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@nsuhara

FlaskでRESTful Webサービスを作成する

Posted at

FlaskでRESTful Webサービスを作成する

はじめに

Webサービス(Feedback)を用いて各種手順をご紹介します。

Mac環境の記事ですが、Windows環境も同じ手順になります。環境依存の部分は読み替えてお試しください。

目的

この記事を最後まで読むと、次のことができるようになります。

No. 概要 キーワード
1 開発環境の設定 環境変数
2 ローカル/本番環境の設定 instance_relative_config
3 静的コード解析ツールの設定 pylint
4 パッケージの管理 pip
5 MTV(MVC)モデルの開発 Flask-SQLAlchemy, Blueprint
6 DBのマイグレーション flask, Flask-Migrate
7 Flaskの起動 flask
8 クラアント側の処理(サンプル) requests

実行環境

環境 Ver.
macOS Catalina 10.15.2
Python 3.7.3
Flask-Migrate 2.5.2
Flask-SQLAlchemy 2.4.1
Flask 1.1.1
requests 2.22.0

ソースコード

実際に実装内容やソースコードを追いながら読むとより理解が深まるかと思います。是非ご活用ください。

GitHub

関連する記事

Feedback REST API

Service Method Endpoint Example
Healthcheck GET /feedback/healthcheck /feedback/healthcheck
Read All GET /feedback/records /feedback/records
Read One GET /feedback/records/<> /feedback/records/123
Create POST /feedback/records /feedback/records
Update PUT /feedback/records/<> /feedback/records/123
Delete DELETE /feedback/records/<> /feedback/records/123

0. 開発環境の構成

すべてのコマンドラインは、feedback-apiをカレントディレクトリとして実行します。

tree.sh
feedback-api
├── .env
├── .flaskenv
├── .pylintrc
├── .venv
├── .vscode
├── README.md
├── app
│   ├── __init__.py
│   ├── client
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── create.py
│   │   ├── delete.py
│   │   ├── read_all.py
│   │   ├── read_one.py
│   │   └── update.py
│   ├── config.py
│   ├── feedback
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── common
│   │   │   ├── __init__.py
│   │   │   └── utility.py
│   │   ├── models
│   │   │   ├── __init__.py
│   │   │   └── feedback.py
│   │   ├── static
│   │   │   └── __init__.py
│   │   ├── templates
│   │   │   └── __init__.py
│   │   └── views
│   │       ├── __init__.py
│   │       └── feedback.py
│   ├── requirements.txt
│   ├── run.py
│   └── tests
│       └── __init__.py
├── instance
│   ├── config.py
│   └── db.sqlite3
└── migrations

1. 開発環境の設定

tree.sh
feedback-api
├── .env
├── .flaskenv
├── .venv
├── .vscode

仮装環境を作成する

  1. コマンドラインを実行する。

    procedure.sh
    ~$ python -m venv .venv

  2. feedback-api配下に.venvフォルダが作成される。開発環境毎にパッケージ管理が可能となる。

仮装環境を設定する

  1. コマンドラインを実行する。ターミナルに(.venv)と表示される。

    procedure.sh
    ~$ source .venv/bin/activate
(.venv) ~$

  2. 設定を解除する場合はdeactivateを実行します。ターミナルから(.venv)が消える。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ deactivate
~$

環境変数を設定する

  1. コマンドラインを実行する。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ export PYTHONPATH=app/
(.venv) ~$ export FLASK_APP=app/run.py
(.venv) ~$ export FLASK_ENV=development

  2. or 上記コマンドラインを.flaskenvファイルに記述して実行する。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ source .flaskenv

Visual Studio Code - 仮装環境を設定する

  1. command + shift + pを同時に押下してコマンドパレットを表示する。

  2. Python: Select Interpreterを選択する。

  3. .venvのパスを選択する。feedback-api配下に.vscodeフォルダが作成される。

Visual Studio Code - PYTHONPATHを設定する

本設定がない場合は、ディレクトリパスの異なるimportが認識されない。

  1. feedback-api配下に.envファイルを作成して以下を記述する。

    procedure.sh
    PYTHONPATH=app/

  2. Visual Studio Codeのウィンドウを再読み込みする。

2. ローカル/本番環境の設定

tree.sh
feedback-api
├── app
│   ├── config.py
│   ├── run.py
├── instance
│   ├── config.py

