一、电子邮件
Email的历史比Web还要久远,直到现在,Email也是互联网上应用非常广泛的服务。
几乎所有的编程语言都支持发送和接收电子邮件,但是,先等等,在我们开始编写代码之前,有必要搞清楚电子邮件是如何在互联网上运作的。
我们来看看传统邮件是如何运作的。假设你现在在北京,要给一个香港的朋友发一封信,怎么做呢?
首先你得写好信,装进信封,写上地址,贴上邮票,然后就近找个邮局,把信仍进去。
信件会从就近的小邮局转运到大邮局,再从大邮局往别的城市发,比如先发到天津,再走海运到达香港,也可能走京九线到香港,但是你不用关心具体路线,你只需要知道一件事,就是信件走得很慢,至少要几天时间。
信件到达香港的某个邮局,也不会直接送到朋友的家里,因为邮局的叔叔是很聪明的,他怕你的朋友不在家,一趟一趟地白跑,所以,信件会投递到你的朋友的邮箱里,邮箱可能在公寓的一层,或者家门口,直到你的朋友回家的时候检查邮箱,发现信件后,就可以取到邮件了。
电子邮件的流程基本上也是按上面的方式运作的,只不过速度不是按天算,而是按秒算。
现在我们回到电子邮件,假设我们自己的电子邮件地址是[email protected],对方的电子邮件地址是[email protected](注意地址都是虚构的哈),现在我们用Outlook或者Foxmail之类的软件写好邮件,填上对方的Email地址,点“发送”,电子邮件就发出去了。这些电子邮件软件被称为MUA:Mail User Agent——邮件用户代理。
Email从MUA发出去,不是直接到达对方电脑,而是发到MTA:Mail Transfer Agent——邮件传输代理,就是那些Email服务提供商,比如网易、新浪等等。由于我们自己的电子邮件是163.com,所以,Email首先被投递到网易提供的MTA,再由网易的MTA发到对方服务商,也就是新浪的MTA。这个过程中间可能还会经过别的MTA,但是我们不关心具体路线,我们只关心速度。
Email到达新浪的MTA后,由于对方使用的是@sina.com的邮箱,因此,新浪的MTA会把Email投递到邮件的最终目的地MDA:Mail Delivery Agent——邮件投递代理。Email到达MDA后,就静静地躺在新浪的某个服务器上,存放在某个文件或特殊的数据库里,我们将这个长期保存邮件的地方称之为电子邮箱。
同普通邮件类似,Email不会直接到达对方的电脑,因为对方电脑不一定开机,开机也不一定联网。对方要取到邮件,必须通过MUA从MDA上把邮件取到自己的电脑上。
所以,一封电子邮件的旅程就是:
发件人 -> MUA -> MTA -> MTA -> 若干个MTA -> MDA <- MUA <- 收件人
有了上述基本概念,要编写程序来发送和接收邮件,本质上就是:
- 编写MUA把邮件发到MTA;
- 编写MUA从MDA上收邮件。
发邮件时,MUA和MTA使用的协议就是SMTP:Simple Mail Transfer Protocol,后面的MTA到另一个MTA也是用SMTP协议。
收邮件时,MUA和MDA使用的协议有两种:POP:Post Office Protocol,目前版本是3,俗称POP3;IMAP:Internet Message Access Protocol,目前版本是4,优点是不但能取邮件,还可以直接操作MDA上存储的邮件,比如从收件箱移到垃圾箱,等等。
邮件客户端软件在发邮件时,会让你先配置SMTP服务器,也就是你要发到哪个MTA上。假设你正在使用163的邮箱,你就不能直接发到新浪的MTA上,因为它只服务新浪的用户,所以,你得填163提供的SMTP服务器地址:smtp.163.com,为了证明你是163的用户,SMTP服务器还要求你填写邮箱地址和邮箱口令,这样,MUA才能正常地把Email通过SMTP协议发送到MTA。
类似的,从MDA收邮件时,MDA服务器也要求验证你的邮箱口令,确保不会有人冒充你收取你的邮件,所以,Outlook之类的邮件客户端会要求你填写POP3或IMAP服务器地址、邮箱地址和口令,这样,MUA才能顺利地通过POP或IMAP协议从MDA取到邮件。
在使用Python收发邮件前,请先准备好至少两个电子邮件,如[email protected],[email protected],[email protected]等,注意两个邮箱不要用同一家邮件服务商。
最后特别注意,目前大多数邮件服务商都需要手动打开SMTP发信和POP收信的功能,否则只允许在网页登录:
二、SMTP发送邮件
SMTP是发送邮件的协议,Python内置对SMTP的支持,可以发送纯文本邮件、HTML邮件以及带附件的邮件。
