Python 的标准库 urllib 提供了大部分 HTTP 功能，但使用起来较繁琐。通常，我们会使用另外一个优秀的第三方库：Requests，它的标语是：Requests: HTTP for Humans。

Requests 提供了很多功能特性，几乎涵盖了当今 Web 服务的需求，比如：

• 浏览器式的 SSL 验证
• 身份认证
• Keep-Alive & 连接池
• 带持久 Cookie 的会话
• 流下载
• 文件分块上传

下面，我们将从以下几个方面介绍 Requests 库：

• HTTP 请求
• HTTP 响应
• cookie
• 会话对象
• 代理
• 身份认证

HTTP 请求

我们知道，一个 HTTP 请求由三部分构成：

• 请求行：包含请求方法（比如 GET, POST）、请求地址和 HTTP 协议版本
• 请求头：包含一系列的键值对
• 请求正文（可选）

如图所示：

Requests 提供了几乎所有 HTTP 动词的功能：GET、OPTIONS、HEAD、POST、PUT、PATCH、DELETE，另外，它提供了 headers 参数让我们根据需求定制请求头。

使用 Requests 发送一个请求很方便，比如：

import requests
r = requests.get("http://httpbin.org/get")
r = requests.post("http://httpbin.org/post")
r = requests.put("http://httpbin.org/put")
r = requests.delete("http://httpbin.org/delete")
r = requests.head("http://httpbin.org/get")
r = requests.options("http://httpbin.org/get")

下面，我们重点讲一下 GET 请求，POST 请求和定制请求头。

GET 请求

使用 Requests 发送 GET 请求非常简单，如下：

import requests
r = requests.get("http://httpbin.org/get")

在有些情况下，URL 会带参数，比如 https://segmentfault.com/blogs?page=2，这个 URL 有一个参数 page，值为 2。Requests 提供了 params 关键字参数，允许我们以一个字典来提供这些参数，比如：

import requests
payload = {'page': '1', 'per_page': '10'}
r = requests.get("http://httpbin.org/get", params=payload)

通过打印该 URL，我们可以看到 URL 已被正确编码：

>>> print r.url
http://httpbin.org/get?per_page=10&page=1

需要注意的是字典里值为 None 的键不会被添加到 URL 的查询字符串中。

POST 请求

使用 Requests 发送 POST 请求也很简单，如下：

import requests
r = requests.post("http://httpbin.org/post")

通常，我们在发送 POST 请求时还会附上数据，比如发送编码为表单形式的数据或编码为 JSON 形式的数据，这时，我们可以使用 Requests 提供的 data 参数。

• 发送编码为表单形式的数据

通过给 data 参数传递一个 dict，我们的数据字典在发出请求时会被自动编码为表单形式，比如：

import requests
payload = {'page': 1, 'per_page': 10}
r = requests.post("http://httpbin.org/post", data=payload)

看看返回的内容（省略了部分数据）：

>>> print r.text
{
  ...
  "form": {
    "page": "1", 
    "per_page": "10"
  }, 
  ...
}

• 发送编码为 JSON 形式的数据

如果给 data 参数传递一个 string，我们的数据会被直接发布出去，比如：

import json
import requests
payload = {'page': 1, 'per_page': 10}
r = requests.post("http://httpbin.org/post", data=json.dumps(payload))

看看返回：

>>> print r.text
{
  "args": {}, 
  "data": "{"per_page": 10, "page": 1}", 
  "files": {}, 
  "form": {}, 
  "headers": {
    "Accept": "*/*", 
    "Accept-Encoding": "gzip, deflate", 
    "Content-Length": "27", 
    "Host": "httpbin.org", 
    "User-Agent": "python-requests/2.9.1"
  }, 
  "json": {
    "page": 1, 
    "per_page": 10
  }, 
  "origin": "13.75.42.240", 
  "url": "http://httpbin.org/post"
}

在上面，我们自行对 dict 进行了编码，这种方式等价于使用 json 参数，而给它传递 dict，如下：

import requests
payload = {'page': 1, 'per_page': 10}
r = requests.post("http://httpbin.org/post", json=payload)

