Python HTTP-klienter avslöjade: En djupdykning i Requests, httpx och urllib3

I en modern mjukvaruutvecklingsvärld är kommunikation A och O. Applikationer existerar sällan isolerade; de pratar med databaser, tredjepartstjänster och andra mikrotjänster, främst via API:er över Hypertext Transfer Protocol (HTTP). För Python-utvecklare är det en grundläggande uppgift att göra dessa HTTP-förfrågningar, och biblioteket du väljer för detta jobb kan påverka din produktivitet, applikationsprestanda och kodunderhåll avsevärt.

Python-ekosystemet erbjuder ett rikt urval av verktyg för detta ändamål, men tre namn sticker konsekvent ut: urllib3, den robusta grunden; Requests, den universellt älskade standarden; och httpx, den moderna, async-kapabla utmanaren. Att välja mellan dem handlar inte om att hitta det enda "bästa" biblioteket, utan snarare om att förstå deras unika styrkor och välja rätt verktyg för dina specifika behov. Den här guiden ger en djupgående, professionell jämförelse för att hjälpa dig att fatta det välgrundade beslutet.

Förstå grunden: Vad är en HTTP-klient?

I sin kärna är en HTTP-klient en programvara som är utformad för att skicka HTTP-förfrågningar till en server och bearbeta HTTP-svaren den tar emot. Denna enkla definition döljer en hel del komplexitet. Ett robust HTTP-klientbibliotek hanterar många lågnivådetaljer, inklusive:

• Hantera nätverkssockets och -anslutningar.
• Formatera HTTP-förfrågningar korrekt med rubriker, brödtexter och metoder (GET, POST, PUT, etc.).
• Hantera omdirigeringar och tidsgränser.
• Hantera cookies och sessioner för tillståndskänslig kommunikation.
• Hantera olika innehållskodningar (som JSON eller formulärdata).
• Hantera SSL/TLS för säkra HTTPS-anslutningar.
• Återanvända anslutningar för bättre prestanda (anslutningspool).

Även om Pythons standardbibliotek innehåller moduler som urllib.request, anses de ofta vara för lågnivå och besvärliga för vardagsbruk. Detta har lett till utvecklingen av kraftfullare, användarvänliga tredjepartsbibliotek som abstraherar bort denna komplexitet, vilket gör att utvecklare kan fokusera på sin applikationslogik.

Den klassiska mästaren: urllib3

Innan vi diskuterar de mer högnivåbiblioteken är det viktigt att förstå urllib3. Det är ett av de mest nedladdade paketen på PyPI, inte för att de flesta utvecklare använder det direkt, utan för att det är den kraftfulla, pålitliga motor som driver otaliga andra högnivåbibliotek, särskilt Requests.

Vad är urllib3?

urllib3 är en kraftfull, sanity-fokuserad HTTP-klient för Python. Dess primära fokus ligger på att tillhandahålla en pålitlig och effektiv grund för HTTP-kommunikation. Den är inte utformad med samma betoning på API-elegans som Requests, utan snarare på korrekthet, prestanda och granulär kontroll.

Viktiga funktioner och styrkor

• Anslutningspool: Detta är förmodligen dess viktigaste funktion. urllib3 hanterar pooler av anslutningar. När du gör en förfrågan till en värd du har kontaktat tidigare, återanvänder den en befintlig anslutning istället för att upprätta en ny. Detta minskar drastiskt latensen för efterföljande förfrågningar, eftersom overheaden för TCP- och TLS-handskakningarna undviks.
• Trådsäkerhet: En enda PoolManager-instans kan delas mellan flera trådar, vilket gör det till ett robust val för applikationer med flera trådar.
• Robust felhantering och återförsök: Den tillhandahåller sofistikerade mekanismer för att försöka igen misslyckade förfrågningar, komplett med konfigurerbara backoff-strategier, vilket är avgörande för att bygga motståndskraftiga applikationer som kommunicerar med potentiellt opålitliga tjänster.
• Granulär kontroll: Den exponerar en mängd konfigurationsalternativ, vilket gör att utvecklare kan finjustera tidsgränser, TLS-verifiering, proxyinställningar och mer.
• Filuppladdningar: Den har utmärkt stöd för multipart form-data-kodning, vilket gör det enkelt att ladda upp filer effektivt.

