Pythonin HTTP-asiakkaat paljastettuina: Syväsukellus Requestsiin, httpx:ään ja urllib3:een

Nykyaikaisen ohjelmistokehityksen maailmassa kommunikaatio on avainasemassa. Sovellukset eivät juurikaan elä eristyksissä; ne keskustelevat tietokantojen, kolmannen osapuolen palveluiden ja muiden mikropalveluiden kanssa, ensisijaisesti API:iden kautta Hypertext Transfer Protocol (HTTP) -protokollalla. Python-kehittäjille näiden HTTP-pyyntöjen tekeminen on perustavanlaatuinen tehtävä, ja tässä työssä valitsemasi kirjasto voi merkittävästi vaikuttaa tuottavuuteesi, sovelluksesi suorituskykyyn ja koodisi ylläpidettävyyteen.

Python-ekosysteemi tarjoaa runsaan valikoiman työkaluja tähän tarkoitukseen, mutta kolme nimeä erottuu jatkuvasti: urllib3, vankka perusta; Requests, yleisesti rakastettu standardi; ja httpx, moderni, asynkronisesti kyvykäs kilpailija. Valinta niiden välillä ei koske vain "parhaan" kirjaston löytämistä, vaan pikemminkin niiden ainutlaatuisten vahvuuksien ymmärtämistä ja oikean työkalun valitsemista omiin tarpeisiisi. Tämä opas tarjoaa syvällisen, ammattimaisen vertailun auttaakseen sinua tekemään tietoon perustuvan päätöksen.

Perustan Ymmärtäminen: Mikä on HTTP-asiakas?

Ytimeltään HTTP-asiakas on ohjelmistokokonaisuus, joka on suunniteltu lähettämään HTTP-pyyntöjä palvelimelle ja käsittelemään vastaanottamiaan HTTP-vastauksia. Tämä yksinkertainen määritelmä kätkee sisäänsä suuren määrän monimutkaisuutta. Vankka HTTP-asiakasohjelmistokirjasto hoitaa lukuisia matalan tason yksityiskohtia, mukaan lukien:

• Verkkosokettien ja yhteyksien hallinta.
• HTTP-pyyntöjen oikea muotoilu otsikoilla, rungoilla ja metodeilla (GET, POST, PUT jne.).
• Uudelleenohjausten ja aikakatkaisujen käsittely.
• Evästeiden ja istuntojen hallinta tilallisessa kommunikaatiossa.
• Eri sisältökoodauksien (kuten JSON tai lomakedata) käsittely.
• SSL/TLS-yhteyksien käsittely turvallisten HTTPS-yhteyksien luomiseksi.
• Yhteyksien uudelleenkäyttö paremman suorituskyvyn saavuttamiseksi (yhteyspoolaus).

Vaikka Pythonin standardikirjasto sisältää moduuleja kuten urllib.request, niitä pidetään usein liian matalan tason ja hankalina päivittäisessä käytössä. Tämä on johtanut tehokkaampien, käyttäjäystävällisempien, kolmannen osapuolen kirjastojen kehitykseen, jotka abstrahoivat tämän monimutkaisuuden pois, antaen kehittäjille mahdollisuuden keskittyä sovelluksensa logiikkaan.

Klassinen Mestari: urllib3

Ennen kuin keskustelemme korkeamman tason kirjastoista, on tärkeää ymmärtää urllib3. Se on yksi ladatuimmista paketeista PyPI:ssä, ei siksi, että useimmat kehittäjät käyttäisivät sitä suoraan, vaan siksi, että se on tehokas, luotettava moottori, joka pyörittää lukemattomia muita korkean tason kirjastoja, erityisesti Requests.

Mikä on urllib3?

urllib3 on tehokas, järkeenkäypään toimintaan keskittyvä HTTP-asiakas Pythonille. Sen pääpaino on luotettavan ja tehokkaan perustason tarjoamisessa HTTP-kommunikaatiolle. Sitä ei ole suunniteltu samalla painotuksella API-eleganssiin kuin Requestsia, vaan pikemminkin oikeellisuuteen, suorituskykyyn ja hienojakoiseen hallintaan.

