python 基于AioHttp 異步抓取火星圖片

翻譯：大江狗

原文鏈接：https://pfertyk.me/2017/06/getting-mars-photos-from-nasa-using-aiohttp/

小編注：aiohttp是基于asyncio實現(xiàn)的異步http框架。

本文案例也可以使用異步django實現(xiàn)。

我是Andy Weir寫的《火星人》一書的忠實粉絲。閱讀時，我想知道馬克·沃特尼（Mark Watney）繞著紅色星球走的感覺如何。最近，多虧了 Twilio的這篇博文， 我發(fā)現(xiàn)NASA提供了一個公共API，可以提供火星漫游者拍攝的照片。但是，由于不是MMS的忠實擁護者，我決定編寫自己的應(yīng)用程序，以將具有啟發(fā)性的圖像直接傳遞到我的瀏覽器中。

創(chuàng)建aiohttp應(yīng)用程序

讓我們從一個簡單的應(yīng)用程序開始，只是為了啟動和運行aiohttp。首先，創(chuàng)建一個新的virtualenv。建議使用Python 3.5以后版本，因為我們將使用asyncio提供的async def和await語法。如果您想進一步開發(fā)該項目并利用異步理解的優(yōu)勢，則可以使用Python 3.6（本例使用python版本）。接下來，安裝aiohttp：

pip install aiohttp

現(xiàn)在創(chuàng)建一個python文件（稱為nasa.py），并將一些代碼放入其中：

from aiohttp import web

async def get_mars_photo(request):
 return web.Response(text='A photo of Mars')

app = web.Application()
app.router.add_get('/', get_mars_photo, name='mars_photo')

如果您不熟悉aiohttp，則可能需要說明以下幾點：

• get_mars_photo協(xié)程是一個請求處理程序；它以HTTP請求作為唯一參數(shù)，并負責返回HTTP響應(yīng)（或引發(fā)異常）
• app是高級服務(wù)器；它支持路由器，中間件和信號（對于該程序，我們將僅使用路由器）
• app.router.add_get 在HTTP GET方法和'/'路徑上注冊請求處理程序

注意：請求處理程序不必一定是協(xié)程，它們可以是常規(guī)函數(shù)。但是我們將使用asyncio的功能，因此程序中的大多數(shù)函數(shù)都將使用進行定義async def。

運行應(yīng)用程序

要運行您的應(yīng)用程序，您可以在文件末尾添加以下行：

web.run_app(app, host='127.0.0.1', port=8080)

然后像運行其他任何Python腳本一樣運行它：

python nasa.py

但是有更好的方法。在許多第三方庫中，您可以找到aiohttp-devtools。它提供了一個很好的runserver命令，可以自動檢測您的應(yīng)用并支持實時重載：

pip install aiohttp-devtools
adev runserver -p 8080 nasa.py

現(xiàn)在如果您訪問localhost：8080，則應(yīng)該在瀏覽器中看到"A photo of mars"的字樣。

使用NASA API

當然，這還沒有結(jié)束。如果您是一位敏銳的觀察者，您會注意到我們沒有得到實際的圖像，而是一些文本?，F(xiàn)在讓我們解決這個問題。

要從火星獲取照片，我們將使用NASA API。每個火星探路者(rover)都有自己的URL（對于好奇號，它url是https://api.nasa.gov/mars-photos/api/v1/rovers/curiosity/photos）。我們必須為每個請求至少提供2個參數(shù)：

• sol：火星輪轉(zhuǎn)或拍攝照片的日期，從探路者的著陸日期開始算起（最大值可以rover/max_sol在響應(yīng)的一部分中找到 ）
• API_KEY：由美國航天局提供的API密鑰（你可以使用默認的：DEMO_KEY）
  

響應(yīng)數(shù)據(jù)里我們將獲得一張照片列表，每張照片均帶有URL，相機信息和探路者信息。

修改nasa.py文件，如下所示：

import random

from aiohttp import web, ClientSession
from aiohttp.web import HTTPFound

NASA_API_KEY = 'DEMO_KEY'
ROVER_URL = 'https://api.nasa.gov/mars-photos/api/v1/rovers/curiosity/photos'


async def get_mars_image_url_from_nasa():
 while True:
  sol = random.randint(0, 1722)
  params = {'sol': sol, 'api_key': NASA_API_KEY}
  async with ClientSession() as session:
   async with session.get(ROVER_URL, params=params) as resp:
    resp_dict = await resp.json()
  if 'photos' not in resp_dict:
   raise Exception
  photos = resp_dict['photos']
  if not photos:
   continue
  return random.choice(photos)['img_src']


async def get_mars_photo(request):
 url = await get_mars_image_url_from_nasa()
 return HTTPFound(url)