Kodexempel: Göra en GET-förfrågan

Att använda urllib3 är mer verbose än dess högnivåmotsvarigheter, men det är fortfarande enkelt. Du interagerar vanligtvis med en PoolManager-instans.

            
import urllib3
import json

# Det rekommenderas att skapa en enda PoolManager-instans och återanvända den
http = urllib3.PoolManager()

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

# Gör förfrågan
# Obs: Förfrågningsmetoden skickas som en sträng ('GET')
# Svarsobjektet är en HTTPResponse-instans
response = http.request("GET", url, headers={"User-Agent": "My-Urllib3-App/1.0"})

# Kontrollera svarsstatusen
if response.status == 200:
    # Data returneras som ett bytesobjekt och måste avkodas
    data_bytes = response.data
    data_str = data_bytes.decode("utf-8")
    
    # Parsa JSON manuellt
    user_data = json.loads(data_str)
    
    print(f"Användarnamn: {user_data['name']}")
    print(f"Offentliga Repos: {user_data['public_repos']}")
else:
    print(f"Fel: Mottagen statuskod {response.status}")

# Anslutningen släpps automatiskt tillbaka till poolen

            

              
                Copy
              
            
          

När du ska använda urllib3

• När du bygger ett bibliotek eller ramverk som behöver göra HTTP-förfrågningar och du vill hantera beroenden noggrant.
• När du behöver högsta möjliga prestanda och kontroll över anslutningshantering och logik för återförsök.
• I äldre system eller begränsade miljöer där du behöver förlita dig på ett bibliotek som ofta säljs (ingår) i andra stora paket.

Domen över urllib3

Fördelar: Mycket prestandastark, trådsäker, robust och erbjuder djup kontroll över förfrågningslivscykeln.
Nackdelar: API:et är verbose och mindre intuitivt. Det kräver manuellt arbete för vanliga uppgifter som JSON-avkodning och kodning av förfrågningsparametrar.

Folkets val: requests - "HTTP för människor"

I över ett decennium har requests varit de facto-standarden för att göra HTTP-förfrågningar i Python. Dess berömda tagline, "HTTP för människor", inkapslar perfekt dess designfilosofi. Det ger ett vackert, enkelt och elegant API som döljer den underliggande komplexiteten som hanteras av urllib3.

Vad är requests?

requests är ett högnivå-HTTP-bibliotek som fokuserar på utvecklarupplevelse och användarvänlighet. Det omsluter kraften i urllib3 i ett intuitivt gränssnitt, vilket gör vanliga uppgifter otroligt enkla samtidigt som det fortfarande ger tillgång till kraftfulla funktioner när det behövs.

Viktiga funktioner och styrkor

• Enkelt, elegant API: API:et är ett nöje att arbeta med. Att göra en GET-förfrågan är en enda, läsbar kodrad.
• Sessionsobjekt: Sessionsobjekt är en hörnstensfunktion. De bevarar parametrar över förfrågningar, hanterar cookies automatiskt och, viktigast av allt, använder urllib3:s anslutningspool under huven. Att använda en Session är det rekommenderade sättet att uppnå hög prestanda med requests.
• Inbyggd JSON-avkodning: Att interagera med JSON API:er är trivialt. Svarsobjektet har en .json()-metod som automatiskt avkodar svarskroppen och returnerar en Python-ordbok eller -lista.
• Automatisk innehållskomprimering: Det hanterar transparent komprimerad svarsdata (gzip, deflate), så du behöver inte tänka på det.
• Graceful hantering av komplex data: Att skicka formulärdata eller JSON-nyttolaster är lika enkelt som att skicka en ordlista till parametern data eller json.
• Internationella domäner och URL:er: Utmärkt, out-of-the-box-stöd för ett globalt webben.

Kodexempel: Göra en GET-förfrågan och hantera JSON

Jämför enkelheten i detta exempel med urllib3-versionen. Lägg märke till bristen på manuell avkodning eller JSON-parsing.

            
import requests

# Den rekommenderade metoden för flera förfrågningar till samma värd
with requests.Session() as session:
    session.headers.update({"User-Agent": "My-Requests-App/1.0"})

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

    try:
        # Att göra förfrågan är ett enda funktionsanrop
        response = session.get(url)
        
        # Höj ett undantag för dåliga statuskoder (4xx eller 5xx)
        response.raise_for_status()
        
        # .json()-metoden hanterar avkodning och parsing
        user_data = response.json()
        
        print(f"Användarnamn: {user_data['name']}")
        print(f"Offentliga Repos: {user_data['public_repos']}")

    except requests.exceptions.RequestException as e:
        print(f"Ett fel inträffade: {e}")


            

              
                Copy
              
            
          

När du ska använda requests

• För de allra flesta synkrona HTTP-uppgifter i applikationer, skript och datavetenskapsprojekt.
• När du interagerar med REST API:er.
• För snabb prototyputveckling och byggande av interna verktyg.
• När ditt primära mål är kodläsbarhet och utvecklingshastighet för synkron nätverks-I/O.