Python对SMTP支持有smtplib和email两个模块,email负责构造邮件,smtplib负责发送邮件。
首先,我们来构造一个最简单的纯文本邮件:
from email.mime.text import MIMEText
msg = MIMEText('hello, send by Python...', 'plain', 'utf-8')
注意到构造MIMEText对象时,第一个参数就是邮件正文,第二个参数是MIME的subtype,传入'plain'表示纯文本,最终的MIME就是'text/plain',最后一定要用utf-8编码保证多语言兼容性。
然后,通过SMTP发出去:
# 输入Email地址和口令:
from_addr = input('From: ')
password = input('Password: ')
# 输入收件人地址:
to_addr = input('To: ')
# 输入SMTP服务器地址:
smtp_server = input('SMTP server: ')
import smtplib
server = smtplib.SMTP(smtp_server, 25) # SMTP协议默认端口是25
server.set_debuglevel(1)
server.login(from_addr, password)
server.sendmail(from_addr, [to_addr], msg.as_string())
server.quit()
我们用set_debuglevel(1)就可以打印出和SMTP服务器交互的所有信息。SMTP协议就是简单的文本命令和响应。login()方法用来登录SMTP服务器,sendmail()方法就是发邮件,由于可以一次发给多个人,所以传入一个list,邮件正文是一个str,as_string()把MIMEText对象变成str。
如果一切顺利,就可以在收件人信箱中收到我们刚发送的Email:
仔细观察,发现如下问题:
- 邮件没有主题;
- 收件人的名字没有显示为友好的名字,比如
Mr Green <[email protected]>
; - 明明收到了邮件,却提示不在收件人中。
这是因为邮件主题、如何显示发件人、收件人等信息并不是通过SMTP协议发给MTA,而是包含在发给MTA的文本中的,所以,我们必须把From、To和Subject添加到MIMEText中,才是一封完整的邮件:
from email import encoders
from email.header import Header
from email.mime.text import MIMEText
from email.utils import parseaddr, formataddr
import smtplib
def _format_addr(s):
name, addr = parseaddr(s)
return formataddr((Header(name, 'utf-8').encode(), addr))
from_addr = input('From: ')
password = input('Password: ')
to_addr = input('To: ')
smtp_server = input('SMTP server: ')
msg = MIMEText('hello, send by Python...', 'plain', 'utf-8')
msg['From'] = _format_addr('Python爱好者 <%s>' % from_addr)
msg['To'] = _format_addr('管理员 <%s>' % to_addr)
msg['Subject'] = Header('来自SMTP的问候……', 'utf-8').encode()
server = smtplib.SMTP(smtp_server, 25)
server.set_debuglevel(1)
server.login(from_addr, password)
server.sendmail(from_addr, [to_addr], msg.as_string())
server.quit()
我们编写了一个函数_format_addr()来格式化一个邮件地址。注意不能简单地传入name <[email protected]>,因为如果包含中文,需要通过Header对象进行编码。
msg['To']接收的是字符串而不是list,如果有多个邮件地址,用,分隔即可。
再发送一遍邮件,就可以在收件人邮箱中看到正确的标题、发件人和收件人:
你看到的收件人的名字很可能不是我们传入的管理员
