Python HTTP-klienter avdekket: En dypdykk i Requests, httpx og urllib3

I verden av moderne programvareutvikling er kommunikasjon nøkkelen. Applikasjoner eksisterer sjelden isolert; de snakker med databaser, tredjepartstjenester og andre mikrotjenester, primært gjennom API-er over Hypertext Transfer Protocol (HTTP). For Python-utviklere er det en grunnleggende oppgave å lage disse HTTP-forespørslene, og biblioteket du velger for denne jobben kan ha stor innvirkning på produktiviteten, applikasjonsytelsen og kodevedlikeholdet.

Python-økosystemet tilbyr et rikt utvalg av verktøy for dette formålet, men tre navn skiller seg konsekvent ut: urllib3, det robuste fundamentet; Requests, den universelt elskede standarden; og httpx, den moderne, async-kapable utfordreren. Å velge mellom dem handler ikke om å finne det ene "beste" biblioteket, men heller om å forstå deres unike styrker og velge det riktige verktøyet for dine spesifikke behov. Denne guiden vil gi en dyp, profesjonell sammenligning for å hjelpe deg med å ta den informerte beslutningen.

Forstå grunnlaget: Hva er en HTTP-klient?

I kjernen er en HTTP-klient en programvare som er designet for å sende HTTP-forespørsler til en server og behandle HTTP-svarene den mottar. Denne enkle definisjonen skjuler mye kompleksitet. Et robust HTTP-klientbibliotek håndterer mange lavnivådetaljer, inkludert:

• Administrere nettverkssockets og tilkoblinger.
• Riktig formatering av HTTP-forespørsler med overskrifter, kropper og metoder (GET, POST, PUT, etc.).
• Håndtering av omdirigeringer og tidsavbrudd.
• Administrere informasjonskapsler og økter for tilstandsfølsom kommunikasjon.
• Håndtere forskjellige innholdskodinger (som JSON eller skjemadata).
• Håndtere SSL/TLS for sikre HTTPS-tilkoblinger.
• Gjenbruke tilkoblinger for bedre ytelse (tilkoblingspooling).

Mens Pythons standardbibliotek inneholder moduler som urllib.request, anses de ofte for å være for lavnivå og tungvinte for hverdagsbruk. Dette har ført til utviklingen av kraftigere, brukervennligere tredjepartsbiblioteker som abstraherer bort denne kompleksiteten, slik at utviklere kan fokusere på applikasjonens logikk.

Den klassiske mesteren: urllib3

Før vi diskuterer de mer høynivåbibliotekene, er det viktig å forstå urllib3. Det er en av de mest nedlastede pakkene på PyPI, ikke fordi de fleste utviklere bruker den direkte, men fordi det er den kraftige, pålitelige motoren som driver utallige andre høynivåbiblioteker, spesielt Requests.

Hva er urllib3?

urllib3 er en kraftig, sanity-fokusert HTTP-klient for Python. Hovedfokuset er å gi et pålitelig og effektivt grunnlag for HTTP-kommunikasjon. Det er ikke designet med samme vekt på API-elegance som Requests, men heller på korrekthet, ytelse og granulær kontroll.

Nøkkelfunksjoner og styrker

• Tilkoblingspooling: Dette er uten tvil den viktigste funksjonen. urllib3 administrerer grupper av tilkoblinger. Når du sender en forespørsel til en vert du har kontaktet før, gjenbruker den en eksisterende tilkobling i stedet for å opprette en ny. Dette reduserer ventetiden for påfølgende forespørsler drastisk, ettersom overheaden for TCP- og TLS-håndtrykk unngås.
• Trådsikkerhet: En enkelt PoolManager-instans kan deles på tvers av flere tråder, noe som gjør det til et robust valg for flertrådede applikasjoner.
• Robust feilhåndtering og gjentak: Det gir sofistikerte mekanismer for å prøve mislykkede forespørsler på nytt, komplett med konfigurerbare backoff-strategier, som er avgjørende for å bygge robuste applikasjoner som kommuniserer med potensielt ustabile tjenester.
• Granulær kontroll: Det eksponerer et vell av konfigurasjonsalternativer, slik at utviklere kan finjustere tidsavbrudd, TLS-bekreftelse, proxy-innstillinger og mer.
• Filopplastinger: Den har utmerket støtte for multipart form-data-koding, noe som gjør det enkelt å laste opp filer effektivt.

