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`Python`的`邮件`发送：`smtplib`的`高级`用法。

Python 邮件发送：smtplib 的高级用法

大家好，今天我们来深入探讨 Python 中 smtplib 模块的高级用法，以及如何构建更健壮、更灵活的邮件发送解决方案。smtplib 是 Python 标准库中用于发送电子邮件的模块，它提供了一个低级别的接口，允许我们直接与 SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）服务器进行交互。虽然 email 模块负责构建邮件内容，但 smtplib 负责将邮件发送出去。

1. 基础回顾：smtplib 的基本使用

首先，让我们快速回顾一下 smtplib 的基本使用方法。一个简单的邮件发送流程通常包含以下几个步骤：

  1. 连接 SMTP 服务器： 使用 smtplib.SMTP() 或 smtplib.SMTP_SSL() 连接到 SMTP 服务器。SMTP_SSL() 用于建立安全连接，通常使用 TLS/SSL 协议。
  2. 登录服务器： 如果 SMTP 服务器需要身份验证，则使用 server.login() 方法提供用户名和密码。
  3. 发送邮件： 使用 server.sendmail() 方法发送邮件。这个方法需要发件人地址、收件人地址列表和邮件消息作为参数。
  4. 断开连接： 使用 server.quit() 方法断开与 SMTP 服务器的连接。

下面是一个简单的例子：

import smtplib
from email.mime.text import MIMEText

sender_email = "[email protected]"
sender_password = "your_password"
receiver_email = "[email protected]"

message = MIMEText("This is a test email.")
message["Subject"] = "Test Email"
message["From"] = sender_email
message["To"] = receiver_email

try:
    server = smtplib.SMTP('smtp.example.com', 587)  # 或使用 SMTP_SSL(host, port)
    server.starttls() # 升级为加密连接(如果SMTP服务器支持)
    server.login(sender_email, sender_password)
    server.sendmail(sender_email, receiver_email, message.as_string())
    print("Email sent successfully!")
except Exception as e:
    print(f"Error: {e}")
finally:
    server.quit()

这个例子展示了最基本的邮件发送过程。接下来，我们将深入探讨更高级的用法。

2. 处理连接超时和重试机制

网络环境不稳定时，连接 SMTP 服务器可能会失败。为了提高程序的鲁棒性，我们需要处理连接超时和实现重试机制。

smtplib 提供了 timeout 参数，可以在创建 SMTP 或 SMTP_SSL 对象时设置连接超时时间（单位为秒）。如果连接超时，会抛出 socket.timeout 异常。

import smtplib
import socket
import time

def send_email_with_retry(sender_email, sender_password, receiver_email, message, max_retries=3, timeout=10):
    for attempt in range(max_retries):
        try:
            server = smtplib.SMTP('smtp.example.com', 587, timeout=timeout) # 设置连接超时
            server.starttls()
            server.login(sender_email, sender_password)
            server.sendmail(sender_email, receiver_email, message.as_string())
            print("Email sent successfully!")
            server.quit()
            return  # 成功发送后退出循环
        except (socket.timeout, smtplib.SMTPException) as e:
            print(f"Attempt {attempt + 1} failed: {e}")
            if attempt < max_retries - 1:
                time.sleep(2 ** attempt)  # 指数退避
            else:
                print("Max retries reached. Email sending failed.")
                raise  # 重新抛出异常，供上层处理
        finally:
            try:
                server.quit() # 确保每次循环都尝试断开连接
            except Exception:
                pass

# 使用示例：
from email.mime.text import MIMEText

sender_email = "[email protected]"
sender_password = "your_password"
receiver_email = "[email protected]"

message = MIMEText("This is a test email with retry.")
message["Subject"] = "Test Email with Retry"
message["From"] = sender_email
message["To"] = receiver_email

try:
    send_email_with_retry(sender_email, sender_password, receiver_email, message)
except Exception as e:
    print(f"Final error: {e}")

在这个例子中，send_email_with_retry 函数尝试发送邮件，如果遇到 socket.timeout 或 smtplib.SMTPException 异常，会进行重试。重试次数由 max_retries 参数控制，超时时间由 timeout 参数控制。 此外，使用了指数退避策略，每次失败后，等待时间会逐渐增加，以避免在服务器繁忙时立即重试。finally块确保了连接无论是否成功，都会尝试关闭，避免资源泄露。