,因为很多邮件服务商在显示邮件时,会把收件人名字自动替换为用户注册的名字,但是其他收件人名字的显示不受影响。
如果我们查看Email的原始内容,可以看到如下经过编码的邮件头:
From: =?utf-8?b?UHl0aG9u54ix5aW96ICF?= <[email protected]>
To: =?utf-8?b?566h55CG5ZGY?= <[email protected]>
Subject: =?utf-8?b?5p2l6IeqU01UUOeahOmXruWAmeKApuKApg==?=
这就是经过Header对象编码的文本,包含utf-8编码信息和Base64编码的文本。如果我们自己来手动构造这样的编码文本,显然比较复杂。
1)发送HTML邮件
如果我们要发送HTML邮件,而不是普通的纯文本文件怎么办?方法很简单,在构造MIMEText对象时,把HTML字符串传进去,再把第二个参数由plain变为html就可以了:
msg = MIMEText('<html><body><h1>Hello</h1>' +
'<p>send by <a href="http://www.python.org">Python</a>...</p>' +
'</body></html>', 'html', 'utf-8')
再发送一遍邮件,你将看到以HTML显示的邮件:
2)发送附件
如果Email中要加上附件怎么办?带附件的邮件可以看做包含若干部分的邮件:文本和各个附件本身,所以,可以构造一个MIMEMultipart对象代表邮件本身,然后往里面加上一个MIMEText作为邮件正文,再继续往里面加上表示附件的MIMEBase对象即可:
# 邮件对象:
msg = MIMEMultipart()
msg['From'] = _format_addr('Python爱好者 <%s>' % from_addr)
msg['To'] = _format_addr('管理员 <%s>' % to_addr)
msg['Subject'] = Header('来自SMTP的问候……', 'utf-8').encode()
# 邮件正文是MIMEText:
msg.attach(MIMEText('send with file...', 'plain', 'utf-8'))
# 添加附件就是加上一个MIMEBase,从本地读取一个图片:
with open('/Users/michael/Downloads/test.png', 'rb') as f:
# 设置附件的MIME和文件名,这里是png类型:
mime = MIMEBase('image', 'png', filename='test.png')
# 加上必要的头信息:
mime.add_header('Content-Disposition', 'attachment', filename='test.png')
mime.add_header('Content-ID', '<0>')
mime.add_header('X-Attachment-Id', '0')
# 把附件的内容读进来:
mime.set_payload(f.read())
# 用Base64编码:
encoders.encode_base64(mime)
# 添加到MIMEMultipart:
msg.attach(mime)
然后,按正常发送流程把msg
(注意类型已变为MIMEMultipart)发送出去,就可以收到如下带附件的邮件:
3)发送图片
如果要把一个图片嵌入到邮件正文中怎么做?直接在HTML邮件中链接图片地址行不行?答案是,大部分邮件服务商都会自动屏蔽带有外链的图片,因为不知道这些链接是否指向恶意网站。
要把图片嵌入到邮件正文中,我们只需按照发送附件的方式,先把邮件作为附件添加进去,然后,在HTML中通过引用src="cid:0"就可以把附件作为图片嵌入了。如果有多个图片,给它们依次编号,然后引用不同的cid:x即可。
把上面代码加入MIMEMultipart的MIMEText从plain改为html,然后在适当的位置引用图片:
msg.attach(MIMEText('<html><body><h1>Hello</h1>' +
'<p><img src="cid:0"></p>' +
'</body></html>', 'html', 'utf-8'))
再次发送,就可以看到图片直接嵌入到邮件正文的效果:
4)同时支持HTML和Plain格式
如果我们发送HTML邮件,收件人通过浏览器或者Outlook之类的软件是可以正常浏览邮件内容的,但是,如果收件人使用的设备太古老,查看不了HTML邮件怎么办?
