Fastify：高性能低开销的Node.js Web框架核心特性与使用详解

Fastify 是一个高性能、低开销的 Node.js Web 框架，专注于开发效率和运行速度。以下是其核心特性和使用详解：

一、Fastify 的核心优势

1. 极高性能
   基于异步架构和优化逻辑，吞吐量远超 Express 和 Koa（官方基准测试显示快约 2-3 倍）。
2. JSON Schema 驱动
   内置 JSON Schema 验证机制，自动校验请求数据并生成 API 文档。
3. 插件化架构
   通过轻量级插件系统实现模块化开发，支持异步插件加载。
4. TypeScript 原生支持
   提供完整的类型定义，适合类型安全的项目开发。
5. 低内存开销
   优化内存管理，适合高并发场景。

二、安装与基础使用

npm install fastify

示例：启动服务器

const fastify = require('fastify')({ logger: true });

fastify.get('/', async (request, reply) => {
  return { message: 'Hello Fastify!' };
});

const start = async () => {
  try {
    await fastify.listen({ port: 3000 });
    console.log('Server running on port 3000');
  } catch (err) {
    fastify.log.error(err);
    process.exit(1);
  }
};

start();

三、核心功能详解

1. 路由与 Schema 验证

fastify.post('/user', {
  schema: {
    body: {
      type: 'object',
      required: ['name', 'email'],
      properties: {
        name: { type: 'string' },
        email: { type: 'string', format: 'email' }
      }
    },
    response: {
      200: {
        type: 'object',
        properties: {
          id: { type: 'number' },
          name: { type: 'string' }
        }
      }
    }
  },
  handler: async (request, reply) => {
    const user = await createUser(request.body);
    reply.code(201).send(user);
  }
});

• 自动校验：请求体和响应不符合 Schema 时自动抛出错误。
• 文档生成：可配合工具生成 OpenAPI 文档。

2. 生命周期钩子

Fastify 提供精细的请求处理阶段控制：

fastify.addHook('onRequest', (request, reply, done) => {
  console.log('请求开始');
  done();
});

fastify.addHook('preHandler', (request, reply, done) => {
  console.log('执行路由处理前');
  done();
});

生命周期顺序：
onRequest → preParsing → preValidation → preHandler → 路由处理 → preSerialization → onSend → onResponse

3. 插件系统

自定义插件示例：

// db-plugin.js
async function dbPlugin(fastify, options) {
  const db = await connectToDB(options.url);
  fastify.decorate('db', db);
}

// 主文件
fastify.register(dbPlugin, { url: 'mongodb://localhost:27017/mydb' });
fastify.get('/data', async (request) => {
  return await fastify.db.collection('data').find({});
});

• 作用域隔离：插件可拥有独立的作用域和装饰器。
• 依赖管理：支持插件依赖关系声明。

4. 错误处理

fastify.setErrorHandler((error, request, reply) => {
  if (error.validation) {
    reply.status(400).send({
      message: '参数校验失败',
      errors: error.validation
    });
  } else {
    reply.send(error);
  }
});

// 抛出标准错误
fastify.get('/error', async () => {
  throw new fastify.httpErrors.NotFound('资源不存在');
});

5. 日志集成

默认使用 Pino 日志库，高性能结构化日志：

const fastify = require('fastify')({
  logger: {
    level: 'info',
    transport: {
      target: 'pino-pretty'
    }
  }
});

四、进阶技巧

1. 内容协商

自动处理不同格式响应：

fastify.get('/resource', {
  handler: (request, reply) => {
    reply
      .header('Content-Type', 'application/json')
      .send({ data: '...' });
  }
});

2. 测试工具

内置 HTTP 注入测试：

const { test } = require('tap');
test('测试 /hello 路由', async (t) => {
  const response = await fastify.inject({
    method: 'GET',
    url: '/hello'
  });
  t.equal(response.statusCode, 200);
  t.same(response.json(), { message: 'world' });
});

3. TypeScript 支持

import fastify, { FastifyInstance, FastifyRequest } from 'fastify';

interface UserBody {
  name: string;
  email: string;
}

const app: FastifyInstance = fastify();

app.post<{ Body: UserBody }>('/user', async (request, reply) => {
  const { name, email } = request.body;
  return { id: 1, name };
});

五、适用场景

• 高性能 API 服务：需处理高并发请求的 REST/gRPC 接口。
• 微服务架构：轻量级、快速启动的服务单元。
• 实时应用：WebSocket 支持（通过 fastify-websocket 插件）。
• Serverless 环境：低冷启动时间优势。

六、学习资源

• 官方文档：https://www.fastify.io/
• GitHub 仓库：https://github.com/fastify/fastify
• 社区插件库：探索 Fastify Ecosystem

通过合理利用 Fastify 的特性，开发者可以构建高效且易于维护的 Node.js 应用。