Python HTTP-klienter afsløret: En dybdegående analyse af Requests, httpx og urllib3

I verden af moderne softwareudvikling er kommunikation nøglen. Applikationer eksisterer sjældent isoleret; de taler med databaser, tredjepartstjenester og andre mikrotjenester, primært via API'er over Hypertext Transfer Protocol (HTTP). For Python-udviklere er det en grundlæggende opgave at lave disse HTTP-forespørgsler, og det bibliotek, du vælger til dette job, kan have stor indflydelse på din produktivitet, applikationsydelse og kodevedligeholdelse.

Python-økosystemet tilbyder et rigt udvalg af værktøjer til dette formål, men tre navne skiller sig konsekvent ud: urllib3, den robuste grundvold; Requests, den universelt elskede standard; og httpx, den moderne, asynkron-kompatible konkurrent. At vælge mellem dem handler ikke om at finde det eneste "bedste" bibliotek, men snarere om at forstå deres unikke styrker og vælge det rigtige værktøj til dine specifikke behov. Denne guide vil give en dyb, professionel sammenligning for at hjælpe dig med at træffe den informerede beslutning.

Forstå grundlaget: Hvad er en HTTP-klient?

I sin kerne er en HTTP-klient et stykke software designet til at sende HTTP-forespørgsler til en server og behandle de HTTP-svar, den modtager. Denne simple definition modsiger en stor mængde kompleksitet. Et robust HTTP-klientbibliotek håndterer adskillige detaljer på lavt niveau, herunder:

• Administrere netværksforbindelser.
• Korrekt formatering af HTTP-forespørgsler med overskrifter, kroppe og metoder (GET, POST, PUT osv.).
• Håndtering af omdirigeringer og timeouts.
• Administrere cookies og sessioner for statisk kommunikation.
• Håndtering af forskellige indholdskodninger (som JSON eller formulardata).
• Håndtering af SSL/TLS for sikre HTTPS-forbindelser.
• Genbrug af forbindelser for bedre ydeevne (forbindelsespuljer).

Selvom Pythons standardbibliotek indeholder moduler som urllib.request, betragtes de ofte som for lavt niveau og besværlige til hverdagsbrug. Dette har ført til udviklingen af mere kraftfulde, brugervenlige tredjepartsbiblioteker, der abstraherer denne kompleksitet, så udviklere kan fokusere på deres applikationslogik.

Den klassiske mester: urllib3

Før vi diskuterer biblioteker på højere niveau, er det vigtigt at forstå urllib3. Det er en af de mest downloadede pakker på PyPI, ikke fordi de fleste udviklere bruger den direkte, men fordi det er den kraftfulde, pålidelige motor, der driver utallige andre biblioteker på højt niveau, især Requests.

Hvad er urllib3?

urllib3 er en kraftfuld, fornuftsorienteret HTTP-klient til Python. Dens primære fokus er at levere et pålideligt og effektivt fundament for HTTP-kommunikation. Det er ikke designet med samme vægt på API-elegance som Requests, men snarere på korrekthed, ydeevne og granulær kontrol.

Nøglefunktioner og styrker

• Forbindelsespuljer: Dette er formentlig dens mest kritiske funktion. urllib3 administrerer puljer af forbindelser. Når du foretager en forespørgsel til en vært, du har kontaktet før, genbruger den en eksisterende forbindelse i stedet for at etablere en ny. Dette reducerer drastisk latenstiden for på hinanden følgende forespørgsler, da overheadet ved TCP- og TLS-håndtryk undgås.
• Trådsikkerhed: En enkelt PoolManager-instans kan deles på tværs af flere tråde, hvilket gør det til et robust valg for multitrådede applikationer.
• Robust Fejlhåndtering og Genforsøg: Den giver sofistikerede mekanismer til at prøve mislykkede forespørgsler igen, komplet med konfigurerbare backoff-strategier, hvilket er afgørende for at opbygge robuste applikationer, der kommunikerer med potentielt ustabile tjenester.
• Granulær kontrol: Den udstiller en lang række konfigurationsmuligheder, der giver udviklere mulighed for at finjustere timeouts, TLS-verifikation, proxy-indstillinger og mere.
• Filoverførsler: Den har fremragende understøttelse af kodning af multipart-formulardata, hvilket gør det nemt at uploade filer effektivt.