Begränsningar att överväga

Den största begränsningen med requests i modern tid är att dess API är strikt synkront. Det blockerar tills ett svar tas emot. Detta gör det olämpligt för applikationer med hög samtidighet som bygger på asynkrona ramverk som asyncio, FastAPI eller Starlette. Även om du kan använda det i en trådpool är denna metod mindre effektiv än inbyggd async I/O för att hantera tusentals samtidiga anslutningar.

Domen över requests

Fördelar: Otroligt lätt att använda, mycket läsbar, rik funktionsuppsättning, massiv gemenskap och utmärkt dokumentation.
Nackdelar: Endast synkron. Detta är en betydande nackdel för moderna, högpresterande, I/O-bundna applikationer.

Den moderna utmanaren: httpx - Den async-redo efterföljaren

httpx är en modern, fullfjädrad HTTP-klient som dök upp för att åtgärda begränsningarna i requests, främst dess brist på asynkront stöd. Den är utformad för att vara en nästa generations klient, som omfamnar moderna Python-funktioner och webbprotokoll samtidigt som den erbjuder ett välbekant API för dem som kommer från requests.

Vad är httpx?

httpx är en mångsidig HTTP-klient för Python som tillhandahåller både ett synkront och ett asynkront API. Dess killerfunktion är dess förstklassiga stöd för async/await-syntax. Dessutom ger den stöd för moderna webbprotokoll som HTTP/2 och HTTP/3, vilket kan erbjuda betydande prestandaförbättringar.

Viktiga funktioner och styrkor

• Synkron och async-stöd: Detta är dess definierande funktion. Du kan använda samma bibliotek och ett mycket liknande API för både traditionella synkrona skript och högpresterande asynkrona applikationer. Denna förenkling förenklar beroendehanteringen och minskar inlärningskurvan.
• HTTP/2- och HTTP/3-stöd: Till skillnad från requests kan httpx tala HTTP/2. Detta protokoll tillåter multiplexering – att skicka flera förfrågningar och svar över en enda anslutning samtidigt – vilket dramatiskt kan påskynda kommunikationen med moderna servrar som stöder det.
• Ett requests-kompatibelt API: API:et var medvetet utformat för att vara en drop-in-ersättning för requests i många fall. Funktioner som httpx.get() och objekt som httpx.Client() (motsvarigheten till requests.Session()) kommer att kännas omedelbart igen.
• Utökningsbart transport-API: Det har ett rent, väldefinierat transport-API, vilket gör det lättare att skriva anpassade adaptrar för saker som mocking, cachning eller anpassade nätverksprotokoll.

Kodexempel: Synkron, Async och klienter

Först ett synkront exempel. Lägg märke till hur det är nästan identiskt med requests-koden.

            
# Synkron httpx-kod
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) Användarnamn: {user_data['name']}")
        print(f"(Sync) Offentliga Repos: {user_data['public_repos']}")

    except httpx.RequestError as e:
        print(f"Ett fel inträffade: {e}")

            

              
                Copy
              
            
          

Nu den asynkrona versionen. Strukturen är densamma, men den utnyttjar async/await för att utföra icke-blockerande I/O.

            
# Asynkron httpx-kod
import httpx
import asyncio

async def fetch_github_user():
    url = "https://api.github.com/users/python-httpx"
    
    # Använd AsyncClient för async-åtgärder
    async with httpx.AsyncClient(headers={"User-Agent": "My-HTTPX-App/1.0"}) as client:
        try:
            # Nyckelordet 'await' pausar exekveringen tills nätverksanropet är klart
            response = await client.get(url)
            response.raise_for_status()
            user_data = response.json()
            
            print(f"(Async) Användarnamn: {user_data['name']}")
            print(f"(Async) Offentliga Repos: {user_data['public_repos']}")

        except httpx.RequestError as e:
            print(f"Ett fel inträffade: {e}")

# Kör den async-funktionen
asyncio.run(fetch_github_user())

            

              
                Copy
              
            
          

När du ska använda httpx

• För alla nya projekt som startar idag. Dess sync/async-dualitet gör det till ett framtidssäkert val.
• När du bygger applikationer med async-ramverk som FastAPI, Starlette, Sanic eller Django 3+.
• När du behöver göra ett stort antal samtidiga I/O-bundna förfrågningar (t.ex. anropa tusentals API:er).
• När du behöver kommunicera med servrar som utnyttjar HTTP/2 för prestanda.

Domen över httpx

Fördelar: Erbjuder både synkrona och asynkrona API:er, stöder HTTP/2, har en modern och ren design och ger ett välbekant API för requests-användare.
Nackdelar: Som ett yngre projekt är dess ekosystem av tredjepartsplugins inte lika stort som requests, även om det växer snabbt.

