Fastify：高性能、低开销、现代化的Node.js Web 后端框架-马育民老师

# 介绍

Fastify 是一款**高性能、低开销、现代化**的 Node.js Web 后端框架，诞生初衷是解决 Express、Koa 等传统框架性能弱、序列化开销大、内置能力缺失的痛点，主打服务接口、微服务、API 网关场景。

- 开发主体：由后端社区团队维护，完全开源，MIT 协议；
- 运行环境：仅支持 Node.js，不兼容浏览器；
- 核心对标：Express、Koa、NestJS（轻量高性能路线 vs Nest 重型企业框架）；
- 适用场景：高并发接口服务、微服务、BFF 层、爬虫服务、小型网关，不适合重度服务端模板渲染场景。

# 设计理念

1. **性能优先，零多余开销**
    框架底层做大量性能优化，默认规避 Node.js 原生 HTTP 模块的性能损耗点，不封装冗余中间件，所有内置功能均做轻量化处理。
2. **类型驱动，强校验优先**
    把数据校验、JSON 序列化作为核心内置能力，强制约束请求入参、返回出参，从底层减少业务层容错代码。
3. **插件化一切，模块化解耦**
    路由、鉴权、日志、数据库、跨域等所有能力全部封装为独立插件，遵循统一插件生命周期，按需引入，无全局污染。
4. **原生异步友好**
    完全基于 Promise/async-await 设计，摒弃回调地狱，底层适配 Node.js 异步事件模型，无额外回调封装损耗。

# 极致性能优势
### 1. JSON 序列化优化（核心性能差距来源）
Express 直接使用原生 `JSON.stringify`，大量并发序列化 CPU 占用极高；
Fastify 内置自研序列化引擎，基于 JSON Schema 预编译序列化代码，提前生成静态转换函数，高频返回相同结构数据时，性能提升数倍，大幅降低 CPU 负载。

### 2. 请求校验预编译
入参校验同样基于 Schema 预编译，启动阶段编译校验逻辑，运行时仅执行判断，而非每次请求动态解析规则，高并发下吞吐量显著提升，官方基准测试 QPS 远超 Express。

### 3. 极低内存占用
框架内部复用缓冲区、对象池，减少频繁创建销毁对象带来的 GC（垃圾回收）停顿，长时间高负载运行内存波动更小，稳定性更强。

### 4. 原生 HTTP 深度优化
直接封装 Node.js 原生 http 模块，移除多层中间件包装，减少请求流转层级；对 header、body 解析逻辑做裁剪，只保留 API 服务必需逻辑。

# 内置原生核心能力
### 1. 自动化数据校验
内置强大的 Schema 校验体系，支持校验：URL 路径参数、Query 查询参数、Body 请求体、请求头 Headers；
支持基础数据类型、嵌套对象、数组、枚举、长度/数值范围、必填非必填、自定义格式，校验失败自动返回标准化错误响应，无需手动判断参数合法性。

### 2. 结构化高性能日志
自带日志模块，底层基于 pino（业界最快 Node.js 日志库），默认输出 JSON 结构化日志；
支持日志分级（fatal/error/warn/info/debug/trace）、自动绑定请求唯一 ID、自动记录请求耗时、状态码、请求路径，可直接对接日志收集系统，无需额外日志中间件。

### 3. 自动路由解析与类型提示
路由注册逻辑简洁，支持动态路由、通配路由、多请求方法绑定同一接口；
搭配 TypeScript 时，Schema 可自动推导请求、响应类型，无需手动定义接口，减少类型错误。

### 4. 原生错误处理机制
统一全局错误拦截层，区分框架内置错误、业务自定义错误、校验错误；
自动标准化错误返回格式，可全局统一修改错误输出结构，无需每个接口单独 try-catch。

### 5. 原生文件上传支持
内置 multipart 文件解析，无需引入 multer 第三方库，支持限制文件大小、文件类型、多文件上传，内置安全防护，防止超大文件攻击。

# 插件生态系统

Fastify 采用**插件隔离作用域**机制，是区别于 Express 中间件的关键特性：

1. **插件隔离**
    每个插件拥有独立作用域，插件内部注册的路由、装饰器不会污染顶层实例，多插件之间变量隔离，避免命名冲突，适合大型项目分模块开发。
2. **统一生命周期钩子**
    插件拥有标准化加载流程：注册 → 初始化 → 就绪，支持设置插件加载依赖顺序，保证数据库、鉴权等基础插件优先加载完成。
3. **官方维护核心插件（稳定可靠）**
    - @fastify/cors：跨域处理
    - @fastify/jwt：JWT 鉴权
    - @fastify/static：静态文件托管
    - @fastify/redis / @fastify/mongodb：数据库连接封装
    - @fastify/swagger：自动生成 OpenAPI/Swagger 接口文档
4. **第三方社区插件**
    覆盖 MySQL、PostgreSQL、消息队列、限流、缓存、请求签名、灰度发布等各类业务能力，全部遵循统一插件标准。