Kodeeksempel: Lage en GET-forespørsel

Å bruke urllib3 er mer verbose enn sine høynivå-motparter, men det er fortsatt greit. Du samhandler vanligvis med en PoolManager-instans.

            
import urllib3
import json

# Det anbefales å opprette en enkelt PoolManager-instans og gjenbruke den
http = urllib3.PoolManager()

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

# Send forespørselen
# Merk: Forespørselsmetoden sendes som en streng ('GET')
# Responsobjektet er en HTTPResponse-instans
response = http.request("GET", url, headers={"User-Agent": "My-Urllib3-App/1.0"})

# Sjekk responsstatusen
hvis response.status == 200:
    # Dataene returneres som et byteobjekt og må dekodes
    data_bytes = response.data
    data_str = data_bytes.decode("utf-8")
    
    # Parse JSON manuelt
    user_data = json.loads(data_str)
    
    print(f"User Name: {user_data['name']}")
    print(f"Public Repos: {user_data['public_repos']}")
else:
    print(f"Error: Received status code {response.status}")

# Tilkoblingen frigjøres automatisk tilbake til poolen

            

              
                Copy
              
            
          

Når du skal bruke urllib3

• Når du bygger et bibliotek eller rammeverk som trenger å sende HTTP-forespørsler, og du vil administrere avhengigheter omhyggelig.
• Når du trenger den største ytelsen og kontrollen over tilkoblingsadministrasjon og retry-logikk.
• I eldre systemer eller begrensede miljøer der du trenger å stole på et bibliotek som ofte er vendored (inkludert) i andre store pakker.

Dommen over urllib3

Fordeler: Høy ytelse, trådsikker, robust og tilbyr dyp kontroll over forespørselens livssyklus.
Ulemper: API-et er verbose og mindre intuitivt. Det krever manuelt arbeid for vanlige oppgaver som JSON-dekoding og koding av forespørselsparametere.

Folkets valg: requests - "HTTP for mennesker"

I over et tiår har requests vært de facto-standarden for å sende HTTP-forespørsler i Python. Dets berømte tagline, "HTTP for Humans", innkapsler perfekt designfilosofien. Det gir et vakkert, enkelt og elegant API som skjuler den underliggende kompleksiteten som administreres av urllib3.

Hva er requests?

requests er et høynivå HTTP-bibliotek som fokuserer på utvikleropplevelse og brukervennlighet. Det pakker inn kraften til urllib3 i et intuitivt grensesnitt, noe som gjør vanlige oppgaver utrolig enkle samtidig som det gir tilgang til kraftige funksjoner når det trengs.

Nøkkelfunksjoner og styrker

• Enkelt, elegant API: API-et er en glede å jobbe med. Å sende en GET-forespørsel er en enkelt, lesbar linje med kode.
• Øktobjekter: Øktobjekter er en hjørnesteinsfunksjon. De bevarer parametere på tvers av forespørsler, administrerer informasjonskapsler automatisk og, viktigst av alt, bruker urllib3s tilkoblingspooling under panseret. Å bruke en Session er den anbefalte måten å oppnå høy ytelse med requests.
• Innebygd JSON-dekoding: Å samhandle med JSON API-er er trivielt. Responsobjektet har en .json()-metode som automatisk dekoder responsbodyen og returnerer en Python-ordbok eller -liste.
• Automatisk innholdsdekomprimering: Det håndterer transparent komprimert responsdata (gzip, deflate), slik at du ikke trenger å tenke på det.
• Elegant håndtering av komplekse data: Å sende skjemadata eller JSON-nyttelaster er like enkelt som å sende en ordbok til data- eller json-parameteren.
• Internasjonale domener og URL-er: Utmerket, out-of-the-box støtte for et globalt nett.

Kodeeksempel: Lage en GET-forespørsel og håndtere JSON

Sammenlign enkelheten i dette eksemplet med urllib3-versjonen. Legg merke til mangelen på manuell dekoding eller JSON-parsing.

            
import requests

# Den anbefalte tilnærmingen for flere forespørsler til samme vert
with requests.Session() as session:
    session.headers.update({"User-Agent": "My-Requests-App/1.0"})

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

    try:
        # Å sende forespørselen er et enkelt funksjonskall
        response = session.get(url)
        
        # Hev et unntak for dårlige statuskoder (4xx eller 5xx)
        response.raise_for_status()
        
        # .json()-metoden håndterer dekoding og parsing
        user_data = response.json()
        
        print(f"User Name: {user_data['name']}")
        print(f"Public Repos: {user_data['public_repos']}")

    except requests.exceptions.RequestException as e:
        print(f"An error occurred: {e}")


            

              
                Copy
              
            
          

Når du skal bruke requests

• For de aller fleste synkrone HTTP-oppgaver i applikasjoner, skript og datavitenskapsprosjekter.
• Når du samhandler med REST API-er.
• For rask prototyping og bygging av interne verktøy.
• Når hovedmålet ditt er kodelesbarhet og utviklingshastighet for synkron nettverks I/O.