这种做法跟上面的做法是等价的，数据在发出时会被自动编码。

请求头

有时，我们需要为请求添加 HTTP 头部，我们可以通过传递一个 dict 给 headers 参数来实现。比如：

import requests
url = 'http://httpbin.org/post'
payload = {'page': 1, 'per_page': 10}
headers = {'User-Agent': 'Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows NT)'}
r = requests.post("http://httpbin.org/post", json=payload, headers=headers)

发送到服务器的请求的头部可以通过 r.request.headers 访问：

>>> print r.request.headers
{'Content-Length': '27', 'Accept-Encoding': 'gzip, deflate', 'Accept': '*/*', 'User-Agent': 'Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows NT)', 'Connection': 'keep-alive', 'Content-Type': 'application/json'}

服务器返回给我们的响应头部信息可以通过 r.headers 访问：

>>> print r.headers
{'Content-Length': '462', 'Server': 'nginx', 'Connection': 'close', 'Access-Control-Allow-Credentials': 'true', 'Date': 'Mon, 05 Dec 2016 15:41:05 GMT', 'Access-Control-Allow-Origin': '*', 'Content-Type': 'application/json'}

HTTP 响应

HTTP 响应与 HTTP 请求相似，由三部分组成：

• 状态行：包含 HTTP 协议版本、状态码和状态描述，以空格分隔
• 响应头：包含一系列的键值对
• 响应正文

如图所示：

当我们使用 requests.* 发送请求时，Requests 做了两件事：

• 构建一个 Request 对象，该对象会根据请求方法或相关参数发起 HTTP 请求
• 一旦服务器返回响应，就会产生一个 Response 对象，该响应对象包含服务器返回的所有信息，也包含你原来创建的 Request 对象

对于响应状态码，我们可以访问响应对象的 status_code 属性：

import requests
r = requests.get("http://httpbin.org/get")
print r.status_code
# 输出
200

对于响应正文，我们可以通过多种方式读取，比如：

• 普通响应，使用 r.text 获取
• JSON 响应，使用 r.json() 获取
• 二进制响应，使用 r.content 获取
• 原始响应，使用 r.raw 获取

普通响应

我们可以使用 r.text 来读取 unicode 形式的响应，看看例子：

import requests
r = requests.get("https://github.com/timeline.json")
print r.text
print r.encoding
# 输出
{"message":"Hello there, wayfaring stranger. If you’re reading this then you probably didn’t see our blog post a couple of years back announcing that this API would go away: http://git.io/17AROg Fear not, you should be able to get what you need from the shiny new Events API instead.","documentation_url":"https://developer.github.com/v3/activity/events/#list-public-events"}
utf-8

Requests 会自动解码来自服务器的内容，大多数 unicode 字符集都能被正确解码。

JSON 响应

对于 JSON 响应的内容，我们可以使用 json() 方法把返回的数据解析成 Python 对象。

看看例子：

import requests
r = requests.get("https://github.com/timeline.json")
if r.status_code == 200:
    print r.headers.get('content-type')
    print r.json()
# 输出
application/json; charset=utf-8
{u'documentation_url': u'https://developer.github.com/v3/activity/events/#list-public-events', u'message': u'Hello there, wayfaring stranger. If youu2019re reading this then you probably didnu2019t see our blog post a couple of years back announcing that this API would go away: http://git.io/17AROg Fear not, you should be able to get what you need from the shiny new Events API instead.'}

如果 JSON 解码失败，r.json() 就会抛出异常，比如：

import requests
r = requests.get("https://www.baidu.com")
if r.status_code == 200:
    print r.headers.get('content-type')
    print r.json()
# 输出
text/html
---------------------------------------------------------------------------
ValueError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-3-9216431f0e2d> in <module>()
      1 if r.status_code == 200:
      2     print r.headers.get('content-type')
----> 3     print r.json()
      4
....
....
ValueError: No JSON object could be decoded

二进制响应

我们也可以以字节的方式访问响应正文，访问 content 属性可以获取二进制数据，比如用返回的二进制数据创建一张图片：

import requests
url = 'https://github.com/reactjs/redux/blob/master/logo/logo.png?raw=true'
r = requests.get(url)
image_data = r.content   # 获取二进制数据
with open('/Users/Ethan/Downloads/redux.png', 'wb') as fout:
    fout.write(image_data)