Funktionsjämförelse: En snabb överblick

Den här sammanfattningen ger en snabb referens för de viktigaste skillnaderna mellan de tre biblioteken.

Funktion: Högnivå, användarvänligt API

• urllib3: Nej. Lågnivå och verbose.
• requests: Ja. Detta är dess primära styrka.
• httpx: Ja. Utformad för att vara bekant för `requests`-användare.

Funktion: Synkront API

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

Funktion: Asynkront API (async/await)

• urllib3: Nej.
• requests: Nej.
• httpx: Ja. Detta är dess viktigaste differentierare.

Funktion: HTTP/2-stöd

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

Funktion: Anslutningspool

• urllib3: Ja. En kärnfunktion.
• requests: Ja (via `Session`-objekt).
• httpx: Ja (via `Client`- och `AsyncClient`-objekt).

Funktion: Inbyggd JSON-avkodning

• urllib3: Nej. Kräver manuell avkodning och parsing.
• requests: Ja (via response.json()).
• httpx: Ja (via response.json()).

Prestandaöverväganden

När man diskuterar prestanda är sammanhanget allt. För en enda, enkel förfrågan kommer prestandaskillnaden mellan dessa tre bibliotek att vara försumbar och sannolikt förloras i nätverkslatens.

Där prestandaskillnader verkligen uppstår är vid hantering av samtidighet:

• `requests` i en miljö med flera trådar: Detta är det traditionella sättet att uppnå samtidighet med `requests`. Det fungerar, men trådar har en högre minnesoverhead och kan drabbas av kostnader för kontextväxling, särskilt när antalet samtidiga uppgifter växer till hundratals eller tusentals.
• `httpx` med `asyncio`: För I/O-bundna uppgifter som att göra API-anrop är `asyncio` mycket mer effektivt. Den använder en enda tråd och en händelseloop för att hantera tusentals samtidiga anslutningar med minimal overhead. Om din applikation behöver fråga hundratals mikrotjänster samtidigt kommer `httpx` att överträffa en trådad `requests`-implementering massivt.

Dessutom kan `httpx`:s stöd för HTTP/2 ge en ytterligare prestandaökning vid kommunikation med en server som också stöder det, eftersom det tillåter att flera förfrågningar skickas över samma TCP-anslutning utan att vänta på svar, vilket minskar latensen.

Välja rätt bibliotek för ditt projekt

Baserat på denna djupdykning är här våra handlingsbara rekommendationer för utvecklare runt om i världen:

Använd `httpx` om...

Du startar ett nytt Python-projekt 2023 eller senare. Dess dubbla sync/async-natur gör det till det mest mångsidiga och framtidssäkra alternativet. Även om du bara behöver synkrona förfrågningar idag, innebär användning av `httpx` att du är redo för en sömlös övergång till async om din applikations behov utvecklas. Det är det självklara valet för alla projekt som involverar moderna webbramverk eller kräver höga nivåer av samtidighet.

Använd `requests` om...

Du arbetar med en äldre kodbas som redan använder `requests` i stor utsträckning. Kostnaden för migrering kanske inte är värd fördelen om applikationen är stabil och inte har några krav på samtidighet. Det är också fortfarande ett perfekt bra val för enkla engångsskript där overheaden för att sätta upp en async-händelseloop är onödig och läsbarhet är av största vikt.

Använd `urllib3` om...

Du är en biblioteksförfattare och behöver göra HTTP-förfrågningar med minimala beroenden och maximal kontroll. Genom att vara beroende av `urllib3` undviker du att påtvinga antingen `requests` eller `httpx` på dina användare. Du bör också sträcka dig efter det om du har mycket specifika, lågnivåkrav för anslutnings- eller TLS-hantering som högnivåbibliotek inte exponerar.

Slutsats

Python HTTP-klientlandskapet erbjuder en tydlig evolutionär väg. `urllib3` tillhandahåller den kraftfulla, bergfasta motor som ligger till grund för ekosystemet. `requests` byggde på den motorn för att skapa ett API som är så intuitivt och älskat att det blev en global standard och demokratiserade webbåtkomst för en generation Python-programmerare. Nu står `httpx` som den moderna efterträdaren, som behåller den briljanta användbarheten hos `requests` samtidigt som den integrerar de kritiska funktioner som behövs för nästa generations programvara: asynkrona operationer och moderna nätverksprotokoll.

För utvecklare idag är valet tydligare än någonsin. Även om `requests` förblir ett pålitligt verktyg för synkrona uppgifter, är `httpx` det framåtblickande valet för praktiskt taget all ny utveckling. Genom att förstå styrkorna i varje bibliotek kan du tryggt välja rätt verktyg för jobbet, vilket säkerställer att dina applikationer är robusta, prestandastarka och redo för framtiden.