urllib2 源码小剖
2013-08-25 23:38 捣乱小子 阅读(2481) 评论(0) 编辑 收藏 举报两篇小剖已经完成：
urllib2 对 urllib 改进了好些，整个思路都改了，变得更加灵活，有“高内聚，低耦合”的味道。
看看 urllib2 的新特性：
- 将对 url 的处理单独成一个 request 类
- URLopener 和 FancyURLopener 都下架，取而代之的是 OpenerDirector
- 另添加了 N 多 handlers，这些 handlers 主要对 HTTP 连接，HTTP request 或者 HTTP response 的处理，譬如往 HTTP request 中添加几个特定的 cookies 或者状态码处理，所有你能想到的 HTTP request 的预处理或者 HTTP response 的善后处理，稍后展开。
OpenerDirector
介绍完特性，应该能够想到 OpenerDirector 可以安装多个 handlers，想做什么就做什么，甚至可以自定义自己的 handler，我在项目中就遇到源码无法满足的需求，得“靠自己的双手”。
跟上篇 urllib 的套路一样，
import urllib2
f = urllib2.urlopen('http://www.python.org/')
print f.read(100)
用法一模一样。
urlopen 也新建一个对象，不过是一个 OpenerDirector 对象；它内部是通过调用 build_opener 方法来创建的：
urlopen 和 build_opener 方法的源码：
def urlopen(url, data=None, timeout=socket._GLOBAL_DEFAULT_TIMEOUT):
global _opener
if _opener is None:
_opener = build_opener()
return _opener.open(url, data, timeout)
def build_opener(*handlers): 可以安装多个 handler
......
return opener
目测这里可以传递多个 handlers 安装好后返回 opener。
_opener 是一个全局的对象，它调用 open() 它的作用和 urllib 一样，但做法是不同的。
从类 OpenerDirector 说起：
addheaders 添加 HTTP headers 的方法
handlers 各种处理工具类对象，里面可以包含上面提到的预处理和善后处理
handle_open 一个 key-value_list，存着发起连接的 handler，一般只有一个；key 是协议，http，https；value_list 就是方法集了
hander_error 一个 key-value_list 同上；根据状态码进行各种处理
process_response 一个 key-value_list 同上；预处理
process_request 一个 key-value_list 同上；善后处理
这四个成员变量很重要，因为各种 handler 内的方法会根据方法名安置在这个四个 key-value_list 中，在不同的时机调用。
add_handler 添加各种处理工具类对象，它会自动扫描整个对象中的所有方法，根据方法的名字添加到不同的 key-value_list 中。
_call_chain 这个取名叫链式调用，就是把 key-value_list 中的方法依次调用
open 关键来了：
def open(self, fullurl, data=None, timeout=socket._GLOBAL_DEFAULT_TIMEOUT):
# accept a URL or a Request object
if isinstance(fullurl, basestring):
req = Request(fullurl, data)
else:
req = fullurl
if data is not None:
req.add_data(data)
req.timeout = timeout
protocol = req.get_type()
# pre-process request 预处理
meth_name = protocol+"_request" # http_request ftp_request
for processor in self.process_request.get(protocol, []):
meth = getattr(processor, meth_name) # method method
req = meth(req) 进行各种处理
response = self._open(req, data)
# post-process response 回复可能要进行修饰
meth_name = protocol+"_response" # http_respond ftp_respond
for processor in self.process_response.get(protocol, []):
meth = getattr(processor, meth_name) 进行各种对答复处理
response = meth(req, response)
return response 返回
先构造 Request 对象；设置超时时间；预处理，连接，善后处理，一目了然。
_open 从 open 中得知，它在预处理和善后处理之间，应该负责连接访问服务器也就是发起连接的，从源码来看也没有说明秘密：
def _open(self, req, data=None):
# 如果有默认的处理，就用默认的处理方法
result = self._call_chain(self.handle_open, 'default',
'default_open', req)
if result:
return result
# 如果没有默认处理，试着用 handle_open list 中方法的 http_open
protocol = req.get_type()
result = self._call_chain(self.handle_open, protocol, protocol +
'_open', req)
if result:
return result
# error
return self._call_chain(self.handle_open, 'unknown',
'unknown_open', req)
error 各种错误处理，或者处理各种状态码，从成员变量 handle_error 中选择方法
至此 OpenerDirector 介绍到这里
build_opener 这是一个全局方法，上面提到过，能创建 OpenerDirector 对象，并安装多个 handlers
这里他用的策略：默认安装 default_handlers，default_handlers 是内部指定的，倘若用户继承了 default handler，会用子类替代父类。
内置 handlers
我们知道，OpenerDirector 可以安装自定义的 handler，那就必须入乡随俗，自定义的 handler 必须被规范定义。
下面说到的是一堆内置的 handlers：
BaseHandler 所有 handler 都必须继承这个。
HTTPErrorProcessor HTTP 错误处理，内部有一个方法：
def http_response(self, request, response):
code, msg, hdrs = response.code, response.msg, response.info()
