【Python网络编程】：揭秘urllib与urllib2，选择最佳网络请求库

# 1. Python网络编程基础概念

## 1.1 网络编程简介

网络编程是计算机通信技术的基础，它允许设备之间通过网络进行数据交换。Python作为一种高级编程语言，提供了强大的库支持来简化网络通信的过程。在Python中，网络编程通常涉及到套接字（sockets）的使用，它们是不同机器间或同一机器上不同程序间进行通信的端点。

## 1.2 Python中的套接字编程

Python的内置库socket支持基于TCP和UDP协议的套接字编程。TCP套接字用于建立可靠的、面向连接的通信，而UDP套接字则用于实现不可靠的、无连接的通信。以下是一个简单的TCP客户端套接字创建示例：

import socket

# 创建一个套接字对象
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接到远程服务器
server_address = ('hostname', port_number)
client_socket.connect(server_address)

这段代码创建了一个TCP类型的套接字，并连接到指定的服务器地址。在实际应用中，网络编程要处理诸多问题，如连接管理、数据格式化、异常处理等。Python通过网络请求库（如urllib、requests等）封装了这些底层细节，使得网络操作更为简单和高效。

# 2. urllib库的结构和功能

Python提供了强大的库支持网络编程，其中urllib库是Python标准库的一部分，是处理URL请求的工具箱。它包含了多个模块，可以让开发者处理URLs，以及与之相关的各种任务。

## 2.1 urllib库的核心组件

urllib库由以下核心组件构成：

- `urllib.request`：用于打开和读取URLs。这是对旧版`urllib`和`urllib2`模块的融合。
- `urllib.error`：包含由`urllib.request`抛出的异常。
- `urllib.parse`：用于解析URLs。这可以将URL分解为其组成部分，或者将这些部分组合成一个完整的URL。
- `urllib.robotparser`：用于解析robots.txt文件。

### 2.1.1 urllib.request模块的使用方法

`urllib.request`模块是用于处理URL请求的主要模块。开发者使用它来发送请求到网络资源并获取数据。基本用法非常直接：

import urllib.request

req = urllib.request.Request('***')
response = urllib.request.urlopen(req)
the_page = response.read()

这段代码创建了一个请求对象，指定了目标URL，并通过`urlopen`方法发送请求。

### 2.1.2 urllib.error模块处理网络错误

在处理网络请求时，错误和异常是不可避免的。`urllib.error`模块包含了一些定义的异常类型，这些类型会提示请求过程中发生的错误：

from urllib import request, error

try:
    response = urllib.request.urlopen(req)
except error.URLError as e:
    print(f"发生错误: {e.reason}")

这段代码尝试打开一个网页，如果失败了，它将打印出错误的原因。

## 2.2 urllib库的高级特性

`urllib`库除了基本的请求和错误处理功能外，还有一些高级特性，包括但不限于自定义HTTP请求头、使用代理、授权以及URL的编码和解码。

### 2.2.1 自定义HTTP请求头和处理响应

请求头是服务器用来获取关于客户端请求的额外信息的，如用户代理、接受的内容类型等。`urllib.request`模块允许你自定义请求头：

req = urllib.request.Request('***', headers={'User-Agent': 'Custom User Agent'})
response = urllib.request.urlopen(req)
print(response.getheaders())

这段代码添加了一个自定义的用户代理，并在请求完成后打印出响应的头部信息。

### 2.2.2 使用代理和授权

有时，由于各种原因，你可能需要通过代理服务器访问网站。`urllib.request`模块也支持设置代理：

proxy_handler = urllib.request.ProxyHandler({'http': '***代理服务器地址:端口'})
opener = urllib.request.build_opener(proxy_handler)
response = opener.open(req)

这段代码创建了一个通过代理服务器访问网络资源的opener对象。

在处理需要认证的资源时，urllib还支持HTTP基本认证：

from urllib import request, error

auth_handler = urllib.request.HTTPBasicAuthHandler()
auth_handler.add_password(realm="PDQ Application",
                           uri="***',
                           user="username",
                           passwd="password")
opener = urllib.request.build_opener(auth_handler)
response = opener.open(req)

这段代码使用HTTP基本认证机制，当需要访问特定资源时，会自动发送认证信息。

### 2.2.3 对URL进行编码和解码

为了确保URL符合URL标准规范，经常需要对其进行编码和解码。`urllib.parse`模块提供了对URL进行编码和解码的功能：

from urllib.parse import quote, unquote

url = '***测试'
encoded_url = quote(url)
decoded_url = unquote(encoded_url)

print(encoded_url)  # 输出编码后的URL
print(decoded_url)  # 输出解码后的URL

`quote`函数将URL中特殊字符进行编码，而`unquote`函数则将这些特殊字符解码回原始状态。

## 2.3 urllib库实践案例

### 2.3.1 下载网络资源的实例

使用`urllib.request`可以非常简单地从网络上下载资源。这在各种场景中都非常有用，比如下载文件或者获取网络上的图片、音频等。

from urllib.request import urlretrieve

urlretrieve('***', 'local_image.png')

这段代码会将指定URL上的图片下载到本地。

### 2.3.2 爬虫基础应用

`urllib`库也常被用于网络爬虫的基础应用，它可以抓取网页上的数据：

import urllib.request
from bs4 import BeautifulSoup

response = urllib.request.urlopen('***')
soup = BeautifulSoup(response.read(), 'html.parser')

这段代码展示了如何使用urllib库获取网页内容，然后用BeautifulSoup解析HTML数据。

通过以上章节的讲解，我们可以看到`urllib`库在Python网络编程中扮演了重要的角色，无论是在基础的网络请求处理，还是在进阶的网络爬虫开发中，都有着广泛的应用。接下来，我们将探讨`urllib2`库，它与`urllib`在某些方面有着相似之处，但也具备一些独特的高级特性。

# 3. urllib2库的特性与应用

在本章节中，我们将深入了解urllib2库的特性，以及如何在实际应用中发挥其优势。urllib2库作为Python标准库的一部分，在网络请求方面提供了更多高级功能，这些功能在复杂的网络请求场景中尤其有用。

## 3.1 urllib2库与urllib的区别

urllib2库在很多方面与urllib类似，但是它引入了一些额外的功能，这些功能使得urllib2在某些情况下更为强大和灵活。

### 3.1.1 urllib2的额外功能概述

urllib2引入了以下额外功能：

- **代理支持**：允许用户通过设置代理来发送请求。
- **插