办法是在发送HTML的同时再附加一个纯文本,如果收件人无法查看HTML格式的邮件,就可以自动降级查看纯文本邮件。
利用MIMEMultipart就可以组合一个HTML和Plain,要注意指定subtype是alternative:
msg = MIMEMultipart('alternative')
msg['From'] = ...
msg['To'] = ...
msg['Subject'] = ...
msg.attach(MIMEText('hello', 'plain', 'utf-8'))
msg.attach(MIMEText('<html><body><h1>Hello</h1></body></html>', 'html', 'utf-8'))
# 正常发送msg对象...
5)加密SMTP
使用标准的25端口连接SMTP服务器时,使用的是明文传输,发送邮件的整个过程可能会被窃听。要更安全地发送邮件,可以加密SMTP会话,实际上就是先创建SSL安全连接,然后再使用SMTP协议发送邮件。
某些邮件服务商,例如Gmail,提供的SMTP服务必须要加密传输。我们来看看如何通过Gmail提供的安全SMTP发送邮件。
必须知道,Gmail的SMTP端口是587,因此,修改代码如下:
smtp_server = 'smtp.gmail.com'
smtp_port = 587
server = smtplib.SMTP(smtp_server, smtp_port)
server.starttls()
# 剩下的代码和前面的一模一样:
server.set_debuglevel(1)
...
只需要在创建SMTP对象后,立刻调用starttls()方法,就创建了安全连接。后面的代码和前面的发送邮件代码完全一样。
如果因为网络问题无法连接Gmail的SMTP服务器,请相信我们的代码是没有问题的,你需要对你的网络设置做必要的调整。
总结:
使用Python的smtplib发送邮件十分简单,只要掌握了各种邮件类型的构造方法,正确设置好邮件头,就可以顺利发出。
构造一个邮件对象就是一个Messag对象,如果构造一个MIMEText对象,就表示一个文本邮件对象,如果构造一个MIMEImage对象,就表示一个作为附件的图片,要把多个对象组合起来,就用MIMEMultipart对象,而MIMEBase可以表示任何对象。它们的继承关系如下:
Message
+- MIMEBase
+- MIMEMultipart
+- MIMENonMultipart
+- MIMEMessage
+- MIMEText
+- MIMEImage
这种嵌套关系就可以构造出任意复杂的邮件。你可以通过email.mime文档查看它们所在的包以及详细的用法。
三、POP3收取邮件
SMTP用于发送邮件,如果要收取邮件呢?
收取邮件就是编写一个MUA作为客户端,从MDA把邮件获取到用户的电脑或者手机上。收取邮件最常用的协议是POP协议,目前版本号是3,俗称POP3。
Python内置一个poplib模块,实现了POP3协议,可以直接用来收邮件。
注意到POP3协议收取的不是一个已经可以阅读的邮件本身,而是邮件的原始文本,这和SMTP协议很像,SMTP发送的也是经过编码后的一大段文本。
要把POP3收取的文本变成可以阅读的邮件,还需要用email模块提供的各种类来解析原始文本,变成可阅读的邮件对象。
所以,收取邮件分两步:
第一步:用poplib把邮件的原始文本下载到本地;
第二部:用email解析原始文本,还原为邮件对象。
1)通过POP3下载邮件
POP3协议本身很简单,以下面的代码为例,我们来获取最新的一封邮件内容:
import poplib
# 输入邮件地址, 口令和POP3服务器地址:
email = input('Email: ')
password = input('Password: ')
pop3_server = input('POP3 server: ')
# 连接到POP3服务器:
server = poplib.POP3(pop3_server)
# 可以打开或关闭调试信息:
server.set_debuglevel(1)
# 可选:打印POP3服务器的欢迎文字:
print(server.getwelcome().decode('utf-8'))
# 身份认证:
server.user(email)
server.pass_(password)
# stat()返回邮件数量和占用空间:
print('Messages: %s. Size: %s' % server.stat())
# list()返回所有邮件的编号:
resp, mails, octets = server.list()