原始响应

在少数情况下，我们可能想获取来自服务器的原始套接字响应，这可以通过访问响应对象的 raw 属性来实现，但要确保在初始请求中设置了 stream=True，比如：

import requests
url = 'https://github.com/reactjs/redux/blob/master/logo/logo.png?raw=true'
r = requests.get(url, stream=True)
print r.raw
r.raw.read(10)
# 输出
<requests.packages.urllib3.response.HTTPResponse object at 0x1113b0a90>
'x89PNGrnx1anx00x00'

重定向

默认情况下，除了 HEAD，Requests 会自动处理所有重定向。我们可以使用响应对象的 history 属性来追踪重定向，Response.history 是一个 Response 对象的列表，这个对象列表按照从最老到最近的请求进行排序。

比如，点击某些网站的链接，它会将页面重定向到其他网站：

>>> import requests
>>> headers = {'User-Agent': 'Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows NT)'}
>>> r = requests.get('https://toutiao.io/k/c32y51', headers=headers)
>>> r.status_code
200
>>> r.url   # 发生了重定向，响应对象的 url，跟请求对象不一样
u'http://www.jianshu.com/p/490441391db6?hmsr=toutiao.io&utm_medium=toutiao.io&utm_source=toutiao.io'
>>> r.history
[<Response [302]>]
>>> r.history[0].text
u'<html><body>You are being <a href="http://www.jianshu.com/p/490441391db6?hmsr=toutiao.io&amp;utm_medium=toutiao.io&amp;utm_source=toutiao.io">redirected</a>.</body></html>'

可以看到，我们访问网址 https://toutiao.io/k/c32y51 被重定向到了下面的链接：

http://www.jianshu.com/p/490441391db6?hmsr=toutiao.io&utm_medium=toutiao.io&utm_source=toutiao.io'

我们还看到 r.history 包含了一个 Response 对象列表，我们可以用它来追踪重定向。

如果请求方法是 GET、POST、PUT、OPTIONS、PATCH 或 DELETE，我们可以通过 all_redirects 参数禁止重定向：

>>> import requests
>>> headers = {'User-Agent': 'Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows NT)'}
>>> r = requests.get('https://toutiao.io/k/c32y51', headers=headers, allow_redirects=False)
>>> r.url    # 禁止重定向，响应对象的 url 跟请求对象一致
u'https://toutiao.io/k/c32y51'
>>> r.history
[]
>>> r.text
u'<html><body>You are being <a href="http://www.jianshu.com/p/490441391db6?hmsr=toutiao.io&amp;utm_medium=toutiao.io&amp;utm_source=toutiao.io">redirected</a>.</body></html>'

Cookie

• 如果某个响应包含一些 cookie，我们可以直接访问它们，比如：

>>> import requests
>>> url = 'http://exmaple.com/some/cookie/setting/url'
>>> r = requests.get(url)
>>> r.cookies['some_key']
'some_value'

• 发送 cookies 到服务器，可以使用 cookies 参数：

>>> import requests
>>> url = 'http://httpbin.org/cookies'
>>> cookies = dict(key1='value1')
>>> r = requests.get(url, cookies=cookies)
>>> r.text
u'{n  "cookies": {n    "key1": "value1"n  }n}n'
>>> print r.text
{
  "cookies": {
    "key1": "value1"
  }
}

会话对象

我们知道，HTTP 协议是无状态的，这意味着每个请求都是独立的，如果后续的处理需要用到前面的信息，则数据需要重传，为了解决这个问题，我们可以使用 Cookie 或 Session 来存储某些特定的信息，比如用户名、密码等，这样，当用户在不同 Web 页面跳转或再次登录网站时，就不用重新输入用户名和密码（当然，如果 Cookie 被删除和 Session 过期则需要重新输入）。

Requests 提供了会话对象让我们能够跨请求保持某些参数，也可以在同一个 Session 实例发出的所有请求之间保持 Cookie。

下面，我们看看会话对象的使用。

下面是一个跨请求保持 Cookie 的例子：

>>> import requests
>>> s = requests.Session()
>>> s.get('http://httpbin.org/cookies/set/sessioncookie/123456789')
<Response [200]>
>>> r = s.get("http://httpbin.org/cookies")
>>> print r.text
{
  "cookies": {
    "sessioncookie": "123456789"
  }
}