3. 使用多个收件人 (To, CC, BCC)

邮件通常需要发送给多个收件人，email 模块允许我们设置 To、CC（抄送）和 BCC（密送）字段。smtplib.sendmail() 的第二个参数需要一个收件人地址列表。

import smtplib
from email.mime.text import MIMEText

sender_email = "[email protected]"
sender_password = "your_password"
to_emails = ["[email protected]", "[email protected]"]
cc_emails = ["[email protected]", "[email protected]"]
bcc_emails = ["[email protected]", "[email protected]"]

all_recipients = to_emails + cc_emails + bcc_emails

message = MIMEText("This is a test email with multiple recipients.")
message["Subject"] = "Test Email with Multiple Recipients"
message["From"] = sender_email
message["To"] = ", ".join(to_emails) # To 字段显示所有 To 收件人
message["Cc"] = ", ".join(cc_emails) # Cc 字段显示所有 Cc 收件人

try:
    server = smtplib.SMTP('smtp.example.com', 587)
    server.starttls()
    server.login(sender_email, sender_password)
    server.sendmail(sender_email, all_recipients, message.as_string())
    print("Email sent successfully!")
except Exception as e:
    print(f"Error: {e}")
finally:
    server.quit()

在这个例子中，all_recipients 包含了所有收件人的地址。message["To"] 和 message["Cc"] 分别设置了 To 和 Cc 字段，这些字段会显示在邮件客户端中。Bcc 字段不会显示，用于秘密抄送。 需要注意的是，虽然在邮件头中设置了 To 和 Cc，但 smtplib.sendmail() 仍然需要包含所有收件人的列表。

4. 发送 HTML 邮件

email.mime.text.MIMEText 默认发送纯文本邮件。要发送 HTML 邮件，需要将 subtype 参数设置为 html。

import smtplib
from email.mime.text import MIMEText

sender_email = "[email protected]"
sender_password = "your_password"
receiver_email = "[email protected]"

html_content = """
<html>
  <body>
    <h1>This is an HTML email</h1>
    <p>This is a paragraph.</p>
    <a href="https://www.example.com">Visit Example</a>
  </body>
</html>
"""

message = MIMEText(html_content, 'html')  # 设置 subtype 为 'html'
message["Subject"] = "HTML Email"
message["From"] = sender_email
message["To"] = receiver_email

try:
    server = smtplib.SMTP('smtp.example.com', 587)
    server.starttls()
    server.login(sender_email, sender_password)
    server.sendmail(sender_email, receiver_email, message.as_string())
    print("HTML Email sent successfully!")
except Exception as e:
    print(f"Error: {e}")
finally:
    server.quit()

在这个例子中，MIMEText 的第二个参数设置为 'html'，表示邮件内容是 HTML。 邮件客户端会解析 HTML 代码并显示相应的格式。

5. 发送带有附件的邮件

发送带附件的邮件需要使用 email.mime.multipart.MIMEMultipart 和 email.mime.base.MIMEBase。

  1. 创建 MIMEMultipart 对象： 这个对象表示一个包含多个部分的邮件。
  2. 添加邮件正文： 使用 MIMEText 创建邮件正文，并将其添加到 MIMEMultipart 对象中。
  3. 添加附件： 使用 MIMEBase 创建附件对象，并设置附件的 Content-Type 和 Content-Disposition。 然后，将附件添加到 MIMEMultipart 对象中。
import smtplib
from email.mime.multipart import MIMEMultipart
from email.mime.text import MIMEText
from email.mime.base import MIMEBase
from email import encoders
import os

sender_email = "[email protected]"
sender_password = "your_password"
receiver_email = "[email protected]"

message = MIMEMultipart()
message["Subject"] = "Email with Attachment"
message["From"] = sender_email
message["To"] = receiver_email

