【 ⑦】urllib库的基本使用

1 什么是urllib

urllib是Python标准库中的一个模块，用于处理URL（Uniform Resource Locator）相关的操作。它提供了一系列函数和类，方便开发人员在Python程序中进行URL请求、数据获取、参数编码等操作。

urllib库包含四个子模块：urllib.request、urllib.parse、urllib.error和urllib.robotparser。

通过urllib库，开发人员可以实现从网络上获取数据、发送HTTP请求、处理URL等功能。它是进行Web开发和网络爬虫编程时常用的工具之一，为Python程序提供了方便和灵活性。

2 urllib.request模块

urllib.request模块是urllib库中的一个子模块，用于发送HTTP请求、获取远程数据和处理URL操作。它提供了一系列函数和类来执行这些操作。

基本用法如下：

• 导入

由于这个库是python自带的，所以不需要pip install

import urllib.request

• 发送GET请求

在上一篇文章中（ 【Python爬虫开发基础⑥】计算机网络基础（Web和HTTP）），我们已经介绍了HTTP报文格式，并且介绍了请求头中开始行的常用方法，下面的GET和POST请求就是其中的方法。

使用urlopen()函数发送HTTP GET请求，并接收服务器返回的数据。

# 首先定义一个要发送请求的URL
url = 'https://csdn.net'
# 使用urlopen发送get请求
response = urllib.request.urlopen(url）

• 获取服务器响应

上面一步通过response接收了服务器的响应，可以使用.read()方法读取服务器响应的内容，并将其存储在变量中。

content = response.read()

• 处理响应内容

可以对获取到的响应内容进行进一步的处理，例如解码字节流、解析HTML等操作。

# 将获取到的响应解码为utf-8格式
content = content.urldecode('utf-8')

• 发送POST请求

如果需要发送POST请求，可以使用urllib.parse.urlencode()函数编码POST请求的参数，并使用.data属性传递给请求对象

import urllib.parse
data = urllib.parse.urlencode({"key": "value"}).encode()
request = urllib.request.Request(url, data=data, method="POST")  # 创建POST请求对象
response = urllib.request.urlopen(request)  # 发送POST请求并获取响应

• 设置请求头

这一个操作尤为关键，在一般情况下，为了伪装成一个浏览器，需要设置请求时发送的UA。可以通过创建Request对象，并设置请求头信息来发送定制化的请求，例如User-Agent、Referer等。

headers = {"User-Agent": "Mozilla/5.0"}
request = urllib.request.Request(url, headers=headers)
response = urllib.request.urlopen(request)

3 urllib.parse模块

urllib.parse 模块是 Python 标准库中的一部分，用于解析和操作 URL。它提供了一组函数，可以将 URL 拆分为各个组成部分，或者将各个组成部分合并为完整的 URL。

• 解析 URL

urlparse(url, scheme='', allow_fragments=True)：解析 URL 字符串并返回一个具名元组，包含 URL 的各个组成部分。

from urllib.parse import urlparse
url = 'https://www.example.com/path?query=hello#fragment'
parsed_url = urlparse(url)
print(parsed_url.scheme)       # 输出：https
print(parsed_url.netloc)       # 输出：www.example.com
print(parsed_url.path)         # 输出：/path
print(parsed_url.query)        # 输出：query=hello
print(parsed_url.fragment)     # 输出：fragment

• 构建 URL

urlunparse(parts)：将 URL 的各个部分组合成完整的 URL 字符串。

from urllib.parse import urlunparse
parts = ('https', 'www.example.com', '/path', '', 'query=hello', 'fragment')
url = urlunparse(parts)
print(url)    # 输出：https://www.example.com/path?query=hello#fragment

• 编码和解码 URL 参数

urlencode(query, doseq=False, safe='', encoding=None, errors=None)：将字典或元组列表形式的查询参数编码为 URL 字符串。

parse_qs(qs, keep_blank_values=False, strict_parsing=False, encoding='utf-8', errors='replace', max_num_fields=None)：将 URL 查询字符串解析为字典形式的查询参数。

from urllib.parse import urlencode, parse_qs
params = {'key': 'value', 'foo': ['bar', 'baz']}
encoded_params = urlencode(params)
print(encoded_params)    # 输出：key=value&foo=bar&foo=baz
decoded_params = parse_qs(encoded_params)
print(decoded_params)    # 输出：{'key': ['value'], 'foo': ['bar', 'baz']}

