精通 Python aiohttp：逐步教程

aiohttp 就是 Python 中一款优秀的异步 Web 框架，它能够帮助我们构建高效的异步 Web 应用和异步 HTTP 客户端。在本文中，我们将深入探讨 aiohttp 是什么以及如何使用它，通过简单易懂的案例带领你理解异步编程，以及如何处理异步请求和异步 HTTP 客户端。

什么是 aiohttp？

aiohttp 是一个基于异步 I/O 的 Web 框架，专注于提供高性能、低开销的异步 Web  服务。它允许我们同时处理大量并发请求，而不会阻塞程序执行。aiohttp 使用 Python 的 async/await  语法来实现异步编程，这使得编写异步代码更加直观和简洁。

异步编程简介

在传统的同步编程中，每个任务都是按照顺序依次执行的。如果一个任务需要等待一些耗时的操作（如网络请求或文件读取），那么整个程序将会被阻塞，导致其他任务无法执行。而异步编程则可以在等待某些任务的同时，继续执行其他任务，从而充分利用系统资源，提高程序的性能。

在 Python 中，我们可以使用 async/await 来声明异步函数和执行异步操作。异步函数将返回一个协程对象，它可以在事件循环中被调度执行。

1. 协程 (Coroutine)： 协程是一种可以暂停执行并在稍后恢复的函数，它允许我们在函数内部进行状态保存。在异步编程中，协程非常有用，因为它们允许我们在等待I/O操作的同时，执行其他任务。
2. 事件循环 (Event Loop)： 事件循环是异步编程的核心，它是一个循环结构，负责不断地监听并处理事件。在 Python 中，可以使用 asyncio 模块提供的事件循环来驱动异步协程的执行。

aiohttp 框架介绍

官方地址

aiohttp 的官方地址是：https://docs.aiohttp.org/

背景

aiohttp 最初由 Andrew Svetlov 开发，旨在提供一个快速、灵活且易于使用的异步 Web 框架。特点和优势：

• 异步 Web 服务器：aiohttp 可以作为异步 Web 服务器，处理并发请求，支持 WebSocket 和 HTTP/2 协议。
• 异步 HTTP 客户端：aiohttp 提供了一个高性能的异步 HTTP 客户端，用于向其他服务器发出异步请求。
• 轻量级：aiohttp 的设计简单，代码量较少，易于理解和维护。
• 内置WebSocket支持：aiohttp 内置了对 WebSocket 的支持，可以轻松地实现实时双向通信。
• 兼容性：aiohttp 兼容 Python 3.5+ 版本，并且可以与其他异步库和框架无缝集成。

怎么使用 aiohttp？

安装 aiohttp

在开始使用 aiohttp 之前，我们需要先安装它。可以使用 pip 进行安装：

pip install aiohttp

实践案例 - 异步 HTTP 服务器

aiohttp 提供了两个主要模块：aiohttp.web和aiohttp.client。前者用于构建Web应用程序，后者用于创建异步 HTTP 客户端。

首先，我们来看看aiohttp.web模块，它是我们构建 Web 应用程序的关键。以下是一个简单的异步 HTTP 服务器：

import asyncio
from aiohttp import web
async def handle(request):
    return web.Response(text="Hello, aiohttp!")
app = web.Application()
app.router.add_get('/', handle)
# 手动启动事件循环
async def start_app():
    runner = web.AppRunner(app)
    await runner.setup()
    site = web.TCPSite(runner, 'localhost', 8080)
    await site.start()
if __name__ == "__main__":
    loop = asyncio.get_event_loop()
    try:
        loop.run_until_complete(start_app())
        loop.run_forever()
    except KeyboardInterrupt:
        pass
    finally:
        loop.run_until_complete(loop.shutdown_asyncgens())
        loop.close()

在你的 IDE 编辑器中运行上面的代码，你将会看到 aiohttp 服务器已经在本地运行，并监听在默认端口上。当你在浏览器中打开 http://localhost:8080，将会看到 "Hello, aiohttp!" 的响应。

调试 aiohttp 接口

Apifox = Postman + Swagger + Mock + JMeter，Apifox 支持调试 http(s)、WebSocket、Socket、gRPC、Dubbo 等协议的接口，在后端人员写完服务接口时，测试阶段可以通过 Apifox 来校验接口的正确性，图形化界面极大的方便了项目的上线效率。

在本文的例子中，就可以通过 Apifox 来测试接口。新建一个项目后，在项目中选择 “调试模式” ，填写请求地址后即可快速发送请求，并获得响应结果，上文的实践案例如图所示：

处理异步请求 - POST 请求示例

下面我们来演示如何处理异步的 POST 请求：

from aiohttp import web
async def handle(request):
    data = await request.post()
    name = data.get('name')
    return web.Response(text=f"Hello, {name}!")
app = web.Application()
app.router.add_post('/', handle)
web.run_app(app)

这个例子中，我们定义了一个 POST 请求的处理函数 handle。当收到 POST 请求时，我们从请求中获取名为 name 的参数，并返回对应的欢迎信息。

处理异步 HTTP 客户端

除了作为异步 Web 服务器，aiohttp 还提供了一个异步 HTTP 客户端，用于向其他服务器发起异步请求。下面是一个简单的例子：

import aiohttp
import asyncio
async def fetch(url):
    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        async with session.get(url) as response:
            return await response.text()
async def main():
    url = 'https://api.example.com/data'
    result = await fetch(url)
    print(result)
asyncio.run(main())

上述代码中，我们定义了一个 fetch 函数，它使用 aiohttp 的 ClientSession 发起一个异步的 GET 请求，并返回响应内容。在 main 函数中，我们调用 fetch 函数并输出结果。

提示、技巧和注意事项

1. 异步编程需要理解协程、事件循环和异步上下文管理器等概念，熟悉 Python 的 async/await 语法。
2. 使用 aiohttp 时，要注意处理异常和错误，确保程序的稳定性。
3. 在编写异步代码时，要充分利用 asyncio 提供的工具和函数，例如 asyncio.gather() 可以同时运行多个协程。
4. 在大规模应用中，可以考虑使用性能分析工具来检测和解决性能瓶颈问题。

总结

本文介绍了 aiohttp 是什么以及如何使用它来进行异步编程。我们了解了 aiohttp 的特点和优势，并通过简单的案例展示了如何构建异步 HTTP 服务器和异步 HTTP 客户端。希望本文能够帮助你快速入门 aiohttp，并在异步编程中发挥其优势。

知识扩展：

• Sanic 是什么？怎么使用？一文带你快速上手 Sanic
• FastAPI 是什么？怎么使用？

参考链接：

• aiohttp 官方文档：https://docs.aiohttp.org/
• Python asyncio 文档：https://docs.python.org/3/library/asyncio.html