ローカル環境の設定値を定義する

  1. feedback-api配下にinstanceフォルダを作成して、その配下にconfig.pyを作成する。

    config.py
    """instance/config.py
"""

import os

DEBUG = True
# SECRET_KEY is generated by os.urandom(24).
SECRET_KEY = '\xf7\xf4\x9bb\xd7\xa8\xdb\xee\x9f\xe3\x98SR\xda\xb0@\xb7\x12\xa4uB\xda\xa3\x1b'
STRIPE_API_KEY = ''

SQLALCHEMY_DATABASE_URI = 'sqlite:///{db_path}/{db_name}'.format(**{
    'db_path': os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)),
    'db_name': 'db.sqlite3'
})
SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS = True
SQLALCHEMY_ECHO = True

本番環境の設定値を定義する

  1. feedback-apiのapp配下にconfig.pyを作成する。

    config.py
    """app/config.py
"""

import os

DEBUG = False
SECRET_KEY = os.getenv('SECRET_KEY', '')
STRIPE_API_KEY = os.getenv('STRIPE_API_KEY', '')

SQLALCHEMY_DATABASE_URI = os.getenv('SQLALCHEMY_DATABASE_URI', '')
SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS = False
SQLALCHEMY_ECHO = False

  2. 環境変数を設定する。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ export SECRET_KEY=<本番設定値>
(.venv) ~$ export STRIPE_API_KEY=<本番設定値>
(.venv) ~$ export SQLALCHEMY_DATABASE_URI=<本番設定値>
(.venv) ~$ export SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS=<本番設定値>
(.venv) ~$ export SQLALCHEMY_ECHO=<本番設定値>

Flaskから環境設定を読み込む

  1. Flask()の引数にinstance_relative_configを設定する。

  2. Trueを設定した場合はinstance/config.pyから設定値を読み込む。

  3. Falseを設定した場合はapp/config.pyから設定値を読み込む。

    run.py
    """app/run.py
"""

# ~省略~

app = Flask(__name__, instance_relative_config=True)
app.config.from_pyfile('config.py')

# ~省略~

3. 静的コード解析ツールの設定

tree.sh
feedback-api
├── .pylintrc
├── .venv
├── app

ツールをインストールする

  1. pylintをインストールする。.venvにインストールされる。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ pip install pylint

ツールを設定する

  1. 設定ファイルを作成する。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ pylint --generate-rcfile > .pylintrc

  2. 不要なコードチェックを無効化する(サンプル)。

    1. 変数名の大文字チェックを無効化(invalid-name)
    2. ソースコードの類似チェックを無効化(too-few-public-methods)
    3. SQLAlchemyクラスの定義チェックを無効化(SQLAlchemy定義の参照で警告となるため)(SQLAlchemy)
    4. scoped_session関数の定義チェックを無効化(db.sessionの呼び出しで警告となるため)(scoped_session)
    .pylintrc
    # ~省略~

disable=print-statement,

        # ~省略~

        invalid-name,               # add
        too-few-public-methods      # add

# ~省略~

ignored-classes=optparse.Values,thread._local,_thread._local,
                SQLAlchemy,         # add
                scoped_session      # add

# ~省略~

ツールを実行する

  1. pylintを実行する。解析結果をみてソースコードを修正する。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ pylint app/

4. パッケージの管理

tree.sh
feedback-api
├── .venv
├── app
│   ├── requirements.txt

個別でインストールする

  1. コマンドラインを実行する。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ pip install Flask-Migrate
(.venv) ~$ pip install Flask-SQLAlchemy
(.venv) ~$ pip install Flask
(.venv) ~$ pip install requests

パッケージリスト(requirements)を作成する

  1. コマンドラインを実行する。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ pip freeze > app/requirements.txt

一括でインストールする

  1. コマンドラインを実行する。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ pip install -r app/requirements.txt

個別でアンインストールする

  1. コマンドラインを実行する。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ pip uninstall Flask-Migrate
(.venv) ~$ pip uninstall Flask-SQLAlchemy
(.venv) ~$ pip uninstall Flask
(.venv) ~$ pip uninstall requests

一括でアンインストールする

  1. コマンドラインを実行する。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ pip uninstall -r app/requirements.txt

5. MTV(MVC)モデルの開発

tree.sh
feedback-api
├── app
     ├── __init__.py
     ├── feedback
     │   ├── __init__.py
     │   ├── common
     │   │   ├── __init__.py
     │   │   └── utility.py
     │   ├── models
     │   │   ├── __init__.py
     │   │   └── feedback.py
     │   ├── static
     │   │   └── __init__.py
     │   ├── templates
     │   │   └── __init__.py
     │   └── views
     │       ├── __init__.py
     │       └── feedback.py
     ├── run.py