Keskeiset ominaisuudet ja vahvuudet

• Yhteyspoolaus: Tämä on luultavasti sen kriittisin ominaisuus. urllib3 hallitsee yhteyspoolia. Kun teet pyynnön isäntään, johon olet aiemmin ottanut yhteyttä, se käyttää uudelleen olemassa olevaa yhteyttä uuden luomisen sijaan. Tämä vähentää dramaattisesti peräkkäisten pyyntöjen latenssia, koska TCP- ja TLS-kättelyjen ylikuorma vältetään.
• Säieturvallisuus: Yksi PoolManager-instanssi voidaan jakaa useiden säikeiden kesken, mikä tekee siitä vankan valinnan monisäikeisille sovelluksille.
• Vankka virheidenkäsittely ja uudelleenyritykset: Se tarjoaa kehittyneitä mekanismeja epäonnistuneiden pyyntöjen uudelleenyrittämiseen, konfiguroitavilla viiveitä lisäävillä strategioilla, mikä on ratkaisevan tärkeää rakentaessa resilienttejä sovelluksia, jotka kommunikoivat mahdollisesti epävakaiden palveluiden kanssa.
• Hienojakoinen hallinta: Se paljastaa valtavan määrän konfiguraatio-optioita, antaen kehittäjille mahdollisuuden hienosäätää aikakatkaisuja, TLS-varmennusta, proxy-asetuksia ja paljon muuta.
• Tiedostojen lataus: Sillä on erinomainen tuki multipart-lomakedatan koodaukselle, mikä tekee tiedostojen tehokkaasta lataamisesta helppoa.

Koodiesimerkki: GET-pyynnön tekeminen

urllib3:n käyttäminen on verbosempaa kuin sen korkeamman tason vastineiden, mutta se on silti suoraviivaista. Yleensä olet vuorovaikutuksessa PoolManager-instanssin kanssa.

            
import urllib3
import json

# On suositeltavaa luoda yksi PoolManager-instanssi ja käyttää sitä uudelleen
http = urllib3.PoolManager()

# Määritä kohde-URL
url = "https://api.github.com/users/python"

# Tee pyyntö
# Huomaa: Pyyntömetodi välitetään merkkijonona ('GET')
# Vastausobjekti on HTTPResponse-instanssi
response = http.request("GET", url, headers={"User-Agent": "My-Urllib3-App/1.0"})

# Tarkista vastauksen tila
if response.status == 200:
    # Data palautetaan tavuobjektina ja se on dekoodattava
    data_bytes = response.data
    data_str = data_bytes.decode("utf-8")
    
    # Parsitaan JSON manuaalisesti
    user_data = json.loads(data_str)
    
    print(f"Käyttäjänimi: {user_data['name']}")
    print(f"Julkiset repositoriot: {user_data['public_repos']}")
else:
    print(f"Virhe: Vastaanotettiin tilakoodi {response.status}")

# Yhteys vapautetaan automaattisesti takaisin pooliin

            

              
                Copy
              
            
          

Milloin käyttää urllib3

• Kun rakennat kirjastoa tai kehystä, jonka täytyy tehdä HTTP-pyyntöjä ja haluat hallita riippuvuuksia huolellisesti.
• Kun tarvitset äärimmäistä suorituskykyä ja hallintaa yhteyshallinnassa ja uudelleenyrityslogiikassa.
• Vanhoissa järjestelmissä tai rajoitetuissa ympäristöissä, joissa sinun on luotettava kirjastoon, joka sisältyy usein muihin suuriin paketteihin.

Tuomio urllib3:sta

Plussat: Erittäin suorituskykyinen, säieturvallinen, vankka ja tarjoaa syvän hallinnan pyyntöjen elinkaareen.
Miinukset: API on verbose ja vähemmän intuitiivinen. Se vaatii manuaalista työtä yleisiin tehtäviin, kuten JSON-dekoodaukseen ja pyyntöparametrien koodaukseen.

Kansan Valinta: requests - "HTTP ihmisille"

Yli vuosikymmenen ajan requests on ollut de facto -standardi HTTP-pyyntöjen tekemiselle Pythonissa. Sen kuuluisa tunnuslause "HTTP ihmisille" kiteyttää täydellisesti sen suunnittelufilosofian. Se tarjoaa kauniin, yksinkertaisen ja elegantin API:n, joka piilottaa urllib3:n hallinnoiman taustalla olevan monimutkaisuuden.

