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pythonでfitbitから心拍数を取得してみる

2022/11/17に公開
Flask
Python
API
OAuth
Fitbit
tech

はじめに

本記事では、Pythonを用いてFitbitのサーバから心拍数を取得する一連の流れを、OAuth 2.0 tutorial pageを経由させないで実装していく。また、FitbitのPython用のライブラリも今回は使っていない。今回実装するソースコードはgithub上に公開しているので、適宜確認してほしい。ただし、ソースコードは心拍数取得までの流れを主にしているので、実際に用いるためにアクセストークンの更新処理や、例外処理などのコードが足りていないことに注意する。

全体の流れ

※この節のリンクはすべてFitbitの公式ドキュメント

Fitbitのアカウントを作成、アプリケーションの登録

項目 説明
Application Name APIを使用するアプリケーション名(fitbitを含むなど公式に思わせる名前は禁止)
Description アプリケーションの説明(最低文字数あり)
Application Website URL アプリケーションを用いるサイトのURL
※localhost以外の場合、https通信を用いないとエラー
Organization 企業名　なんでも
Organization Website URL 企業のURL　なんでも
Terms of Service URL 利用規約のURL なんでも
Privacy Policy URL プライバシーポリシーのURL なんでも
OAuth 2.0 Application Type ・Server サーバ側で認証
・Client クライアント側で認証
・Persona 自分の情報のみアクセス可
Personaでは1分おきなどでデータが取れるが、ServerとClientではデフォルトでは日ごとのみ。利用したい場合は、別途申請する必要がある。
OAuth 2.0 Application Typeの詳細
Redirect URL 認証ページで許可が押された後に戻ってくるページ
Default Access Type APIでデータを取得するだけなら、Read OnlyでOK

Pythonで実装

繰り返しになるが、すべてのコードはgithub上に公開している
コード内に存在するStepの1~5は公式ドキュメントと連動している

事前準備

  • (Pythonの仮想環境を準備)
  • 必要なライブラリをインストールする(setup.sh)
    • pip install requests
    • pip install pyyaml
    • pip install mysqlclient
    • pip install flask
    • pip install flask_sqlalchemy
  • _secret.yamlを編集し、secret.yamlを作成
    • client_idとclient_secretは https://dev.fitbit.com/apps の作成したアプリケーション名から取得
    • database_uriは使っているDBに合わせて編集(今回はMySQLを用いた場合のサンプル)
fitbit:
  client_id: xxx
  client_secret: xxx

flask:
  secret_key: xxx(なんでもいい)

database_uri: "mysql://{ユーザ名}:{パスワード}@localhost:3306/{スキーマ名}?charset=utf8"
  • MySQLにスキーマを作成(database.pyをそのまま使う場合、テーブルは自動に作成される)

localhost:56565/ のページ

@app.get("/")
def top():
    # Step1: code_verifierとcode_challengeの作成
    code_verifier = ''.join(secrets.choice(string.digits)
                            for _ in range(random.randint(43, 128)))
    session['code_verifier'] = code_verifier
    code_challenge = base64urlencode(
        hashlib.sha256(code_verifier.encode()).digest())

    # Step2: 認証ページで認証してもらう
    # https://dev.fitbit.com/build/reference/web-api/authorization/authorize/
    authorization_url = f"\
https://www.fitbit.com/oauth2/authorize?\
&response_type=code\
&client_id={secret['fitbit']['client_id']}\
&redirect_uri=http%3A%2F%2Flocalhost%3A56565%2Fcallback\
&code_challenge={code_challenge}\
&code_challenge_method=S256\
&scope=activity%20heartrate%20location%20nutrition%20profile%20settings%20sleep%20social%20weight\
&expires_in=86400"

    return f"<a href={authorization_url}>認証</a>"

Step1: code_verifierとcode_challengeの作成

Oauth2の認証を始めるために、code_verifierとcode_challengeを作成する
code_verifier：43~128桁のコード
code_challenge：code_verifierをSHA256でハッシュ化したのち、BASE64URLでエンコーディングする
BASE64URLでエンコードするツールが見つからなかったため、以下の関数を作成しエンコードを行った