# 添加邮件正文
body = "This is an email with attachment."
message.attach(MIMEText(body, "plain"))

# 添加附件
filename = "example.txt" # 请确保文件存在
filepath = "example.txt"  # 附件的路径
try:
    with open(filepath, "rb") as attachment:
        part = MIMEBase("application", "octet-stream")
        part.set_payload(attachment.read())

    encoders.encode_base64(part)

    part.add_header(
        "Content-Disposition",
        f"attachment; filename= {filename}",
    )

    message.attach(part)
except FileNotFoundError:
    print(f"File not found: {filepath}")
except Exception as e:
    print(f"Attachment error: {e}")

try:
    server = smtplib.SMTP('smtp.example.com', 587)
    server.starttls()
    server.login(sender_email, sender_password)
    server.sendmail(sender_email, receiver_email, message.as_string())
    print("Email with attachment sent successfully!")
except Exception as e:
    print(f"Error: {e}")
finally:
    server.quit()

在这个例子中，首先创建了一个 MIMEMultipart 对象。然后，添加了邮件正文和一个名为 example.txt 的附件。附件的 Content-Disposition 设置为 attachment，表示这是一个附件。 注意要处理文件不存在的情况，并确保附件路径正确。

6. 使用 smtplib.LMTP 和 smtplib.ESMTP

除了 smtplib.SMTP 和 smtplib.SMTP_SSL，smtplib 还提供了 smtplib.LMTP 和 smtplib.ESMTP 类。

  • smtplib.LMTP (Local Mail Transfer Protocol): 用于本地邮件传输。 LMTP 与 SMTP 类似，但它通常用于将邮件传递到本地邮件服务器。LMTP 的一个主要区别是它要求邮件服务器确认每个收件人地址是否有效，而 SMTP 允许服务器接受邮件后再进行验证。
  • smtplib.ESMTP (Extended SMTP): 是 SMTP 的扩展版本，支持更多的功能，例如身份验证、TLS/SSL 加密和邮件大小限制。smtplib.SMTP 实际上是 smtplib.ESMTP 的子类，因此你可以像使用 smtplib.SMTP 一样使用 smtplib.ESMTP。

在大多数情况下，smtplib.SMTP 已经足够满足需求。但是，如果你需要使用 LMTP 或利用 ESMTP 的特定扩展功能，可以使用这些类。

# 使用 ESMTP (实际上和 SMTP 用法相同)
import smtplib
from email.mime.text import MIMEText

sender_email = "[email protected]"
sender_password = "your_password"
receiver_email = "[email protected]"

message = MIMEText("This is a test email using ESMTP.")
message["Subject"] = "Test Email ESMTP"
message["From"] = sender_email
message["To"] = receiver_email

try:
    server = smtplib.ESMTP('smtp.example.com', 587)
    server.starttls()
    server.login(sender_email, sender_password)
    server.sendmail(sender_email, receiver_email, message.as_string())
    print("Email sent successfully using ESMTP!")
except Exception as e:
    print(f"Error: {e}")
finally:
    server.quit()

由于 SMTP 本身就是 ESMTP 的子类，所以在实际使用中，区别并不明显。 使用 LMTP 的情况相对较少，主要用于本地邮件服务器之间的通信。

7. 处理 SMTP 服务器的响应

smtplib 提供了方法来获取 SMTP 服务器的响应代码和消息。server.sendmail() 方法返回一个字典，其中包含发送失败的收件人地址和相应的错误信息。

import smtplib
from email.mime.text import MIMEText

sender_email = "[email protected]"
sender_password = "your_password"
receiver_emails = ["[email protected]", "[email protected]"]  # 包含一个无效的邮箱地址

message = MIMEText("This is a test email with error handling.")
message["Subject"] = "Test Email with Error Handling"
message["From"] = sender_email
message["To"] = ", ".join(receiver_emails)

try:
    server = smtplib.SMTP('smtp.example.com', 587)
    server.starttls()
    server.login(sender_email, sender_password)
    failed = server.sendmail(sender_email, receiver_emails, message.as_string())

    if failed:
        print("Some emails failed to send:")
        for email, error in failed.items():
            print(f"  {email}: {error}")
    else:
        print("Email sent successfully to all recipients!")

except Exception as e:
    print(f"Error: {e}")
finally:
    server.quit()