Mikä on requests?

requests on korkean tason HTTP-kirjasto, joka keskittyy kehittäjäkokemukseen ja helppokäyttöisyyteen. Se käärii urllib3:n tehon intuitiiviseen käyttöliittymään, tehden yleisistä tehtävistä uskomattoman yksinkertaisia, samalla kun se tarjoaa pääsyn tehokkaisiin ominaisuuksiin tarvittaessa.

Keskeiset ominaisuudet ja vahvuudet

• Yksinkertainen, elegantti API: API:n kanssa on ilo työskennellä. GET-pyynnön tekeminen on yksi ainoa, luettava koodirivi.
• Istunto-objektit: Istunto-objektit ovat keskeinen ominaisuus. Ne säilyttävät parametreja pyyntöjen välillä, hallitsevat evästeitä automaattisesti ja, mikä tärkeintä, käyttävät urllib3:n yhteyspoolausta taustalla. Session-objektin käyttö on suositeltava tapa saavuttaa korkea suorituskyky requests-kirjaston kanssa.
• Sisäänrakennettu JSON-dekoodaus: JSON API:iden kanssa työskentely on triviaalia. Vastausobjektilla on .json()-metodi, joka dekoodaa automaattisesti vastausrungon ja palauttaa Python-sanakirjan tai listan.
• Automaattinen sisällön pakkausten purku: Se käsittelee läpinäkyvästi pakattua vastausdataa (gzip, deflate), joten sinun ei tarvitse miettiä sitä.
• Monimutkaisen datan sujuva käsittely: Lomakedatan tai JSON-payloadien lähettäminen on yhtä helppoa kuin sanakirjan välittäminen data- tai json-parametriin.
• Kansainväliset verkkotunnukset ja URL-osoitteet: Erinomainen, valmis tuki globaalille verkolle.

Koodiesimerkki: GET-pyynnön tekeminen ja JSON:n käsittely

Vertaa tämän esimerkin yksinkertaisuutta urllib3-versioon. Huomaa manuaalisen dekoodauksen tai JSON-jäsennyksen puuttuminen.

            
import requests

# Suositeltu lähestymistapa useille pyynnöille samaan isäntään
with requests.Session() as session:
    session.headers.update({"User-Agent": "My-Requests-App/1.0"})

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

    try:
        # Pyynnön tekeminen on yksi funktion kutsu
        response = session.get(url)
        
        # Nostetaan poikkeus virheellisille tilakoodeille (4xx tai 5xx)
        response.raise_for_status()
        
        # .json()-metodi hoitaa dekoodauksen ja jäsennyksen
        user_data = response.json()
        
        print(f"Käyttäjänimi: {user_data['name']}")
        print(f"Julkiset repositoriot: {user_data['public_repos']}")

    except requests.exceptions.RequestException as e:
        print(f"Tapahtui virhe: {e}")


            

              
                Copy
              
            
          

Milloin käyttää requests

• Valtaosassa synkronisia HTTP-tehtäviä sovelluksissa, skripteissä ja datatieteen projekteissa.
• Vuorovaikutuksessa REST API:iden kanssa.
• Nopeaan prototyyppien tekemiseen ja sisäisten työkalujen rakentamiseen.
• Kun ensisijainen tavoitteesi on koodin luettavuus ja kehitysnopeus synkroniseen verkkoliikenteeseen.

Huomioitavat rajoitukset

requests-kirjaston suurin rajoitus nykyajalla on, että sen API on tiukasti synkroninen. Se estää suorituksen, kunnes vastaus on vastaanotettu. Tämä tekee siitä sopimattoman korkean rinnakkaisuuden sovelluksille, jotka perustuvat asynkronisiin kehyksiin, kuten asyncio, FastAPI tai Starlette. Vaikka sitä voi käyttää säiepookissa, tämä lähestymistapa on vähemmän tehokas kuin natiivi asynkroninen I/O tuhansien samanaikaisten yhteyksien käsittelyssä.