# 文字列をBase64URLへエンコード
def base64urlencode(code):
    b64 = base64.b64encode(code)
    b64_str = str(b64)[2:-1]
    b64url = b64_str.translate(str.maketrans({'+': '-', '/': '_', '=': ''}))

    return b64url

Step2: 認証ページで認証してもらう

Fitbitの認証用のページを表示するためのURLを作成し、トップページに表示
URLのパラメータの詳細

localhost:56565/callback のページ

@app.get("/callback")
def callback():
    # 認証ページで許可が押されるとこのページへ遷移

    # Step3: 認証コードの取得
    authorization_code = request.args.get('code')
    if authorization_code is None:  # ?code= がなければトップへ
        return redirect(url_for('top'))

    # Step4: アクセストークンとリフレッシュトークン取得のためのURLを構築
    # https://dev.fitbit.com/build/reference/web-api/authorization/oauth2-token/
    headers = {
        'Authorization': 'Basic ' + str(base64.b64encode(f"{secret['fitbit']['client_id']}:{secret['fitbit']['client_secret']}".encode()))[2:-1],
        'Content-Type': 'application/x-www-form-urlencoded',
    }
    data = f"client_id={secret['fitbit']['client_id']}&code={authorization_code}&code_verifier={session['code_verifier']}&grant_type=authorization_code&redirect_uri=http%3A%2F%2Flocalhost%3A56565%2Fcallback&expires_in=31536000"

    # Step5: アクセストークンとリフレッシュトークンの取得
    tokens = requests.post(
        'https://api.fitbit.com/oauth2/token', headers=headers, data=data)

    # 取得できた場合
    if tokens.status_code == 200:
        token_dict = tokens.json()  # json -> dict
        user_id = token_dict['user_id']                 # user_id
        access_token = token_dict['access_token']       # access_token
        refresh_token = token_dict['refresh_token']     # refresh_token

        # DBにすでに存在するか検索
        user = User.query.filter_by(user_id=user_id).one_or_none()

        if user is not None:        # 存在していた場合、トークンを更新
            user.access_token = access_token
            user.refresh_token = refresh_token

        else:                       # 存在しなかった場合、新規に登録
            user = User(user_id, access_token, refresh_token)

        try:
            db.session.add(user)
            db.session.commit()
        except:
            return redirect(url_for('top'))

        session['user_id'] = user_id

        return redirect(url_for('apitest'))

    # 取得できなかった場合
    else:
        return redirect(url_for('top'))

Step3: 認証コードの取得

認証ページで許可が押された場合、事前に設定した/callbackのページに遷移してくる
その時、URLにGETパラメータとして認証コード(code=)が渡されるので、認証を続けるためにその情報を取り出す

Step4: アクセストークンとリフレッシュトークン取得のためのURLを構築

OAuth2 Tokenのページに従い、アクセストークンとリフレッシュトークンを取得するためのURLを構築
URLのヘッダーのAuthorizationはOAuth 2.0 Application TypeでServerを選んだ場合は必須。ClientかPersona時は任意である。

Step5: アクセストークンとリフレッシュトークンの取得

Step4で準備したURLを用いて、アクセストークンとリフレッシュトークンを取得する
取得できたらトークンをデータベースに登録する

localhost:56565/apitest のページ

@app.get("/apitest")
def apitest():
    # Step6 心拍数の取得(テスト)
    # https://dev.fitbit.com/build/reference/web-api/heartrate-timeseries/get-heartrate-timeseries-by-date-range/

    # user_idが存在しない場合、トップページへ
    try:
        user_id = session['user_id']
    except:
        return redirect(url_for('top'))

    # DBからアクセストークンの取得
    user = User.query.filter_by(user_id=user_id).one_or_none()
    access_token = user.access_token

    # 心拍数取得用のURLの構築
    headers = {
        'accept': 'Basic ' + 'application/json',
        'authorization': 'Bearer '+access_token,
        'accept-language': 'ja_JP',
    }

    heart_rate = requests.get(
        f"https://api.fitbit.com/1/user/{user_id}/activities/heart/date/2022-05-01/today.json", headers=headers)

    return heart_rate.json()

Step6: 心拍数の取得(テスト)

心拍数のAPIのドキュメントに従いURLを作成後、データを取得し画面に表示する
成功すれば以下のように表示される

まとめ

Pythonを用いてFitbitから心拍数を取得することに成功した。OAuth2の実装が初めてで最初は少し悩んだが、素直にドキュメント通りに実装すれば問題なく実装できた。今後は、APIでまだ試していないものが多いのでいろいろ試してみたい。また、集めたデータを解析して有効活用していけたらと考えている。最後に、再三にはなるが、リフレッシュトークンを用いたアクセストークンの更新などは実装していないので、その辺は公式ドキュメントを確認して実装してみてほしい。

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