• 编码和解码 URL 特殊字符

quote(string, safe='/', encoding=None, errors=None)：将字符串中的特殊字符进行 URL 编码。

unquote(string, encoding='utf-8', errors='replace')：将 URL 编码的字符串进行解码，恢复特殊字符的原始形式。

from urllib.parse import quote, unquote
string = 'Hello World!@#$'
quoted_string = quote(string)
print(quoted_string)    # 输出：Hello%20World%21%40%23%24
unquoted_string = unquote(quoted_string)
print(unquoted_string)  # 输出：Hello World!@#$

4 urllib.error模块

urllib.error 模块是 Python 标准库中的一部分，用于处理与 urllib 请求和打开 URL 相关的错误。它提供了一些异常类，用于捕获和处理在使用 urllib 过程中可能出现的异常情况。

• 异常类

URLError：用于处理 URL 相关的错误，如无法连接到服务器、网络问题等。

HTTPError：继承自 URLError，用于处理 HTTP 相关的错误，如页面不存在（404）、权限问题等。

• 捕获异常

使用 try-except 结构可以捕获并处理 urllib.error 模块抛出的异常。

from urllib import request, error
url = 'https://www.example.com/404'
try:
    response = request.urlopen(url)
except error.HTTPError as e:
    print(f'HTTP Error: {e.code} - {e.reason}')
except error.URLError as e:
    print(f'URL Error: {e.reason}')

我们尝试打开一个不存在的 URL 'https://www.example.com/404'，如果出现 HTTPError 异常，则打印 HTTP 响应状态码和原因；如果出现 URLError 异常，则打印 URL 错误原因。

• 获取错误信息

URLError 和 HTTPError 异常对象提供了一些属性来获取更详细的错误信息。

from urllib import request, error
url = 'https://www.example.com/404'
try:
    response = request.urlopen(url)
except error.HTTPError as e:
    print(f'HTTP Error: {e.code} - {e.reason}')
    print(e.headers)
except error.URLError as e:
    print(f'URL Error: {e.reason}')

如果捕获到 HTTPError 异常，我们可以通过 e.code 和 e.reason 分别获取响应的状态码和原因字符串，通过 e.headers 获取响应的头部信息。

5 urllib.robotparser 模块

urllib.robotparser 模块是 Python 标准库中的一部分，用于解析和分析 robots.txt 文件。robots.txt 是一个遵循 Robots Exclusion Protocol（机器人排除协议）的文本文件，用于指示网络爬虫哪些页面可以访问，哪些页面需要排除访问。urllib.robotparser 模块提供了一个 RobotFileParser 类，用于解析 robots.txt 文件并提供方法来判断一个 URL 是否允许被爬取。

• 创建 RobotFileParser 对象

使用 RobotFileParser 类的构造函数可以创建一个对象，并使用 set_url() 方法传入 robots.txt 文件的 URL。

from urllib.robotparser import RobotFileParser
url = 'http://www.example.com/robots.txt'
parser = RobotFileParser()
parser.set_url(url)

• 读取和分析 robots.txt 文件

使用 read() 方法从 robots.txt 文件中读取内容，并使用 parse() 方法解析读取的内容。

from urllib.robotparser import RobotFileParser
url = 'http://www.example.com/robots.txt'
parser = RobotFileParser()
parser.set_url(url)
parser.read()
parser.parse()

• 判断 URL 是否允许访问

使用 can_fetch() 方法判断给定的 User-Agent 是否允许访问特定的 URL。

from urllib.robotparser import RobotFileParser
url = 'http://www.example.com/robots.txt'
user_agent = 'MyCrawler'
path = '/path/to/page'
parser = RobotFileParser()
parser.set_url(url)
parser.read()
parser.parse()
if parser.can_fetch(user_agent, path):
    print(f'{user_agent} is allowed to access {path}')
else:
    print(f'{user_agent} is not allowed to access {path}')

首先创建一个 RobotFileParser 对象，并设置 robots.txt 文件的 URL，然后读取和解析该文件。最后，使用 can_fetch() 方法判断给定的 User-Agent 是否允许访问特定的 URL，并进行相应的输出。

通过urllib库，我们可以实现从网络上获取数据、发送HTTP请求、处理URL等功能。它是进行Web开发和网络爬虫编程时常用的工具之一，为Python程序提供了方便和灵活性。