モデルの概要

機能 意味 概要
M Model アプリケーションデータ、ビジネスルール、ロジック、関数。
V View グラフや図などの任意の情報表現。
C Controller 入力を受け取りmodelとviewへの命令に変換する。
T Template MVCモデルのV(View)相当。画面表示を担う。

一般モデルとFlask/Djangoモデルの対比と特徴

  • Flask/DjangoモデルのT:Templateは、一般モデルのV:Viewに相当する。
  • Flask/DjangoモデルのV:Viewは、一般モデルのC:Controllerに相当する。
Flask/Djangoモデル 一般モデル 参考
M:Model M:Model app/feedback/models
T:Template V:View app/feedback/templates
V:View C:Controller app/feedback/views
Resource Resource app/feedback/static

M:Modelを作成する

  1. SQLAlchemyのインスタンスを生成する。

    __init__.py
    """app/feedback/models/__init__.py
"""

from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy

db = SQLAlchemy()


def init():
    """init
    """
    db.create_all()

  2. SQLAlchemyのクラス(db.Model)を継承してModelを作成する。

    feedback.py
    """app/feedback/models/feedback.py
"""

from datetime import datetime

from feedback.models import db


class Feedback(db.Model):
    """Feedback
    """
    __tablename__ = 'feedback'

    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True, autoincrement=True)
    service = db.Column(db.String(255), nullable=False)
    title = db.Column(db.String(255), nullable=False)
    detail = db.Column(db.String(255), nullable=False)
    created_date = db.Column(
        db.DateTime, nullable=False, default=datetime.utcnow)

    def __init__(self, service, title, detail):
        self.service = service
        self.title = title
        self.detail = detail

    def to_dict(self):
        """to_dict
        """
        return {
            'id': self.id,
            'service': self.service,
            'title': self.title,
            'detail': self.detail,
            'created_date': self.created_date
        }

T:Templateを作成する

  1. Flask/DjangoモデルのT:Templateは、一般モデルのV:Viewに相当する。HTMLを用いてTemplateを作成する。

本Webサービスは、View機能を持たないため作成しない。

V:Viewを作成する

  1. Flask/DjangoモデルのV:Viewは、一般モデルのC:Controllerに相当する。Blueprintでルートを定義してViewを作成する。

    feedback.py
    """app/feedback/views/feedback.py
"""

from flask import Blueprint, jsonify, redirect, request, url_for

from feedback.common.utility import err_response
from feedback.models import db
from feedback.models.feedback import Feedback

feedback = Blueprint('feedback', __name__, url_prefix='/feedback')


@feedback.route('/healthcheck', methods=['GET'])
def healthcheck():
    """healthcheck
    """
    return jsonify({
        'status': 'healthy'
    }), 200


@feedback.route('/records', methods=['GET'])
def read_all():
    """read_all
    """
    records = Feedback.query.all()
    return jsonify([record.to_dict() for record in records]), 200


@feedback.route('/records/', methods=['GET'])
def redirect_read_all():
    """redirect_read_all
    """
    return redirect(url_for('feedback.read_all'))


@feedback.route('/records/<int:record_id>', methods=['GET'])
def read_one(record_id=None):
    """read_one
    """
    record = Feedback.query.filter_by(id=record_id).first()
    return jsonify(record.to_dict()), 200


@feedback.route('/records', methods=['POST'])
def create():
    """create
    """
    payload = request.json
    service = payload.get('service')
    title = payload.get('title')
    detail = payload.get('detail')

    record = Feedback(service=service, title=title, detail=detail)
    db.session.add(record)
    db.session.commit()

    response = jsonify(record.to_dict())
    response.headers['Location'] = '/feedback/records/%d' % record.id

    return response, 201


@feedback.route('/records/<int:record_id>', methods=['PUT'])
def update(record_id=None):
    """update
    """
    record = Feedback.query.filter_by(id=record_id).first()

    payload = request.json
    record.service = payload.get('service')
    record.title = payload.get('title')
    record.detail = payload.get('detail')
    db.session.commit()

    return jsonify(record.to_dict()), 204


@feedback.route('/records/<int:record_id>', methods=['DELETE'])
def delete(record_id=None):
    """delete
    """
    record = Feedback.query.filter_by(id=record_id).first()

    db.session.delete(record)
    db.session.commit()

    return jsonify(None), 204


@feedback.errorhandler(404)
@feedback.errorhandler(500)
def errorhandler(error):
    """errorhandler
    """
    return err_response(error=error), error.code