# 可以查看返回的列表类似[b'1 82923', b'2 2184', ...]
print(mails)
# 获取最新一封邮件, 注意索引号从1开始:
index = len(mails)
resp, lines, octets = server.retr(index)
# lines存储了邮件的原始文本的每一行,
# 可以获得整个邮件的原始文本:
msg_content = b'\r\n'.join(lines).decode('utf-8')
# 稍后解析出邮件:
msg = Parser().parsestr(msg_content)
# 可以根据邮件索引号直接从服务器删除邮件:
# server.dele(index)
# 关闭连接:
server.quit()
用POP3获取邮件其实很简单,要获取所有邮件,只需要循环使用retr()把每一封邮件内容拿到即可。真正麻烦的是把邮件的原始内容解析为可以阅读的邮件对象。
2)解析邮件
解析邮件的过程和上一节构造邮件正好相反,因此,先导入必要的模块:
from email.parser import Parser
from email.header import decode_header
from email.utils import parseaddr
import poplib
只需要一行代码就可以把邮件内容解析为Message对象:
msg = Parser().parsestr(msg_content)
但是这个Message对象本身可能是一个MIMEMultipart对象,即包含嵌套的其他MIMEBase对象,嵌套可能还不止一层。
所以我们要递归地打印出Message对象的层次结构:
# indent用于缩进显示:
def print_info(msg, indent=0):
if indent == 0:
for header in ['From', 'To', 'Subject']:
value = msg.get(header, '')
if value:
if header=='Subject':
value = decode_str(value)
else:
hdr, addr = parseaddr(value)
name = decode_str(hdr)
value = u'%s <%s>' % (name, addr)
print('%s%s: %s' % (' ' * indent, header, value))
if (msg.is_multipart()):
parts = msg.get_payload()
for n, part in enumerate(parts):
print('%spart %s' % (' ' * indent, n))
print('%s--------------------' % (' ' * indent))
print_info(part, indent + 1)
else:
content_type = msg.get_content_type()
if content_type=='text/plain' or content_type=='text/html':
content = msg.get_payload(decode=True)
charset = guess_charset(msg)
if charset:
content = content.decode(charset)
print('%sText: %s' % (' ' * indent, content + '...'))
else:
print('%sAttachment: %s' % (' ' * indent, content_type))
邮件的Subject或者Email中包含的名字都是经过编码后的str,要正常显示,就必须decode:
def decode_str(s):
value, charset = decode_header(s)[0]
if charset:
value = value.decode(charset)
return value
decode_header()返回一个list,因为像Cc、Bcc这样的字段可能包含多个邮件地址,所以解析出来的会有多个元素。上面的代码我们偷了个懒,只取了第一个元素。
文本邮件的内容也是str,还需要检测编码,否则,非UTF-8编码的邮件都无法正常显示:
def guess_charset(msg):
charset = msg.get_charset()
if charset is None:
content_type = msg.get('Content-Type', '').lower()
pos = content_type.find('charset=')
if pos >= 0:
charset = content_type[pos + 8:].strip()
return charset
把上面的代码整理好,我们就可以来试试收取一封邮件。先往自己的邮箱发一封邮件,然后用浏览器登录邮箱,看看邮件收到没,如果收到了,我们就来用Python程序把它收到本地:
运行程序,结果如下:
+OK Welcome to coremail Mail Pop3 Server (163coms[...])
Messages: 126. Size: 27228317
From: Test <[email protected]>
To: Python爱好者 <[email protected]>
Subject: 用POP3收取邮件
part 0
--------------------
part 0
--------------------
Text: Python可以使用POP3收取邮件……...
part 1
--------------------
Text: Python可以<a href="...">使用POP3</a>收取邮件……...
part 1
--------------------
Attachment: application/octet-stream
我们从打印的结构可以看出,这封邮件是一个MIMEMultipart,它包含两部分:第一部分又是一个MIMEMultipart,第二部分是一个附件。而内嵌的MIMEMultipart是一个alternative类型,它包含一个纯文本格式的MIMEText和一个HTML格式的MIMEText。
总结:
用Python的poplib模块收取邮件分两步:第一步是用POP3协议把邮件获取到本地,第二步是用email模块把原始邮件解析为Message对象,然后,用适当的形式把邮件内容展示给用户即可。
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