在这个例子中，server.sendmail() 的返回值 failed 是一个字典，其中包含了发送失败的收件人地址和错误信息。 通过检查 failed 字典，可以了解哪些邮件发送失败，并进行相应的处理。 例如，可以记录错误信息，或者尝试重新发送邮件。

8. 使用不同的身份验证方法

smtplib 支持多种身份验证方法，包括：

  • PLAIN： 最简单的身份验证方法，直接发送用户名和密码。
  • LOGIN： 先发送用户名，再发送密码。
  • CRAM-MD5： 使用 CRAM-MD5 算法进行身份验证。
  • NTLM： 使用 NTLM 算法进行身份验证。
  • GSSAPI： 使用 GSSAPI (Generic Security Services Application Program Interface) 进行身份验证。

server.login() 方法会自动选择合适的身份验证方法。但是，如果需要显式指定身份验证方法，可以使用 server.starttls() 方法的 context 参数，并使用 ssl.create_default_context() 创建一个 SSL 上下文。

然而，显式指定身份验证方法通常是不必要的，server.login() 会自动协商。 如果服务器只支持特定的身份验证方法，而 server.login() 无法正确选择，可以尝试使用其他库，例如 exchangelib，它提供了更丰富的身份验证选项。

9. 使用异步发送邮件

如果需要发送大量的邮件，可以使用异步方式来提高性能。 Python 的 asyncio 模块提供了异步编程的支持。

import asyncio
import smtplib
from email.mime.text import MIMEText

async def send_email_async(sender_email, sender_password, receiver_email, message):
    loop = asyncio.get_event_loop()
    try:
        server = smtplib.SMTP('smtp.example.com', 587)
        server.starttls(context=None) # context=None 避免 ssl 相关错误
        server.login(sender_email, sender_password)
        await loop.run_in_executor(None, server.sendmail, sender_email, receiver_email, message.as_string())
        print(f"Email sent successfully to {receiver_email}!")
    except Exception as e:
        print(f"Error sending email to {receiver_email}: {e}")
    finally:
        try:
            server.quit()
        except Exception:
            pass

async def main():
    sender_email = "[email protected]"
    sender_password = "your_password"
    receiver_emails = ["[email protected]", "[email protected]", "[email protected]"]

    message = MIMEText("This is an asynchronous test email.")
    message["Subject"] = "Asynchronous Test Email"
    message["From"] = sender_email

    tasks = []
    for receiver_email in receiver_emails:
        msg = message.copy() # 创建 message 的副本，避免并发修改
        msg["To"] = receiver_email
        tasks.append(asyncio.create_task(send_email_async(sender_email, sender_password, receiver_email, msg)))

    await asyncio.gather(*tasks) # 并发执行所有任务

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

在这个例子中，send_email_async 函数使用 asyncio.run_in_executor 在一个单独的线程中执行 server.sendmail() 方法，避免阻塞主线程。 asyncio.gather 用于并发执行多个发送邮件的任务。 注意需要创建 message 的副本，避免多个协程并发修改同一个 message 对象。 同时，需要确保 smtplib 的操作在事件循环的 executor 中运行，因为 smtplib 的某些操作可能是阻塞的。

10. 完整的邮件发送类封装

为了方便使用，可以将邮件发送功能封装成一个类。

import smtplib
from email.mime.multipart import MIMEMultipart
from email.mime.text import MIMEText
from email.mime.base import MIMEBase
from email import encoders
import os
import socket
import time

class EmailSender:
    def __init__(self, smtp_server, port, sender_email, sender_password, use_tls=True, timeout=10, max_retries=3):
        self.smtp_server = smtp_server
        self.port = port
        self.sender_email = sender_email
        self.sender_password = sender_password
        self.use_tls = use_tls
        self.timeout = timeout
        self.max_retries = max_retries

    def _connect(self):
        try:
            server = smtplib.SMTP(self.smtp_server, self.port, timeout=self.timeout)
            if self.use_tls:
                server.starttls()
            server.login(self.sender_email, self.sender_password)
            return server
        except Exception as e:
            print(f"Connection error: {e}")
            raise

    def send_email(self, receiver_email, subject, body, html=None, attachments=None):
        message = MIMEMultipart()
        message["Subject"] = subject
        message["From"] = self.sender_email
        message["To"] = receiver_email