Tuomio requests:sta

Plussat: Uskomattoman helppo käyttää, erittäin luettava, laaja ominaisuusvalikoima, valtava yhteisö ja erinomainen dokumentaatio.
Miinukset: Vain synkroninen. Tämä on merkittävä haitta moderneille, korkean suorituskyvyn, I/O-sidonnaisille sovelluksille.

Moderni Kilpailija: httpx - Asynkroniseen valmis seuraaja

httpx on moderni, täysin varusteltu HTTP-asiakas, joka on syntynyt vastaamaan requests-kirjaston rajoituksiin, erityisesti sen asynkronisen tuen puutteeseen. Se on suunniteltu seuraavan sukupolven asiakkaaksi, joka omaksuu modernit Python-ominaisuudet ja verkkoprotokollat tarjoten samalla tutun API:n niille, jotka tulevat requests-kirjastosta.

Mikä on httpx?

httpx on monipuolinen HTTP-asiakas Pythonille, joka tarjoaa sekä synkronisen että asynkronisen API:n. Sen ratkaiseva ominaisuus on sen ensiluokkainen tuki async/await-syntaksille. Lisäksi se tuo tuen moderneille verkkoprotokollille, kuten HTTP/2 ja HTTP/3, jotka voivat tarjota merkittäviä suorituskykyparannuksia.

Keskeiset ominaisuudet ja vahvuudet

• Synkroninen ja asynkroninen tuki: Tämä on sen määrittelevä ominaisuus. Voit käyttää samaa kirjastoa ja hyvin samankaltaista API:ta sekä perinteisille synkronisille skripteille että korkean suorituskyvyn asynkronisille sovelluksille. Tämä yhtenäistäminen yksinkertaistaa riippuvuuksien hallintaa ja vähentää oppimiskynnystä.
• HTTP/2 ja HTTP/3 tuki: Toisin kuin requests, httpx pystyy puhumaan HTTP/2-protokollaa. Tämä protokolla mahdollistaa monistamisen – useiden pyyntöjen ja vastausten lähettämisen yhden yhteyden yli samanaikaisesti – mikä voi dramaattisesti nopeuttaa kommunikaatiota modernien palvelinten kanssa, jotka tukevat sitä.
• requests-yhteensopiva API: API suunniteltiin tarkoituksella niin, että se on monissa tapauksissa suora korvaaja requests-kirjastolle. Funktiot kuten httpx.get() ja objektit kuten httpx.Client() (requests.Session():n vastine) tuntuvat välittömästi tutuista.
• Laajennettava kuljetus-API: Sillä on puhdas, hyvin määritelty kuljetus-API, mikä tekee kustomoitujen adapterien kirjoittamisesta helpompaa esimerkiksi mockaukseen, välimuistiin tai kustomoituihin verkkoprotokolliin.

Koodiesimerkit: Synkroninen, Asynkroninen ja Asiakkaat

Ensiksi synkroninen esimerkki. Huomaa, kuinka se on lähes identtinen requests-koodin kanssa.

            
# Synkroninen httpx-koodi
import httpx

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

with httpx.Client(headers={"User-Agent": "My-HTTPX-App/1.0"}) as client:
    try:
        response = client.get(url)
        response.raise_for_status()
        user_data = response.json()
        
        print(f"(Synkroninen) Käyttäjänimi: {user_data['name']}")
        print(f"(Synkroninen) Julkiset repositoriot: {user_data['public_repos']}")

    except httpx.RequestError as e:
        print(f"Tapahtui virhe: {e}")

            

              
                Copy
              
            
          

Nyt asynkroninen versio. Rakenne on sama, mutta se hyödyntää async/await-syntaksia ei-blokkaavan I/O:n suorittamiseen.

