высокопроизводительных веб-приложениях с большим трафиком. Вот некоторые из вариантов использования:
- Торговые платформы
- Новостные сайты
- Научные и финансовые платформы
- Соцсети
- Административные панели
FastAPI
FastAPI — это достаточно новая инфраструктура для веб-разработки, совместимая только с версиями Python 3.6+. Его можно назвать микрофреймворком, так как его встроенные возможности не так масштабны.
При этом FastAPI один из самых популярных фреймворков Python для создания сервисов REST. Он компенсирует ряд недостатков других инструментов: он простой в использовании и в изучении, легко разворачивается, а также дает разработчику преимущество асинхронной обработки запросов.
Преимущества использования FastAPI
Производительность
Как следует из его названия, FastAPI делает упор на скорость. Фреймворк работает быстрее по сравнению с другими платформами Python. По ряду бенчмарков он показал лучшие результаты, чем Django или Flask.
При этом FastAPI выигрывает не только в количестве обрабатываемых запросов в секунду, но и в скорости и простоте разработки. Разработчик может развернуть проект с помощью всего 5 строк кода.
Встроенная проверка данных
Встроенная проверка данных позволяет разработчикам писать более компактный код, пропуская дополнительные проверки. Она обнаруживает неправильные типы данных даже в глубоко вложенных запросах и возвращает обоснование в формате JSON. По словам авторов FastAPI, это снижает количество ошибок разработчиков на 40%.
Поддержка асинхронного кода
Самая захватывающая особенность FastAPI заключается в том, что он поддерживает асинхронный код из коробки. Эта способность была добавлена в Python только в версии 3.4, поэтому FastAPI не работает с более ранними версиями. Благодаря асинхронному коду запросы выполняются независимо друг от друга и могут запускаться параллельно, а это значит, что время выполнения значительно сокращается по сравнению с выполнением при последовательном запуске.
Встроенная документация API
FastAPI предлагает чрезвычайно удобную систему автоматического документирования. Он предоставляет пользовательский интерфейс на основе браузера, который в интерактивном режиме документирует API на основе графического пользовательского интерфейса Swagger UI .
Кроме того, разработчики легко могут получить альтернативную документацию, содержащую все перечисленные конечные точки. Документация всегда позволит разработчикам легко объяснить программу другим, упрощает использование бэкэнда фронтенд-специалистами и упрощает тестирование конечных точек API.
Недостатки FastAPI
Отсутствие встроенной системы безопасности
FastAPI не предлагает встроенной системы безопасности. Вместо этого он предоставляет модуль fastapi.security для механизмов безопасности. В то же время он поддерживает OAuth2.0 для механизма аутентификации. Это значит, что настройки безопасности возможны, но с помощью дополнительных модулей.
Небольшое сообщество разработчиков
Поскольку FastAPI появился только в 2018 году, его сообщество невелико по сравнению с другими фреймворками, и по нему пока что очень мало внешних образовательных материалов. Наработок сообщества пока недостаточно для решения любых проблем. В то же время, популярность фреймворка растет, так что в ближайшие годы ситуация будет изменяться в лучшую сторону.
Области применения FastAPI
FastAPI отлично работает там, где важна скорость и асинхронная обработка данных. Например, его использует Netflix для своего внутреннего управления.
Фреймворк также безупречно масштабируется при развертывании моделей машинного обучения, поскольку они лучше всего работают в микросервисной среде, обернутой вокруг REST API.
Различия между Django и FastAPI
Как мы знаем, Django — это мега-фреймворк, включающий в свою коробочную версию большое количество возможностей, тогда как FastAPI — это микрофреймворк, в котором акцентирование идет на простоту использования и производительность.
Разберем основные различия между этими 2 инструментами разработки:
Популярность
Тут определенно фаворитом является Django, так как он старше и масштабнее. Притом, если сравнивать по количеству звезд на Github, то разница не такая уж и значительная: 69 тыс. звезд против 59 тыс..
Это символизирует о том, что сообществу нравятся возможности нового инструмента, и его активно применяют на проектах. А значит, в будущем место главного фреймворка для Python может перейти к другому кандидату.
Сложность изучения
Оба фреймворка можно назвать достаточно простыми в изучении. Python часто становится первым языком программирования для разработчиков из-за низкого порога вхождения.
Но так как Django применяется в масштабных проектах, то с увеличением объема и сложности приложения потребуются компетентные разработчики. При этом кривая обучения у него достаточно крутая, а это означает, что компетентных профессионалов в этой области будет достаточно сложно найти.
Гибкость
FastAPI не ограничивает разработчика определенными правилами, поэтому дает ощущение свободы при написании кода. Но Django работает иначе: он предоставляет стандарт кодирования, и ожидает, что все будет сделано определенным образом.
Безопасность
Django имеет очень хорошую функцию безопасности, чтобы избежать распространенных атак, таких как CSRF, SQL-инъекция и т.д.
FastAPI также имеет несколько подключаемых инструментов по вопросам безопасности. Но все же Django считается более безопасным.
Разработка REST API
FastAPI подходит для разработки REST API. Django по-умолчанию не поддерживает REST API, для этого существует специальная библиотека DRF.
Поддержка базы данных NoSQL
FastAPI поддерживает многие базы данных NoSQL, такие как ElasticSearch, MongoDB и т. д. В Django базы данных NoSQL официально не поддерживаются, и поэтому их не рекомендуется использовать в связке.
| Характеристика | Django | FastAPI |
|---|---|---|
| Популярность | 69 тыс. звезд на Github | 59 тыс. звезд на Github |
| Сложность изучения | Низкий порог входа, но достаточно крутая кривая обучения | Простой в изучении микрофреймворк |
| Гибкость | Требует от разработчика соблюдение стандартов, что будет лучше с точки зрения чистого кода, но хуже с точки зрения возможностей | Дает больше гибкости, так как не включает в себя какую-либо стандартизацию |
| Безопасность | Имеются встроенные возможности для улучшения показателей безопасности | Имеет несколько подключаемых плагинов |
| Разработка RestAPI | С помощью подключаемой библиотеки есть возможность для создания API | Возможности фреймворка полностью направлены на разработку API |
| Поддержка популярных БД | Нативно из коробки | Через сторонние библиотеки |
Выводы
В заключение, Python уже давно закрепился как удобный и популярный язык для разработки бэкенда в веб-приложениях. При этом каждый его фреймворк лучше подходит в тех или иных ситуациях.
Разработка на Django отлично подойдет, если вы хотите создать надежный и масштабный продукт, потому что он имеет множество встроенных функций и очень хорошо работает при большой нагрузке.
Если приложение должно быть небольшим, но производительным, и при этом простым в разработке и поддержке, то FastAPI — оптимальный выбор.