Kodeeksempel: Foretagelse af en GET-forespørgsel

Brug af urllib3 er mere omstændeligt end dens modstykker på højt niveau, men det er stadig ligetil. Du interagerer typisk med en PoolManager-instans.

            
import urllib3
import json

# Det anbefales at oprette en enkelt PoolManager-instans og genbruge den
http = urllib3.PoolManager()

# Definer mål-URL'en
url = "https://api.github.com/users/python"

# Foretag forespørgslen
# Bemærk: Forespørgselsmetoden videregives som en streng ('GET')
# Svarobjektet er en HTTPResponse-instans
svar = http.request("GET", url, headers={"User-Agent": "My-Urllib3-App/1.0"})

# Kontroller svarstatus
hvis svar.status == 200:
    # Dataene returneres som et byteobjekt og skal afkodes
    data_bytes = svar.data
    data_str = data_bytes.decode("utf-8")
    
    # Parér JSON manuelt
    brugerdata = json.loads(data_str)
    
    print(f"Brugernavn: {brugerdata['name']}")
    print(f"Offentlige repos: {brugerdata['public_repos']}")
else:
    print(f"Fejl: Modtaget statuskode {svar.status}")

# Forbindelsen frigives automatisk tilbage til puljen

            

              
                Copy
              
            
          

Hvornår skal du bruge urllib3

• Når du bygger et bibliotek eller en ramme, der skal foretage HTTP-forespørgsler, og du vil administrere afhængigheder omhyggeligt.
• Når du har brug for den største ydeevne og kontrol over forbindelsesadministration og genforsøgslogik.
• I ældre systemer eller begrænsede miljøer, hvor du skal stole på et bibliotek, der ofte er inkluderet i andre større pakker.

Dommen over urllib3

Fordele: Yderst performant, trådsikker, robust og tilbyder dyb kontrol over forespørgselslivscyklussen.
Ulemper: API'en er omstændelig og mindre intuitiv. Det kræver manuelt arbejde for almindelige opgaver som JSON-afkodning og kodning af forespørgselsparametre.

Folkets valg: requests - "HTTP for mennesker"

I over et årti har requests været de facto-standarden for at foretage HTTP-forespørgsler i Python. Dens berømte slogan, "HTTP for mennesker", indkapsler perfekt dens designfilosofi. Det giver en smuk, enkel og elegant API, der skjuler den underliggende kompleksitet, der administreres af urllib3.

Hvad er requests?

requests er et HTTP-bibliotek på højt niveau, der fokuserer på udvikleroplevelse og brugervenlighed. Det omfatter kraften fra urllib3 i en intuitiv grænseflade, hvilket gør almindelige opgaver utroligt enkle, mens det stadig giver adgang til kraftfulde funktioner, når det er nødvendigt.

Nøglefunktioner og styrker

• Simpel, elegant API: API'en er en fornøjelse at arbejde med. At lave en GET-forespørgsel er en enkelt, læsbar kodelinje.
• Sessionobjekter: Sessionobjekter er en hjørnestensfunktion. De bevarer parametre på tværs af forespørgsler, administrerer cookies automatisk, og vigtigst af alt bruger urllib3's forbindelsespuljer under motorhjelmen. Brug af en Session er den anbefalede måde at opnå høj ydeevne med requests.
• Indbygget JSON-afkodning: Interaktion med JSON API'er er trivielt. Svarobjektet har en .json()-metode, der automatisk afkoder svarteksten og returnerer en Python-ordbog eller -liste.
• Automatisk dekomprimering af indhold: Den håndterer gennemsigtigt komprimerede svaredata (gzip, deflate), så du ikke behøver at tænke over det.
• Elegant håndtering af komplekse data: Afsendelse af formulardata eller JSON-nyttelast er lige så simpelt som at videregive en ordbog til parameteren data eller json.
• Internationale domæner og URL'er: Fremragende, færdiglavet understøttelse af et globalt web.