        message.attach(MIMEText(body, "plain"))

        if html:
            message.attach(MIMEText(html, "html"))

        if attachments:
            for filename in attachments:
                try:
                    with open(filename, "rb") as attachment:
                        part = MIMEBase("application", "octet-stream")
                        part.set_payload(attachment.read())
                    encoders.encode_base64(part)
                    part.add_header("Content-Disposition", f"attachment; filename= {os.path.basename(filename)}")
                    message.attach(part)
                except FileNotFoundError:
                    print(f"File not found: {filename}")
                except Exception as e:
                    print(f"Attachment error: {e}")

        for attempt in range(self.max_retries):
            try:
                server = self._connect()
                server.sendmail(self.sender_email, receiver_email, message.as_string())
                print("Email sent successfully!")
                server.quit()
                return
            except (socket.timeout, smtplib.SMTPException) as e:
                print(f"Attempt {attempt + 1} failed: {e}")
                if attempt < self.max_retries - 1:
                    time.sleep(2 ** attempt)
                else:
                    print("Max retries reached. Email sending failed.")
                    raise
            finally:
                try:
                    server.quit()
                except Exception:
                    pass

# 使用示例
sender = EmailSender("smtp.example.com", 587, "[email protected]", "your_password")
try:
    sender.send_email("[email protected]", "Test Email", "This is a test email.", html="<h1>Hello</h1><p>This is HTML</p>", attachments=["example.txt"]) # 确保example.txt存在
except Exception as e:
    print(f"Final error: {e}")

这个类封装了连接服务器、发送邮件和处理异常的逻辑。 可以方便地发送纯文本邮件、HTML 邮件和带附件的邮件。 重试机制和连接超时也得到了处理。

常见问题和解决方法

问题 解决方法
smtplib.SMTPAuthenticationError 检查用户名和密码是否正确。确保启用了 SMTP 访问权限（例如，在 Gmail 中）。
smtplib.SMTPConnectError 检查 SMTP 服务器地址和端口是否正确。确保网络连接正常。
socket.timeout 增加连接超时时间。检查网络连接是否稳定。
邮件被标记为垃圾邮件 确保邮件内容符合规范，避免使用垃圾邮件敏感词汇。设置 SPF、DKIM 和 DMARC 记录。使用信誉良好的 SMTP 服务器。
无法发送带有附件的邮件 确保正确设置了 Content-Type 和 Content-Disposition。确保附件文件存在且可读。
异步发送邮件时出现线程安全问题 确保在每个协程中使用独立的 email.mime.message.Message 对象。使用线程安全的 SMTP 连接池。
邮件客户端显示乱码 确保邮件的 Content-Type 和编码方式正确设置。使用 UTF-8 编码。

构建更强大的邮件系统

smtplib 提供了基础的邮件发送功能。要构建更强大的邮件系统，可以考虑以下方面：

  • 使用消息队列： 将邮件发送任务放入消息队列，例如 RabbitMQ 或 Celery，可以实现异步发送，提高系统的吞吐量和可靠性。
  • 实现邮件模板： 使用模板引擎，例如 Jinja2，可以方便地生成各种类型的邮件。
  • 集成邮件跟踪： 跟踪邮件的打开率和点击率，可以了解邮件的效果，并进行优化。
  • 使用专业的邮件服务提供商： 例如 SendGrid、Mailgun 或 Amazon SES，它们提供了更高的可靠性、更好的送达率和更强大的功能。
  • 添加监控和告警： 监控邮件发送的成功率和延迟，并在出现问题时发出告警。

总结

smtplib 是 Python 中用于发送电子邮件的强大工具。 通过掌握其高级用法，我们可以构建更健壮、更灵活的邮件发送解决方案。 从处理连接超时、实现重试机制，到发送 HTML 邮件、带附件的邮件，以及使用异步方式发送邮件，smtplib 提供了丰富的功能。 此外，通过封装成类，我们可以更方便地使用邮件发送功能。 希望今天的讲解对大家有所帮助。

持续精进，构建可靠邮件发送

掌握 smtplib 的高级用法是构建可靠邮件发送系统的关键，持续实践，不断优化代码，定能打造出强大的邮件解决方案。

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