            
# Asynkroninen httpx-koodi
import httpx
import asyncio

async def fetch_github_user():
    url = "https://api.github.com/users/python-httpx"
    
    # Käytä AsyncClient-oliota asynkronisiin operaatioihin
    async with httpx.AsyncClient(headers={"User-Agent": "My-HTTPX-App/1.0"}) as client:
        try:
            # 'await'-avainsana keskeyttää suorituksen, kunnes verkkokutsu valmistuu
            response = await client.get(url)
            response.raise_for_status()
            user_data = response.json()
            
            print(f"(Asynkroninen) Käyttäjänimi: {user_data['name']}")
            print(f"(Asynkroninen) Julkiset repositoriot: {user_data['public_repos']}")

        except httpx.RequestError as e:
            print(f"Tapahtui virhe: {e}")

# Suoritetaan asynkroninen funktio
asyncio.run(fetch_github_user())

            

              
                Copy
              
            
          

Milloin käyttää httpx

• Minkä tahansa uuden Python-projektin aloittamiseen tänään. Sen synkroninen/asynkroninen kaksinaisuus tekee siitä tulevaisuudenkestävän valinnan. Vaikka tarvitsisit vain synkronisia pyyntöjä tänään, httpx:n käyttö tarkoittaa, että olet valmis saumattomaan siirtymiseen asynkroniseen tilaan, jos sovelluksesi tarpeet kehittyvät. Se on selkeä valinta mihin tahansa projektiin, joka sisältää moderneja verkkokehyksiä tai vaatii korkeaa rinnakkaisuutta.
• Sovelluksissa, jotka on rakennettu asynkronisilla kehyksillä, kuten FastAPI, Starlette, Sanic tai Django 3+.
• Kun sinun täytyy tehdä suuri määrä samanaikaisia I/O-sidonnaisia pyyntöjä (esim. kutsua tuhansia API:ita).
• Kun sinun on kommunikoitava palvelinten kanssa, jotka hyödyntävät HTTP/2:ta suorituskyvyn parantamiseksi.

Tuomio httpx:sta

Plussat: Tarjoaa sekä synkronisen että asynkronisen API:n, tukee HTTP/2:ta, moderni ja puhdas muotoilu ja tarjoaa tutun API:n requests-käyttäjille.
Miinukset: Nuorempana projektina sen kolmansien osapuolien laajennusten ekosysteemi ei ole yhtä laaja kuin requests-kirjastolla, vaikkakin se kasvaa nopeasti.

Ominaisuusvertailu: Pikakatsaus

Tämä yhteenveto tarjoaa nopean vertailun kolmen kirjaston keskeisistä eroista.

Ominaisuus: Korkean tason, käyttäjäystävällinen API

• urllib3: Ei. Matala taso ja verbose.
• requests: Kyllä. Tämä on sen pääasiallinen vahvuus.
• httpx: Kyllä. Suunniteltu tutuksi requests-käyttäjille.

Ominaisuus: Synkroninen API

• urllib3: Kyllä.
• requests: Kyllä.
• httpx: Kyllä.

Ominaisuus: Asynkroninen API (async/await)

• urllib3: Ei.
• requests: Ei.
• httpx: Kyllä. Tämä on sen keskeinen erottava tekijä.

Ominaisuus: HTTP/2 Tuki

• urllib3: Ei.
• requests: Ei.
• httpx: Kyllä.

Ominaisuus: Yhteyspoolaus

• urllib3: Kyllä. Keskeinen ominaisuus.
• requests: Kyllä (Session-objektien kautta).
• httpx: Kyllä (Client- ja AsyncClient-objektien kautta).

Ominaisuus: Sisäänrakennettu JSON-dekoodaus

• urllib3: Ei. Vaatii manuaalisen dekoodauksen ja jäsennyksen.
• requests: Kyllä (response.json()-metodin kautta).
• httpx: Kyllä (response.json()-metodin kautta).

Suorituskykyyn liittyvät näkökohdat

Kun puhutaan suorituskyvystä, konteksti on kaikki kaikessa. Yksittäiselle, yksinkertaiselle pyynnölle näiden kolmen kirjaston suorituskykyero on merkityksetön ja todennäköisesti häviää verkkolatenssiin.