Kodeeksempel: Foretagelse af en GET-forespørgsel og håndtering af JSON

Sammenlign enkelheden i dette eksempel med urllib3-versionen. Bemærk manglen på manuel afkodning eller JSON-parsing.

            
import requests

# Den anbefalede tilgang til flere forespørgsler til samme vært
with requests.Session() as session:
    session.headers.update({"User-Agent": "My-Requests-App/1.0"})

    url = "https://api.github.com/users/python"

    try:
        # Foretagelse af forespørgslen er et enkelt funktionskald
        svar = session.get(url)
        
        # Udløs en undtagelse for dårlige statuskoder (4xx eller 5xx)
        svar.raise_for_status()
        
        # .json()-metoden håndterer afkodning og parsing
        brugerdata = svar.json()
        
        print(f"Brugernavn: {brugerdata['name']}")
        print(f"Offentlige repos: {brugerdata['public_repos']}")

    except requests.exceptions.RequestException as e:
        print(f"Der opstod en fejl: {e}")


            

              
                Copy
              
            
          

Hvornår skal du bruge requests

• For langt de fleste synkrone HTTP-opgaver i applikationer, scripts og datavidenskabsprojekter.
• Ved interaktion med REST API'er.
• Til hurtig prototyping og opbygning af interne værktøjer.
• Når dit primære mål er kode læsbarhed og udviklingshastighed for synkron netværks-I/O.

Begrænsninger at overveje

Den største begrænsning ved requests i den moderne æra er, at dens API er strenge synkron. Den blokerer, indtil et svar er modtaget. Dette gør det uegnet til applikationer med høj samtidighed, der er bygget på asynkrone rammer som asyncio, FastAPI eller Starlette. Selvom du kan bruge den i en trådpulje, er denne tilgang mindre effektiv end indbygget async I/O til at håndtere tusindvis af samtidige forbindelser.

Dommen over requests

Fordele: Utroligt nem at bruge, meget læsbar, rigt funktionssæt, massivt fællesskab og fremragende dokumentation.
Ulemper: Kun synkron. Dette er en betydelig ulempe for moderne, højtydende, I/O-bundne applikationer.

Den moderne konkurrent: httpx - Efterfølgeren, der er klar til asynkron

httpx er en moderne HTTP-klient med alle funktioner, der opstod for at imødegå begrænsningerne ved requests, primært dens mangel på asynkron understøttelse. Den er designet til at være en næste generations klient, der omfavner moderne Python-funktioner og webprotokoller, mens den tilbyder en velkendt API for dem, der kommer fra requests.

Hvad er httpx?

httpx er en alsidig HTTP-klient til Python, der leverer både en synkron og en asynkron API. Dens killer-funktion er dens førsteklasses understøttelse af async/await-syntaks. Desuden bringer den understøttelse af moderne webprotokoller som HTTP/2 og HTTP/3, som kan give betydelige ydeevneforbedringer.

Nøglefunktioner og styrker

• Synkron og asynkron understøttelse: Dette er dens afgørende funktion. Du kan bruge det samme bibliotek og en meget lignende API til både traditionelle synkrone scripts og højtydende asynkrone applikationer. Denne forening forenkler afhængighedsstyring og reducerer indlæringskurven.
• HTTP/2 og HTTP/3-understøttelse: I modsætning til requests kan httpx tale HTTP/2. Denne protokol tillader multiplexing - afsendelse af flere forespørgsler og svar over en enkelt forbindelse samtidigt - hvilket kan fremskynde kommunikationen dramatisk med moderne servere, der understøtter den.
• En requests-kompatibel API: API'en blev bevidst designet til at være en drop-in-erstatning for requests i mange tilfælde. Funktioner som httpx.get() og objekter som httpx.Client() (svarende til requests.Session()) vil føles umiddelbart fortrolige.
• Udvidbar transport-API: Den har en ren, veldefineret transport-API, som gør det lettere at skrive brugerdefinerede adaptere til ting som mockning, caching eller brugerdefinerede netværksprotokoller.