会话还可用来为请求方法提供缺省数据，通过设置会话对象的属性来实现：

import requests
s = requests.Session()
s.auth = ('user', 'pass')
s.headers.update({'x-test': 'true'})
# x-test 和 x-test2 都会被发送
s.get('http://httpbin.org/headers', headers={'x-test2': 'true'})

代理

Requests 支持基本的 HTTP 代理 和 SOCKS 代理（2.10.0 新增功能）。

HTTP 代理

如果需要使用 HTTP 代理，我们可以为任意请求方法提供 proxies 参数，如下：

import requests
proxies = {
  "http": "http://10.10.1.10:3128",
  "https": "http://10.10.1.10:1080",
}
requests.get("http://example.org", proxies=proxies)

我们也可以通过设置环境变量 HTTP_PROXY 和 HTTPS_PROXY 来配置代理：

$ export HTTP_PROXY="http://10.10.1.10:3128"
$ export HTTPS_PROXY="http://10.10.1.10:1080"
$ python
>>> import requests
>>> requests.get("http://example.org")

SOCKS 代理

Requests 自 2.10.0 版起，开始支持 SOCKS 协议的代理，如果要使用，我们还需安装一个第三方库：

$ pip install requests[socks]

SOCKS 代理的使用和 HTTP 代理类似：

import requests
proxies = {
  "http": "socks5://user:pass@host:port",
  "https": "socks5://user:pass@host:port",
}
requests.get("http://example.org", proxies=proxies)

身份认证

大部分 Web 服务都需要身份认证，并且有多种不同的认证类型，比如：

• 基本身份认证
• 摘要式身份认证
• OAuth 认证

下面介绍一下基本身份认证和 OAuth 认证。

基本身份认证

基本身份认证（HTTP Basic Auth）是最简单的一种身份认证，一般需要身份认证的 Web 服务也都接受 HTTP Basic Auth，Requests 提供了非常简单的形式让我们使用 HTTP Basic Auth:

>>> from requests.auth import HTTPBasicAuth
>>> requests.get('https://api.github.com/user', auth=HTTPBasicAuth('user', 'pass'))

由于 HTTP Basic Auth 非常常见，Requests 提供了一种简写的形式：

requests.get('https://api.github.com/user', auth=('user', 'pass'))

OAuth 2 认证

OAuth 是一种常见的 Web API 认证方式，目前的版本是 2.0。Requests 并不直接支持 OAuth 认证，而是要配合另外一个库一起使用，该库是 requests-oauthlib。

下面以 GitHub 为例，介绍一下 OAuth 2 认证。

>>> # Credentials you get from registering a new application
>>> client_id = '<the id you get from github>'
>>> client_secret = '<the secret you get from github>'
>>> # OAuth endpoints given in the GitHub API documentation
>>> authorization_base_url = 'https://github.com/login/oauth/authorize'
>>> token_url = 'https://github.com/login/oauth/access_token'
>>> from requests_oauthlib import OAuth2Session
>>> github = OAuth2Session(client_id)
>>> # Redirect user to GitHub for authorization
>>> authorization_url, state = github.authorization_url(authorization_base_url)
>>> print 'Please go here and authorize,', authorization_url
>>> # Get the authorization verifier code from the callback url
>>> redirect_response = raw_input('Paste the full redirect URL here:')
>>> # Fetch the access token
>>> github.fetch_token(token_url, client_secret=client_secret,
>>>         authorization_response=redirect_response)
>>> # Fetch a protected resource, i.e. user profile
>>> r = github.get('https://api.github.com/user')
>>> print r.content

更多关于 OAuth 工作流程的信息，可以参考 OAuth 官方网站，关于 requests-oauthlib 库的使用，可以参考官方文档。

小结

• 任何时候调用 requests.*() 你都在做两件主要的事情。其一，你在构建一个 Request 对象， 该对象将被发送到某个服务器请求或查询一些资源。其二，一旦 requests 得到一个从 服务器返回的响应就会产生一个 Response 对象。该响应对象包含服务器返回的所有信息，也包含你原来创建的 Request 对象。

参考资料

• Requests: Requests 2.10.0 文档
• 如何理解HTTP协议的 “无连接，无状态” 特点？
• 理解OAuth 2.0 - 阮一峰的网络日志
• 作为客户端与HTTP服务交互 — python3-cookbook 2.0.0 文档