[Day 11] Middleware 與 CORS

2023 iThome 鐵人賽

DAY 11

Software Development

FastAPI 開發筆記：從新手到專家的成長之路系列第 11 篇

15th鐵人賽

ck642509

2023-09-24 20:24:02

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今天來聊聊 middleware，一個非必要，但十分好用的設定。

什麼是 Middleware？

我們直接看這張網路上找到的簡單示意圖

簡單來說，就是在 FastAPI 的基本流程

收到請求
API 處理
回傳回應

的中間 (也就是 API 處理前後)，多經過了一層處理。

為什麼需要 Middleware？

其實 middleware 不是必要的 (這也是為什麼這個主題可以這麼後面才介紹)，但是有它的話，在許多應用情境上會很方便，例如：紀錄日誌、錯誤處理等。

這兩個主題後續都會介紹到

FastAPI 要怎麼實做 Middleware

我們先來看一下這個官網給的範例，相信會更好懂 middleware 負責的階段。

# main.py
import time
from fastapi import FastAPI, Request

app = FastAPI()

@app.middleware("http")
async def add_process_time_header(request: Request, call_next):
    start_time = time.time()
    response = await call_next(request)
    process_time = time.time() - start_time
    response.headers["X-Process-Time"] = str(process_time)
    return response

@app.get("/hello")
def read_main():
    return {"message": "Hello World from main app"}

這邊使用的是最基本的 http middleware，所有的 request 都會經過這個 middleware。程式碼中的 call_next(request) 對應的是 API 的部份，等 API 要做的事情處理完畢後，它會傳的 response 就會回到這個 http middleware。因此，我們只要在 call_next(request) 前後紀錄一下時間，就可以知道每個 API 實際上所花費的時間了。除此之外，也可以在這層去客製化調整 header，讓 API 的花費時間回傳到前端。

middleware 是可以有很多層的，如果要繼續添加，可以繼續使用 @app.middleware()，或是 @app.add_middleware()

Middleware 的其他寫法

有趣的是，雖然上面的 middleware 寫法是 FastAPI 官網提供的，也可以正確執行，但如果大家真的有去嘗試上面那段官網給的範例 code，或許就會注意到 @app.middleware("http") 這個寫法是「不鼓勵的 (discouraged) 寫法」...

我查不到建議寫法修改的確切時間，只能從這個 Issue 得知至少是 2022 年 2 月以前就改了

FastAPI 的 Middleware 是由 Starlette 建立起來的，讓我們來看看 Starlette 的文件的範例

from starlette.applications import Starlette
from starlette.middleware import Middleware
from starlette.middleware.base import BaseHTTPMiddleware

class CustomHeaderMiddleware(BaseHTTPMiddleware):
    async def dispatch(self, request, call_next):
        response = await call_next(request)
        response.headers['Custom'] = 'Example'
        return response

routes = ...

middleware = [
    Middleware(CustomHeaderMiddleware)
]

app = Starlette(routes=routes, middleware=middleware)

簡單來說，就是在建立 app 時，把 middlware 以 list 的方式給設定好，這也方便我們管理多個 middleware 時的觸發順序。

所以，如果要做到跟上面 FastAPI 一樣功能，較鼓勵的寫法是

# main.py
import time
from fastapi import FastAPI, Request
from fastapi.middleware import Middleware
from starlette.middleware.base import BaseHTTPMiddleware

class CustomHeaderMiddleware(BaseHTTPMiddleware):
    async def dispatch(self, request, call_next):
        start_time = time.time()
        response = await call_next(request)
        process_time = time.time() - start_time
        response.headers["X-Process-Time"] = str(process_time)
        return response
    
middleware = [
    Middleware(CustomHeaderMiddleware)
]

app = FastAPI(middleware=middleware)

@app.get("/hello")
def read_main():
    return {"message": "Hello World from main app"}

CORS

Midlleware 除了上面提到的用途，還有一個常見的用途，那就是為了解決 CORS 所引發的錯誤。
在開始之前，我們先快速看一下發生錯誤的樣子。

首先，在前端向 http://localhost:8000/hello 發送請求，並把結果印出來。

這邊我是用 Vue 的開發模式，以下只擷取部份程式碼

<script setup lang="ts">
import axios from 'axios';

const request = async () => {
  const res = await axios.get("http://127.0.0.1:8000/hello")
  console.log(res)
}

request()
</script>

此時，打開開發者工具，就會看到這個錯誤訊息

但是看後端的 terminal 會發現，其實是有正常送出回應的 (用 Postman 測試也沒問題)

顯然，問題就出在前端上。事實上，這是瀏覽器的保護機制，它故意屏蔽了這個請求的回應，目的就是為了遵守同源政策 (same-origin policy)，因此禁止 CORS (Cross-Origin Resource Sharing)。

什麼是同源政策？什麼是 CORS？

簡單來說，就是希望網站的互動都是同一個來源 (網域)，如果不同，那麼可以進行的互動是有限的，例如：網站不能讀取另一個來源的 XMLHttpRequest。藉由同源政策，來減少惡意程式在我們不知情的情況下，偷偷拿到我們資料的機會

當然，光靠一個同源政策是不夠的，駭客還是可以透過 XSS (Cross-site scripting) 進行攻擊，但這又是另一個故事了...

可以參考這篇文章，我覺得它介紹得很好 XD

該怎麼解決 CORS 的問題？

我們可以直接使用 FastAPI 的 CORSMiddleware，具體的實作方法可以看這個範例

from fastapi import FastAPI
from fastapi.middleware.cors import CORSMiddleware

app = FastAPI()

origins = [
    "http://127.0.0.1:5173",
]

app.add_middleware(
    CORSMiddleware,
    allow_origins=origins,
    allow_credentials=True,
    allow_methods=["*"],
    allow_headers=["*"],
)

@app.get("/")
async def main():
    return {"message": "Hello World"}

我們要先知道前端網站的位置 (包含：Host、Port)，並且以 list 的方式放入 allow_origins 中，再用 CORSMiddleware 幫我們將相關設定給處理好。