Kodeeksempler: Synkron, asynkron og klienter

Først et synkront eksempel. Bemærk, hvordan det er næsten identisk med requests-koden.

            
# Synkron httpx-kode
import httpx

url = "https://api.github.com/users/python-httpx"

with httpx.Client(headers={"User-Agent": "My-HTTPX-App/1.0"}) as klient:
    try:
        svar = klient.get(url)
        svar.raise_for_status()
        brugerdata = svar.json()
        
        print(f"(Synk) Brugernavn: {brugerdata['name']}")
        print(f"(Synk) Offentlige repos: {brugerdata['public_repos']}")

    except httpx.RequestError as e:
        print(f"Der opstod en fejl: {e}")

            

              
                Copy
              
            
          

Nu den asynkrone version. Strukturen er den samme, men den udnytter async/await til at udføre ikke-blokerende I/O.

            
# Asynkron httpx-kode
import httpx
import asyncio

async def fetch_github_user():
    url = "https://api.github.com/users/python-httpx"
    
    # Brug AsyncClient til asynkrone operationer
    async with httpx.AsyncClient(headers={"User-Agent": "My-HTTPX-App/1.0"}) as klient:
        try:
            # Nøgleordet 'await' afbryder eksekveringen, indtil netværkskaldet er fuldført
            svar = await klient.get(url)
            svar.raise_for_status()
            brugerdata = svar.json()
            
            print(f"(Asynk) Brugernavn: {brugerdata['name']}")
            print(f"(Asynk) Offentlige repos: {brugerdata['public_repos']}")

        except httpx.RequestError as e:
            print(f"Der opstod en fejl: {e}")

# Kør den asynkrone funktion
asyncio.run(fetch_github_user())

            

              
                Copy
              
            
          

Hvornår skal du bruge httpx

• For ethvert nyt projekt, der starter i dag. Dens dobbelte synkron/asynkron natur gør det til det mest alsidige og fremtidssikrede valg. Selv hvis du kun har brug for synkrone forespørgsler i dag, betyder brug af httpx, at du er klar til en problemfri overgang til asynkron, hvis din applikations behov udvikler sig. Det er det klare valg for ethvert projekt, der involverer moderne webrammer eller kræver høje niveauer af samtidighed.
• Når du bygger applikationer med asynkrone rammer som FastAPI, Starlette, Sanic eller Django 3+.
• Når du skal foretage et stort antal samtidige I/O-bundne forespørgsler (f.eks. kalde tusindvis af API'er).
• Når du skal kommunikere med servere, der udnytter HTTP/2 for ydeevne.

Dommen over httpx

Fordele: Tilbyder både synkron og asynkron API'er, understøtter HTTP/2, har et moderne og rent design og giver en velkendt API for requests-brugere.
Ulemper: Som et yngre projekt er dets økosystem af tredjeparts plugins ikke så stort som requests, selvom det vokser hurtigt.

Funktionssammenligning: Ved et blik

Denne oversigt giver en hurtig reference til de vigtigste forskelle mellem de tre biblioteker.

Funktion: API på højt niveau, brugervenlig

• urllib3: Nej. Lavt niveau og omstændeligt.
• requests: Ja. Dette er dens primære styrke.
• httpx: Ja. Designet til at være kendt for requests-brugere.

Funktion: Synkron API

• urllib3: Ja.
• requests: Ja.
• httpx: Ja.

Funktion: Asynkron API (async/await)

• urllib3: Nej.
• requests: Nej.
• httpx: Ja. Dette er dets vigtigste differentierende faktor.

Funktion: HTTP/2-understøttelse

• urllib3: Nej.
• requests: Nej.
• httpx: Ja.

Funktion: Forbindelsespuljer

• urllib3: Ja. En kernefunktion.
• requests: Ja (via Session-objekter).
• httpx: Ja (via Client- og AsyncClient-objekter).