Begrensninger å vurdere

Den største begrensningen med requests i moderne tid er at API-et er strengt synkront. Det blokkerer til et svar mottas. Dette gjør det uegnet for applikasjoner med høy samtidighet bygget på asynkrone rammeverk som asyncio, FastAPI eller Starlette. Mens du kan bruke det i en trådpool, er denne tilnærmingen mindre effektiv enn native async I/O for å håndtere tusenvis av samtidige tilkoblinger.

Dommen over requests

Fordeler: Utrolig enkelt å bruke, svært lesbart, rikt funksjonssett, massivt fellesskap og utmerket dokumentasjon.
Ulemper: Kun synkron. Dette er en betydelig ulempe for moderne, høyytelses, I/O-bundne applikasjoner.

Den moderne utfordreren: httpx - Den Async-klare etterfølgeren

httpx er en moderne, fullverdig HTTP-klient som dukket opp for å adressere begrensningene til requests, primært mangelen på asynkron støtte. Den er designet for å være en neste generasjons klient, som omfavner moderne Python-funksjoner og webprotokoller samtidig som den tilbyr et kjent API for de som kommer fra requests.

Hva er httpx?

httpx er en allsidig HTTP-klient for Python som gir både et synkront og et asynkront API. Dens killer-funksjon er dens førsteklasses støtte for async/await-syntaks. Videre gir den støtte for moderne webprotokoller som HTTP/2 og HTTP/3, som kan gi betydelige ytelsesforbedringer.

Nøkkelfunksjoner og styrker

• Synkron og asynkron støtte: Dette er den definerende funksjonen. Du kan bruke det samme biblioteket og et veldig lignende API for både tradisjonelle synkrone skript og høyytelses asynkrone applikasjoner. Denne foreningen forenkler avhengighetsadministrasjon og reduserer læringskurven.
• HTTP/2 og HTTP/3 støtte: I motsetning til requests, kan httpx snakke HTTP/2. Denne protokollen tillater multipleksing - å sende flere forespørsler og svar over en enkelt tilkobling samtidig - noe som dramatisk kan øke hastigheten på kommunikasjonen med moderne servere som støtter den.
• Et requests-kompatibelt API: API-et ble bevisst designet for å være en drop-in-erstatning for requests i mange tilfeller. Funksjoner som httpx.get() og objekter som httpx.Client() (tilsvarende requests.Session()) vil føles umiddelbart kjent.
• Utvidbart transport-API: Det har et rent, veldefinert transport-API, noe som gjør det enklere å skrive egendefinerte adaptere for ting som mocking, caching eller egendefinerte nettverksprotokoller.

Kodeeksempler: Synkron, asynkron og klienter

Først et synkront eksempel. Legg merke til hvor nesten identisk det er 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 client:
    try:
        response = client.get(url)
        response.raise_for_status()
        user_data = response.json()
        
        print(f"(Sync) User Name: {user_data['name']}")
        print(f"(Sync) Public Repos: {user_data['public_repos']}")

    except httpx.RequestError as e:
        print(f"An error occurred: {e}")

            

              
                Copy
              
            
          

Nå, den asynkrone versjonen. Strukturen er den samme, men den utnytter async/await for å utføre ikke-blokkerende I/O.

            
# Asynkron httpx-kode
import httpx
import asyncio

async def fetch_github_user():
    url = "https://api.github.com/users/python-httpx"
    
    # Bruk AsyncClient for asynkrone operasjoner
    async with httpx.AsyncClient(headers={"User-Agent": "My-HTTPX-App/1.0"}) as client:
        try:
            # 'await'-nøkkelordet pauser utførelsen til nettverkskallet er fullført
            response = await client.get(url)
            response.raise_for_status()
            user_data = response.json()
            
            print(f"(Async) User Name: {user_data['name']}")
            print(f"(Async) Public Repos: {user_data['public_repos']}")

        except httpx.RequestError as e:
            print(f"An error occurred: {e}")

# Kjør den asynkrone funksjonen
asyncio.run(fetch_github_user())

            

              
                Copy
              
            
          

Når du skal bruke httpx

• For ethvert nytt prosjekt som starter i dag. Dens synkron/asynkron-dualtet gjør det til et fremtidssikkert valg.
• Når du bygger applikasjoner med asynkrone rammeverk som FastAPI, Starlette, Sanic eller Django 3+.
• Når du trenger å sende et stort antall samtidige I/O-bundne forespørsler (f.eks. kalle tusenvis av API-er).
• Når du trenger å kommunisere med servere som utnytter HTTP/2 for ytelse.

Dommen over httpx

Fordeler: Tilbyr både synkrone og asynkrone API-er, støtter HTTP/2, har et moderne og rent design og gir et kjent API for requests-brukere.
Ulemper: Som et yngre prosjekt er ikke økosystemet av tredjeparts-plugins like stort som det for requests, selv om det vokser raskt.