Missä suorituskykyerot todella ilmenevät, on rinnakkaisuuden käsittely:

• `requests` monisäikeisessä ympäristössä: Tämä on perinteinen tapa saavuttaa rinnakkaisuus `requests`-kirjaston kanssa. Se toimii, mutta säikeillä on korkeampi muistin ylikuorma ja ne voivat kärsiä kontekstin vaihdon kustannuksista, erityisesti kun samanaikaisten tehtävien määrä kasvaa satoihin tai tuhansiin.
• `httpx` `asyncio`:n kanssa: I/O-sidonnaisille tehtäville, kuten API-kutsuille, `asyncio` on paljon tehokkaampi. Se käyttää yhtä säiettä ja tapahtumasilmukkaa hallitakseen tuhansia samanaikaisia yhteyksiä minimaalisella ylikuormalla. Jos sovelluksesi tarvitsee kutsua satoja mikropalveluita samanaikaisesti, `httpx` ylittää merkittävästi säikeistetyn `requests`-toteutuksen.

Lisäksi `httpx`:n tuki HTTP/2:lle voi tarjota lisäsuorituskyvyn parannuksen, kun kommunikoidaan palvelimen kanssa, joka myös tukee sitä, koska se mahdollistaa useiden pyyntöjen lähettämisen saman TCP-yhteyden yli odottamatta vastauksia, mikä vähentää latenssia.

Oikean Kirjaston Valitseminen Projektiisi

Tämän syväsukelluksen perusteella tässä ovat toiminnalliset suosituksemme kehittäjille ympäri maailmaa:

Käytä `httpx`:ää, jos...

Aloitat minkä tahansa uuden Python-projektin vuonna 2023 tai sen jälkeen. Sen kaksoisluonteinen synkroninen/asynkroninen tuki tekee siitä tulevaisuudenkestävän vaihtoehdon. Vaikka tarvitset vain synkronisia pyyntöjä tänään, httpx:n käyttö tarkoittaa, että olet valmis saumattomaan siirtymiseen asynkroniseen tilaan, jos sovelluksesi tarpeet kehittyvät. Se on selkeä valinta mihin tahansa projektiin, joka liittyy moderneihin verkkokehyksiin tai vaatii korkeaa rinnakkaisuutta.

Käytä `requests` -kirjastoa, jos...

Työskentelet vanhan koodikannan parissa, joka jo käyttää `requests`-kirjastoa laajasti. Migraatiokustannukset eivät ehkä ole hyödyn arvoisia, jos sovellus on vakaa eikä vaadi rinnakkaisuutta. Se pysyy myös täysin käyttökelpoisena valintana yksinkertaisille, kertaluonteisille skripteille, joissa asynkronisen tapahtumasilmukan pystyttämisen ylikuorma on tarpeeton ja luettavuus on ensisijaista.

Käytä `urllib3` -kirjastoa, jos...

Olet kirjaston tekijä ja sinun täytyy tehdä HTTP-pyyntöjä minimaalisilla riippuvuuksilla ja maksimaalisella hallinnalla. Riippumalla `urllib3`:sta vältät requests- tai httpx-kirjastojen pakottamista käyttäjillesi. Sinun tulisi myös harkita sitä, jos sinulla on hyvin spesifejä, matalan tason vaatimuksia yhteyden tai TLS-hallinnan suhteen, joita korkeamman tason kirjastot eivät tarjoa.

Yhteenveto

Pythonin HTTP-asiakasohjelmistojen maisema tarjoaa selkeän kehityspolun. `urllib3` tarjoaa tehokkaan, vankan moottorin, joka tukee ekosysteemiä. `requests` rakensi tuon moottorin päälle luodakseen niin intuitiivisen ja rakastetun API:n, että siitä tuli maailmanlaajuinen standardi, demokratisoiden verkkoyhteyden Python-ohjelmoijien sukupolvelle. Nyt `httpx` on moderni seuraaja, joka säilyttää `requests`-kirjaston loistavan käytettävyyden ja integroi samalla kriittiset ominaisuudet seuraavan sukupolven ohjelmistoille: asynkroniset operaatiot ja modernit verkkoprotokollat.

Kehittäjille nykyään valinta on selkeämpi kuin koskaan. Vaikka `requests` pysyy luotettavana työkaluna synkronisiin tehtäviin, `httpx` on eteenpäin katsova valinta käytännössä kaikkeen uuteen kehitykseen. Ymmärtämällä kunkin kirjaston vahvuudet voit varmasti valita oikean työkalun tehtävään, varmistaen, että sovelluksesi ovat vankkoja, suorituskykyisiä ja valmiita tulevaisuuteen.