Funktion: Indbygget JSON-afkodning

• urllib3: Nej. Kræver manuel afkodning og parsing.
• requests: Ja (via response.json()).
• httpx: Ja (via response.json()).

Ydelsesovervejelser

Når man diskuterer ydeevne, er kontekst alt. For en enkelt, simpel forespørgsel vil ydeevneforskellen mellem disse tre biblioteker være ubetydelig og sandsynligvis gå tabt i netværksforsinkelse.

Hvor ydeevneforskelle virkelig opstår, er ved håndtering af samtidighed:

• `requests` i et multitrådet miljø: Dette er den traditionelle måde at opnå samtidighed med `requests` på. Det virker, men tråde har et højere hukommelsesomkostninger og kan lide af kontekstskifteomkostninger, især når antallet af samtidige opgaver vokser til hundreder eller tusinder.
• `httpx` med `asyncio`: For I/O-bundne opgaver som at foretage API-kald er `asyncio` langt mere effektivt. Det bruger en enkelt tråd og en hændelsessløjfe til at administrere tusindvis af samtidige forbindelser med minimalt overhead. Hvis din applikation skal forespørge hundredvis af mikrotjenester samtidigt, vil `httpx` massivt overgå en trådet `requests`-implementering.

Desuden kan `httpx`'s understøttelse af HTTP/2 give et ekstra ydeevneboost, når du kommunikerer med en server, der også understøtter den, da det giver mulighed for at sende flere forespørgsler over samme TCP-forbindelse uden at vente på svar, hvilket reducerer ventetiden.

Valg af det rigtige bibliotek til dit projekt

Baseret på denne dybdegående analyse er her vores handlingsrettede anbefalinger til udviklere verden over:

Brug httpx hvis...

Du starter ethvert nyt Python-projekt i 2023 eller derefter. Dens dobbelte synkron/asynkron natur gør det til den mest alsidige og fremtidssikrede mulighed. Selv hvis du kun har brug for synkrone forespørgsler i dag, betyder brug af httpx, at du er klar til en problemfri overgang til asynkron, hvis din applikations behov udvikler sig. Det er det klare valg til ethvert projekt, der involverer moderne webrammer eller kræver høje niveauer af samtidighed.

Brug requests hvis...

Du arbejder på en ældre kodebase, der allerede bruger requests i vid udstrækning. Omkostningerne ved migrering er muligvis ikke besværet værd, hvis applikationen er stabil og ikke har krav om samtidighed. Det er også fortsat et perfekt valg til enkle, engangsscripts, hvor overheadet ved at opsætte en asynkron hændelsessløjfe er unødvendig, og læsbarhed er altafgørende.

Brug urllib3 hvis...

Du er en biblioteksforfatter og skal foretage HTTP-forespørgsler med minimale afhængigheder og maksimal kontrol. Ved at være afhængig af urllib3 undgår du at pålægge dine brugere enten requests eller httpx. Du bør også række ud efter det, hvis du har meget specifikke krav på lavt niveau til forbindelses- eller TLS-administration, som biblioteker på højere niveau ikke udstiller.

Konklusion

Python HTTP-klientlandskabet tilbyder en klar evolutionær vej. `urllib3` leverer den kraftfulde, klippefaste motor, der understøtter økosystemet. `requests` byggede på den motor for at skabe en API, der er så intuitiv og elsket, at den blev en global standard, der demokratiserede webadgang for en generation af Python-programmører. Nu står `httpx` som den moderne efterfølger, der bevarer den strålende anvendelighed af `requests`, mens den integrerer de kritiske funktioner, der er nødvendige for den næste generation af software: asynkrone operationer og moderne netværksprotokoller.

For udviklere i dag er valget klarere end nogensinde. Mens `requests` fortsat er et pålideligt værktøj til synkrone opgaver, er `httpx` det fremadskuende valg for stort set al ny udvikling. Ved at forstå styrkerne ved hvert bibliotek kan du trygt vælge det rigtige værktøj til jobbet og sikre, at dine applikationer er robuste, performante og klar til fremtiden.