Funksjonssammenligning: Et overblikk

Funksjon: Høynivå, brukervennlig API

• urllib3: Nei. Lavnivå og verbose.
• requests: Ja. Dette er dens primære styrke.
• httpx: Ja. Designet for å være kjent for `requests`-brukere.

Funksjon: Synkront API

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

Funksjon: Asynkront API (async/await)

• urllib3: Nei.
• requests: Nei.
• httpx: Ja. Dette er dens viktigste differensiator.

Funksjon: HTTP/2-støtte

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

Funksjon: Tilkoblingspooling

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

Funksjon: Innebygd JSON-dekoding

• urllib3: Nei. Krever manuell dekoding og parsing.
• requests: Ja (via response.json()).
• httpx: Ja (via response.json()).

Ytelsesbetraktninger

Når man diskuterer ytelse, er kontekst alt. For en enkelt, enkel forespørsel vil ytelsesforskjellen mellom disse tre bibliotekene være ubetydelig og sannsynligvis tapt i nettverksforsinkelse.

Der ytelsesforskjeller virkelig oppstår er ved håndtering av samtidighet:

• `requests` i et flertrådet miljø: Dette er den tradisjonelle måten å oppnå samtidighet med `requests`. Det fungerer, men tråder har en høyere minneoverhead og kan lide av kostnader for kontekstbytte, spesielt når antallet samtidige oppgaver vokser til hundrevis eller tusenvis.
• `httpx` med `asyncio`: For I/O-bundne oppgaver som å sende API-kall, er `asyncio` langt mer effektivt. Det bruker en enkelt tråd og en hendelsessløyfe for å administrere tusenvis av samtidige tilkoblinger med minimal overhead. Hvis applikasjonen din trenger å spørre hundrevis av mikrotjenester samtidig, vil `httpx` overgå en trådet `requests`-implementering massivt.

Videre kan `httpx` sin støtte for HTTP/2 gi en ekstra ytelsesøkning når du kommuniserer med en server som også støtter den, siden den tillater at flere forespørsler sendes over den samme TCP-tilkoblingen uten å vente på svar, noe som reduserer ventetiden.

Velge riktig bibliotek for prosjektet ditt

Basert på dette dypdykket, her er våre handlingsrettede anbefalinger for utviklere rundt om i verden:

Bruk `httpx` hvis...

Du starter et nytt Python-prosjekt i 2023 eller senere. Dens doble synkron/asynkron-natur gjør det til det mest allsidige og fremtidssikre alternativet. Selv om du bare trenger synkrone forespørsler i dag, betyr bruk av `httpx` at du er klar for en sømløs overgang til async dersom applikasjonens behov utvikler seg. Det er det klare valget for ethvert prosjekt som involverer moderne webrammeverk eller krever høye nivåer av samtidighet.

Bruk `requests` hvis...

Du jobber med en eldre kodebase som allerede bruker `requests` i stor grad. Kostnaden for migrering er kanskje ikke verdt fordelen hvis applikasjonen er stabil og ikke har noen samtidige krav. Det er også fortsatt et perfekt fint valg for enkle, engangsskript der overheaden ved å sette opp en asynkron hendelsessløyfe er unødvendig og lesbarhet er viktigst.

Bruk `urllib3` hvis...

Du er en bibliotekforfatter og trenger å sende HTTP-forespørsler med minimale avhengigheter og maksimal kontroll. Ved å stole på `urllib3` unngår du å påtvinge enten `requests` eller `httpx` på brukerne dine. Du bør også strekke deg etter det hvis du har svært spesifikke, lavnivåkrav for tilkoblings- eller TLS-administrasjon som biblioteker på høyere nivå ikke eksponerer.

Konklusjon

Python HTTP-klientlandskapet tilbyr en klar evolusjonær vei. `urllib3` gir den kraftige, bunnsolide motoren som underbygger økosystemet. `requests` bygget på den motoren for å skape et API som er så intuitivt og elsket at det ble en global standard, og demokratiserte webadgangen for en generasjon Python-programmerere. Nå står `httpx` som den moderne etterfølgeren, og beholder den strålende brukervennligheten til `requests` samtidig som den integrerer de kritiske funksjonene som trengs for neste generasjon programvare: asynkrone operasjoner og moderne nettverksprotokoller.

For utviklere i dag er valget klarere enn noen gang. Mens `requests` forblir et pålitelig verktøy for synkrone oppgaver, er `httpx` det fremoverlente valget for praktisk talt all ny utvikling. Ved å forstå styrkene til hvert bibliotek kan du trygt velge det riktige verktøyet for jobben, og sikre at applikasjonene dine er robuste, ytelsesdyktige og klare for fremtiden.