共通処理を作成する

  1. Utilityを作成する。

    utility.py
    """app/feedback/common/utility.py
"""

from flask import jsonify


def err_response(error):
    """err_response
    """
    return jsonify({
        "code": error.code,
        "name": error.name,
        "description": error.description,
    })

Flaskの起動処理を作成する

  1. Flaskのインスタンスを生成する。

    run.py
    """app/run.py
"""

import os

from flask import Flask
from flask_migrate import Migrate

from feedback.common.utility import err_response
from feedback.models import db
from feedback.views.feedback import feedback

app = Flask(__name__, instance_relative_config=True)
app.config.from_pyfile('config.py')

app.register_blueprint(feedback)

db.init_app(app)
Migrate(app, db)


@app.errorhandler(404)
@app.errorhandler(500)
def errorhandler(error):
    """errorhandler
    """
    return err_response(error=error), error.code


def main():
    """main
    """
    host = os.getenv('HOST', '0.0.0.0')
    port = int(os.getenv('PORT', '5000'))
    app.run(host=host, port=port)


if __name__ == '__main__':
    main()

6. DBのマイグレーション

Flask-Migrateを使ってマイグレーションする

  1. コマンドラインを実行する。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ flask db init
(.venv) ~$ flask db migrate
(.venv) ~$ flask db upgrade

Flask-Migrateを使わずにマイグレーションする

  1. コマンドラインを実行する。flask shellの実行に環境変数の設定が必要となる。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ flask shell
>>> from feedback.models import init
>>> init()
>>> exit()

  2. or 直接create_all()を実行する。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ flask shell
>>> from feedback.models import db
>>> db.create_all()
>>> exit()

7. Flaskの起動

  1. コマンドラインを実行する。flask runの実行に環境変数の設定が必要となる。

    procedure.sh
    (.venv) ~$ flask run

8. クラアント側の処理(サンプル)

tree.sh
feedback-api
├── app
     ├── __init__.py
     ├── client
          ├── __init__.py
          ├── create.py
          ├── delete.py
          ├── read_all.py
          ├── read_one.py
          └── update.py

レコードを全件取得する

read_all.py
"""app/client/read_all.py
"""

import requests

get_url = '{host}:{port}/feedback/records'.format(**{
    'host': 'http://127.0.0.1',
    'port': '5000'
})

res = requests.get(url=get_url)

print(res.status_code)
print(res.text)

レコードを1件取得する

read_one.py
"""app/client/read_one.py
"""

import requests

get_url = '{host}:{port}/feedback/records/{record_id}'.format(**{
    'host': 'http://127.0.0.1',
    'port': '5000',
    'record_id': '1'
})

res = requests.get(url=get_url)

print(res.status_code)
print(res.text)

レコードを作成する

create.py
"""app/client/create.py
"""

import json

import requests

post_url = '{host}:{port}/feedback/records'.format(**{
    'host': 'http://127.0.0.1',
    'port': '5000'
})
post_data = json.dumps({
    'service': 'create_service',
    'title': 'create_title',
    'detail': 'create_detail'
})
post_headers = {
    'Content-Type': 'application/json'
}

res = requests.post(url=post_url, data=post_data, headers=post_headers)

print(res.status_code)
print(res.text)

レコードを更新する

update.py
"""app/client/update.py
"""

import json

import requests

update_url = '{host}:{port}/feedback/records/{record_id}'.format(**{
    'host': 'http://127.0.0.1',
    'port': '5000',
    'record_id': '1'
})
update_data = json.dumps({
    'service': 'update_service',
    'title': 'update_title',
    'detail': 'update_detail'
})
update_headers = {
    'Content-Type': 'application/json'
}

res = requests.put(url=update_url, data=update_data, headers=update_headers)

print(res.status_code)
print(res.text)

レコードを削除する

delete.py
"""app/client/delete.py
"""

import requests

delete_url = '{host}:{port}/feedback/records/{record_id}'.format(**{
    'host': 'http://127.0.0.1',
    'port': '5000',
    'record_id': '1'
})

res = requests.delete(delete_url)

print(res.status_code)
print(res.text)
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