# 完整生命周期钩子

提供分层钩子，可在请求任意阶段介入处理，替代传统中间件，执行顺序严格可控：

1. onRequest：刚收到请求，未解析 body；适合全局限流、IP 黑名单拦截
2. preParsing：原始 body 解析前；用于修改原始请求流
3. preValidation：body/参数解析完成，校验前；适合预处理参数
4. preHandler：参数校验通过，路由处理函数执行前；最常用，放鉴权、登录校验
5. onSend：业务逻辑执行完成，返回响应前；统一修改返回数据、加响应头
6. onError：任意阶段抛出错误统一捕获
7. onResponse：响应完全发送给客户端后；记录请求耗时、统计埋点

# 安全内置防护机制

框架默认自带多项安全能力，无需额外安全中间件：

1. 自动限制请求体最大体积，防止超大 payload DoS 攻击；
2. 文件上传内置类型、大小校验，规避恶意文件上传；
3. Schema 严格校验入参，阻止非法嵌套、注入类异常数据；
4. 响应序列化自动过滤原型链污染风险；
5. 可搭配官方插件自动添加安全响应头（CSP、X-XSS-Protection 等）；
6. JWT 插件支持过期校验、签发者校验、密钥轮换。

# TypeScript 原生友好设计
Fastify 从底层使用 TypeScript 开发，而非后期适配：

1. 路由 Schema 自动推断 Request、Reply 类型，接口入参出参自动类型提示；
2. 装饰器、插件完整类型推导，自定义全局属性无 any 类型污染；
3. 官方插件全部提供完整类型定义；
4. 支持 ts-node 直接运行，配套官方类型工具简化大型 TS 项目开发。

# 自动接口文档（Swagger/OpenAPI）
搭配官方 swagger 插件，仅通过路由填写的请求/响应 Schema，**零额外注释**自动生成标准 OpenAPI 文档：

- 可视化 Swagger UI 在线调试接口；
- 自动识别参数类型、必填项、返回示例、错误码；
- 支持接口分组、添加接口描述、标签；
- 可导出 JSON/YAML 标准接口文档，对接前端代码生成工具。

# 相比 Express/Koa 的核心优缺点

### 优势
1. 并发性能、吞吐量大幅领先，高并发服务资源占用更低；
2. 内置校验、日志、文件上传、序列化，减少第三方依赖；
3. 插件隔离机制，大型项目分层更清晰，无全局变量污染；
4. TypeScript 原生深度适配，类型开发体验远优于 Express；
5. 统一钩子流程，请求拦截逻辑分层有序，维护成本低；
6. 标准化错误、标准化日志，线上问题排查更简单。

### 短板
1. 社区生态体量小于 Express，部分冷门小众工具仅有 Express 中间件；
2. 服务端页面渲染（SSR、模板引擎）支持较弱，更偏向纯 API 服务；
3. 学习成本略高于 Express，需要理解 Schema、插件作用域、生命周期钩子概念；
4. 老版本 Node.js 兼容性差，仅维护较新 LTS 版本 Node。

# 主流适用与不适用场景

### 适合使用 Fastify
1. 高并发后端 API、微服务接口；
2. 企业内部 BFF 层、前后端分离后端；
3. 需要严格参数校验、接口文档标准化的项目；
4. 对服务 CPU、内存占用敏感的线上服务；
5. TypeScript 大型后端项目、多模块拆分工程。

### 不推荐使用
1. 重度服务端模板渲染网站（传统 MVC 页面站点）；
2. 依赖大量老旧 Express 专属中间件且无法替换的遗留项目；
3. 简单静态展示小页面，仅少量接口的极简站点。

# 企业生产环境配套能力
1. 限流：社区插件支持 IP 限流、接口频率限流，防刷接口；
2. 链路追踪：可对接 OpenTelemetry，自动绑定请求 ID，全链路日志追踪；
3. 集群适配：完美适配 Node.js cluster 多进程模式，性能无衰减；
4. 监控告警：结构化日志可对接 ELK、Loki，结合请求耗时、错误率做监控；
5. 热更新：搭配工具实现开发环境热重载，不丢失插件状态。

原文出处：/show_1GW3YzUGqNxD.html