你的问题值得。
3层架构不仅在你提到的书中，它在Web应用程序上非常常见。
你的代码看起来很简单，看起来不需要分层。这并不意味着FastAPI不适合3层架构。这意味着你的示例代码太简单了，它只是CRUD：从数据库中读取模型，将其转换为pydantic示例集并返回。如果您的API只需要单个表上的CRUD数据，那么您的代码是完美的。
在大多数后端，随着业务的增长，API逻辑变得越来越大和复杂。Api将处理一个或多个表，并需要复杂的逻辑。如果你保持这种代码，你的代码将失去效率。
让我举个简单例子，

### when layered

from ../persistence import song_repository # persistance layer
from ../use_case import recommend_songs    # use case layer

@app.get("/songs", response_model=list[Song])
def get_songs(session: Session = Depends(get_session)):
    # data load goes to song_repository's method.
    songs:list[Song] = song_repository.get_all(session)
    return songs 

@app.get("/recommend/songs", response_model=list[DiscountPrice])
def get_recommend_songs(session: Session = Depends(get_session)):
    # you can reuse song_repository's method
    songs:list[Song] = song_repository.get_all(session)
    recommend_rule: list[Rule]= rule_repository.get_all(session) 
    recommended: list[Song] = recommend_songs(songs, recommend_rule)
    return recommended

### when logic mixed on one path operation

@app.get("/recommend/songs", response_model=list[Song])
def get_songs(session: Session = Depends(get_session)):
    # you load data again!
    result = session.execute(select(Song))
    songs = result.scalars().all()
    data = [Song(name=song.name, artist=song.artist, id=song.id) for song in songs]

    result2 = session.execute(select(Rule))
    rules = result2.scalars().all()
    data2 = [Rule(...) for rule in rules]

    #now you start to describe recommend logic,
    # blah blah but this can not reusable, only exist in this function
    recommended = ...
    
    return recommended

我质疑的是：如果我使用FastAPI + SQLModel的3层结构，那么使用这2个Pydantic Package 器的所有好处是否都会被抛弃？
简而言之，没有。
Fastapi使用pydantic模型来检查输入和输出，他们不关心路径函数内部的逻辑。这只是休息层所做的。
sql模型（可能是sqlalchemy）使用pydantic将sql模型示例数据作为数据传输对象传输或序列化。您在加载数据和响应模式中误用了相同的类Song。

@app.get("/songs", response_model=list[SongSchema]) # this is pydantic class
def get_songs(session: Session = Depends(get_session)):
    result = session.execute(select(Song)) # This is SqlAlchemy class
    songs = result.scalars().all()
    return songs # You don't need to serializing it because pydantic will do. If SongScheam has orm = True on Config.

3层拱比fastapi，sqlmodel和pydantic大，所以不受它们的影响，但影响了它们。
事实上，fastapi，pydantic帮助使3层比flask更好。与flask相比，休息层变得更容易编写和全面。持久层也是如此。这给予了开发人员时间来专注于服务层。