# According to RFC 2616, "2xx" code indicates that the client's
# request was successfully received, understood, and accepted.
if not (200 <= code < 300): # good
response = self.parent.error(
'http', request, response, code, msg, hdrs)
return response
如果状态码不是 200-300，就调用父类的 error，error 能调遣各种错误处理或者状态码处理 handers，交由他们处理。
HTTPDefaultErrorHandler 万能的，不想理会的错误就用它
HTTPRedirectHandler 重定向处理，状态码是 30X 的时候会用到
ProxyHandler 如果开了代理，会用到这个 handler
HTTPPasswordMgr 秘密管理器，它里面会根据不同的连接，不同的 realm 管理密码
AbstractBasicAuthHandler HTTP 认证抽象类
HTTPBasicAuthHandler 继承自 AbstractBasicAuthHandler 类，HTTP 基本认证
AbstractBasicAuthHandler 继承自 AbstractBasicAuthHandler 类；如果开了代理，需要用这个认证类
AbstractHTTPHandler HTTP 处理抽象类，其实不抽象了；它内部有一个 do_open() 方法，是 HTTP 连接的核心，它返回上一节提到过的 addinfourl 对象，动作也和上一节提到的 open_http() 大同小异。
HTTPHandler 这个类里有个 http_open() 方法，它会被安置在 OpenerDirector 对象的 handle_open list 中，很明显它是管理 HTTP 连接的，发送或者接受数据，其内部调用上面提到的 do_open() 方法。
HTTPSHandler HTTPS
HTTPCookieProcessor 里面有 http_request 和 http_response 方法，分别是 cookies 的预处理和善后处理，用作设置和提取 cookies
UnknownHandler 里面定义了 unknown_open 方法；当遇到无法理解的 url 时候，就会被调用
FileHandler 处理本地文件或者 ftp，这要视被传入的 url 而定
FTPHandler 封装了 ftp 的处理，会创建上一节提到的 ftpwrapper。
CacheFTPHandler 带缓存的 FTPHandler，里面主要记录最近 ftp 连接的信息（实际上是 ftpwrapper 对象），并各自设置了过期时间。
自定义 handlers
上面提到可以自定义 handlers，我们从处理 cookies 的类 HTTPCookieProcessor 看起，依葫芦画瓢：
class HTTPCookieProcessor(BaseHandler):
def __init__(self, cookiejar=None):
import cookielib
if cookiejar is None:
cookiejar = cookielib.CookieJar()
self.cookiejar = cookiejar
def http_request(self, request):
# add to request
self.cookiejar.add_cookie_header(request)
return request
def http_response(self, request, response):
# extract from response 从 response 中导出
self.cookiejar.extract_cookies(response, request)
return response
https_request = http_request 一样
https_response = http_response
tips:结合上面的 open() 方法，http_request 中传入的参数 request 是 Request 对象；http_response 中传入的参数 response 是 addinfourl 对象。
很简单，我们试着写一个，作用是打印 HTTP reques 和 HTTP response 的头部：
from urllib2 import BaseHandler, build_opener
class HTTPHeaderPrint(BaseHandler):
def __init__(self):
pass
def http_request(self, request):
print request.headers
return request
def http_response(self, request, response):
print response.info()
return response
https_request = http_request
https_response = http_response
if __name__ == '__main__':
opener = build_opener(HTTPHeaderPrint)
data = opener.open("http://www.baidu.com").read()
结果是：
{}
Date: Sun, 25 Aug 2013 03:06:56 GMT
Server: BWS/1.0
Content-Length: 10433
Content-Type: text/html;charset=utf-8
Cache-Control: private
BDPAGETYPE: 1
BDUSERID: 0
BDQID: 0x8355f67f035cabd2
Set-Cookie: BDSVRTM=1; path=/
Set-Cookie: H_PS_PSSID=3194_1443_3139_2975_2981_2702; path=/; domain=.baidu.com
Set-Cookie: BAIDUID=5300395E1E4ACB08A7C131F72AD493B6:FG=1; expires=Sun, 25-Aug-43 03:06:56 GMT; path=/; domain=.baidu.com
Expires: Sun, 25 Aug 2013 03:06:56 GMT
P3P: CP=" OTI DSP COR IVA OUR IND COM "
Connection: Close
可以看到，自定义的 handler 已经被安装成功，即 http_request 方法已被安置在 process_request list 中； http_response 方法已被安置在 process_response list 中。从结果看，request 的 HTTP 头并没有任何东西，因为我们并没有添加任何额外的头部，但在连接的时候，是有添加一些 HTTP 头部信息，但并没有被记录；返回的 HTTP response 中就有了。
总结
总结一下 urllib2：urlopen 是最高层的封装，很简单的一句话就可以爬数据了。其内部创建 OpenerDirector 对象并调用 open() 方法，open 方法会根据 url 构造 Request 对象，然后根据 process_request 内的方法进行预处理，根据 handle_open 内的方法，进行连接处理，根据 process_response 内的方法进行善后处理；当 url 不成功时候或者 HTTP response 状态码需要进一步处理，则会调用相应的错误或者状态码处理。
至此，urllib 和 urllib2 的小剖完毕，期中的秘密也不算多，但从 urllib 到 urllib2 的改进是值得我们在软件设计过程的值得深思的，明显 urllib2 比 urllib 会更具伸缩性。另外，urllib2 用到的应该是某种设计模式，记得的童鞋不忘留言告诉我。
捣乱 2013-08-25