到底發(fā)生了什么事？

• 我們選擇一個隨機拍攝日期（對于“好奇心” max_sol，在撰寫本文時，其值為1722）
• ClientSession 創(chuàng)建一個會話，我們可以使用該會話從NASA API獲取響應(yīng)
• 我們使用獲取JSON響應(yīng) resp.json()
• 我們檢查響應(yīng)中是否存在“照片”鍵；如果沒有，我們已經(jīng)達到了每小時請求數(shù)量的上限，我們需要稍等片刻
• 如果當天沒有照片，我們會再次檢查是否有其他拍攝時間
• 然后，我們使用HTTPFound響應(yīng)重定向到找到的照片
  

獲取NASA API密鑰

DEMO_KEYNASA提供的默認設(shè)置可以正常工作，但是您很快就會達到每小時API調(diào)用的限制。我建議您獲取自己的API密鑰。您可以在此處進行操作 （注冊過程非常簡單快捷）。

現(xiàn)在，當您運行該應(yīng)用程序時，您將直接從火星重定向到一個漂亮的圖像：

好吧，這不完全是我的意思...

驗證圖像

您剛剛看到的圖像并不讓人受到啟發(fā)。事實證明，漫游者拍攝了很多非常無聊的照片。我想看看馬克·沃特尼（Mark Watney）在他不可思議的旅程中所看到的，但這還不夠好。讓我們找到一種解決方法。

我們將需要對圖像進行某種形式的驗證。在指定篩選條件前，我們可以修改代碼：

async def get_mars_photo_bytes():
 while True:
  image_url = await get_mars_image_url_from_nasa()
  async with ClientSession() as session:
   async with session.get(image_url) as resp:
    image_bytes = await resp.read()
  if await validate_image(image_bytes):
   break
 return image_bytes


async def get_mars_photo(request):
 image = await get_mars_photo_bytes()
 return web.Response(body=image, content_type='image/jpeg')

這里發(fā)生了一些新的事情：

• 我們使用先前定義的函數(shù)獲取URL，然后使用讀取圖像中的原始字節(jié) resp.read()
• 我們檢查我們的圖片是否足夠好；如果沒有，我們一直在尋找
• 一旦有了令人滿意的照片，我們會將其放入響應(yīng)中（注意，我們?nèi)匀皇褂门cweb.Response以前相同的照片，但是這次我們指定body 而不是text，同時了定義content_type
  

注意：在此代碼中，我們刪除了重定向（HTTPFound），因此現(xiàn)在我們可以輕松地刷新頁面以獲取另一個圖像。

現(xiàn)在我們需要弄清楚如何驗證照片。我們可以很容易做到的一件事就是檢查圖像尺寸否足夠大。這不是一個完美的驗證，但現(xiàn)在應(yīng)該這樣做。要處理圖像，我們將需要python的圖片庫Pillow。

pip install pillow

我們的驗證函數(shù)可能如下所示：

import io
from PIL import Image

async def validate_image(image_bytes):
 image = Image.open(io.BytesIO(image_bytes))
 return image.width >= 1024 and image.height >= 1024

現(xiàn)在刷新瀏覽器，應(yīng)該可以看到火星大圖了。

現(xiàn)在我們可以更進一步，拒絕灰度圖像：

async def validate_image(image_bytes):
 image = Image.open(io.BytesIO(image_bytes))
 return image.width >= 1024 and image.height >= 1024 and image.mode != 'L'

現(xiàn)在我們的程序開始返回更多鼓舞人心的照片：

偶爾還能看到機器人自拍：

總結(jié)

我們整個程序如下所示:

import random
import io

from aiohttp import web, ClientSession

from PIL import Image

NASA_API_KEY = 'DEMO_KEY'
ROVER_URL = 'https://api.nasa.gov/mars-photos/api/v1/rovers/curiosity/photos'


async def validate_image(image_bytes):
 image = Image.open(io.BytesIO(image_bytes))
 return image.width >= 1024 and image.height >= 1024 and image.mode != 'L'


async def get_mars_image_url_from_nasa():
 while True:
  sol = random.randint(0, 1722)
  params = {'sol': sol, 'api_key': NASA_API_KEY}
  async with ClientSession() as session:
   async with session.get(ROVER_URL, params=params) as resp:
    resp_dict = await resp.json()
  if 'photos' not in resp_dict:
   raise Exception
  photos = resp_dict['photos']
  if not photos:
   continue
  return random.choice(photos)['img_src']


async def get_mars_photo_bytes():
 while True:
  image_url = await get_mars_image_url_from_nasa()
  async with ClientSession() as session:
   async with session.get(image_url) as resp:
    image_bytes = await resp.read()
  if await validate_image(image_bytes):
   break
 return image_bytes


async def get_mars_photo(request):
 image = await get_mars_photo_bytes()
 return web.Response(body=image, content_type='image/jpeg')


app = web.Application()
app.router.add_get('/', get_mars_photo, name='mars_photo')

我們還可以改善很多事情（例如max_sol從API中獲取價值，傳遞流動站的名稱，緩存URL），但是現(xiàn)在它已經(jīng)完成了工作：我們可以得到一張隨機的，鼓舞人心的火星照片，并覺得我們確實在那里。

我希望您喜歡這個簡短的教程。如果您發(fā)現(xiàn)錯誤或有任何疑問，請告訴我。

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