FastAPI 教程：详解 FastAPI 中设置定时任务

在现代化Web服务开发中，定时任务已成为不可或缺的功能模块。FastAPI作为基于Python的高性能异步框架，虽然本身不包含定时任务功能，但通过与APScheduler、Celery等库的集成，可以轻松实现复杂的定时任务调度。本文将系统讲解两种主流实现方案，并提供生产环境可用的完整代码示例。

一、APScheduler方案详解

APScheduler（Advanced Python Scheduler）是一个功能强大的Python定时任务库，支持多种调度方式。在FastAPI中集成APScheduler具有部署简单、资源占用低的优点。

1.1 基础环境配置

首先需要安装必要的依赖包：

pip install apscheduler fastapi uvicorn

对于生产环境，建议使用后台任务模式：

from fastapi import FastAPI
from apscheduler.schedulers.background import BackgroundScheduler
import logging
app = FastAPI()
scheduler = BackgroundScheduler()
# 配置日志记录
logging.basicConfig(
    level=logging.INFO,
    format='%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s'
)
logger = logging.getLogger(__name__)

1.2 定时任务实现

定义一个简单的定时任务函数：

def periodic_task():
    logger.info("执行定时任务：当前时间 %s", datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
    # 这里添加实际业务逻辑

在应用启动时添加任务：

@app.on_event("startup")
async def startup_event():
    scheduler.add_job(
        periodic_task,
        "interval",  # 间隔触发
        minutes=1,   # 每分钟执行一次
        id="task_1", # 任务唯一ID
        name="每分钟任务",
        replace_existing=True
    )
    scheduler.start()
    logger.info("定时任务调度器已启动")

1.3 高级配置选项

APScheduler支持多种触发器类型：

• date: 特定日期执行一次
• interval: 固定间隔执行
• cron: 类cron表达式执行

# 每周一上午10点执行
scheduler.add_job(
    weekly_report,
    "cron",
    day_of_week="mon",
    hour=10,
    timezone="Asia/Shanghai"
)
# 特定日期执行
scheduler.add_job(
    special_event,
    "date",
    run_date=datetime(2024, 12, 31, 23, 59, 59)
)

1.4 持久化存储方案

对于需要持久化的场景，可以使用SQLAlchemyJobStore：

from apscheduler.jobstores.sqlalchemy import SQLAlchemyJobStore
jobstores = {
    'default': SQLAlchemyJobStore(url='sqlite:///jobs.db')
}
scheduler = BackgroundScheduler(jobstores=jobstores)

二、Celery分布式方案

当任务需要分布式执行或处理耗时较长时，Celery是更合适的选择。

2.1 环境搭建

安装必要组件：

pip install celery redis fastapi uvicorn

创建Celery实例：

from celery import Celery
celery_app = Celery(
    'tasks',
    broker='redis://localhost:6379/0',
    backend='redis://localhost:6379/1'
)

2.2 定时任务配置

使用Celery Beat实现定时调度：

from celery.schedules import crontab
celery_app.conf.beat_schedule = {
    'daily-report': {
        'task': 'tasks.daily_report',
        'schedule': crontab(hour=8, minute=30),  # 每天8:30执行
        'args': ()
    },
}

2.3 FastAPI集成

创建定时任务端点：

from fastapi import APIRouter
router = APIRouter()
@router.post("/trigger-task")
async def trigger_task():
    from tasks import long_running_task
    result = long_running_task.delay()  # 异步触发
    return {"task_id": result.id}

2.4 生产环境优化

建议配置：

1. 使用Supervisor管理进程
2. 配置多个worker处理并发
3. 设置任务结果过期时间
4. 实现任务失败重试机制

celery_app.conf.task_routes = {
    'tasks.*': {'queue': 'priority'}
}
celery_app.conf.task_acks_late = True  # 确保任务至少执行一次
celery_app.conf.worker_max_tasks_per_child = 100  # 防止内存泄漏

三、最佳实践与注意事项

3.1 资源管理建议

1. 定时任务不宜过于频繁（建议>10秒间隔）
2. 长时间运行任务应拆分为小批次
3. 重要任务实现幂等性设计
4. 监控任务执行时间和成功率

3.2 错误处理机制

def periodic_task():
    try:
        # 业务逻辑
    except Exception as e:
        logger.error("任务执行失败: %s", str(e))
        # 可选：发送告警通知

3.3 部署方案对比

四、完整示例项目结构

project/
├── app/
│   ├── main.py            # FastAPI入口
│   ├── scheduler.py       # APScheduler实现
│   └── tasks.py           # Celery任务定义
├── requirements.txt
└── docker-compose.yml     # 可选容器化配置

五、常见问题解决方案

1. 任务重复执行：确保任务ID唯一，使用replace_existing=True
2. 时区问题：明确设置timezone="Asia/Shanghai"
3. 内存泄漏：定期重启worker，设置max_instances限制
4. 任务丢失：使用持久化存储，实现任务确认机制

六、扩展功能建议

1. 集成Prometheus监控任务指标
2. 实现动态任务管理API
3. 添加任务优先级控制
4. 开发可视化任务控制台

通过合理选择调度方案和遵循最佳实践，可以在FastAPI应用中构建稳定高效的定时任务系统。实际开发中应根据业务需求、系统规模和运维能力综合评估，选择最适合的方案。对于中小型项目，APScheduler的简单性具有明显优势；而对于大型分布式系统，Celery的扩展性和可靠性更为重要。