Разработка телеграм-бота в Python

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире для общения, развлечений, работы и обучения повсеместно используется Интернет. Интернет является не только источником разнообразной и полезной для пользователей информации, но также является основной формой виртуального общения. Благодаря Интернету теперь не требуется постоянное личное присутствие, многие вопросы решаются через средства виртуальной коммуникации. Во многом этому поспособствовали системы мгновенного обмена сообщениями - мессенджеры. Мессенджеры обеспечивают пользователей большим количеством удобных способов онлайн-общения как с родственниками и друзьями, так и с деловыми партнерами. Проведение онлайн-опросов и голосований является одним из наиболее популярных способов быстрой коммуникации. Голосования и опросы позволяют в интерактивном режиме организовать процесса опроса и сбора мнений заинтересованных лиц (например, клиентов и сотрудников компаний).

В данной работе приводится пример пошаговой разработки телеграм-бота с нуля в Python, но для начала необходимо решить следующие задачи:

1. изучение предметной области;

2. изучение технологий и средств создания интернет-ботов;

3. сравнение имеющихся аналогов интернет-ботов.



1. ИНТЕРНЕТ-БОТЫ И ТЕХНОЛОГИИ ИХ РАЗРАБОТКИ

1.1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ И О ИНТЕРНЕТ-БОТАХ

Telegram - это бесплатный мессенджер для смартфонов и персональных компьютеров под управлением всех наиболее распространенных на сегодняшний день операционных систем, позволяющий обмениваться не только текстовыми сообщениями, но и различными медиафайлами (картинки, музыка, архивы, текстовые документы).

Функционально Telegram похож на другие мессенджеры, его главные преимущества перед конкурентами - скорость, защищенность, хранение данных в облаке (удаленный сервер) и бесплатность.

Свой трафик Telegram надежно зашифровывает, все вычисления производятся на удаленном сервере, а клиентская часть только шифрует данные и отправляет их на сервер. Для устойчивой работы был создан уникальный протокол MTProto, что существенно повысило безопасность и защиту от несанкционированной утери информации.

При одновременном обмене сообщениями и фотографиями участников чата, конкуренты значительно уступают Telegram по скорости доставки информации.

Боты - это специальные программы, выполняющие различные функции и упрощающие жизнь их пользователей. Написанные для платформы Telegram, они предназначены для выполнения самых разных функций: от получения новостей до поиска информации и даже торговли акциями. Главное задачей бота является автоматический ответ после введенной ему пользователем команды. При этом, работая непосредственно через интерфейса Telegram, программа имитирует действия живого юзера, за счет чего пользование таким ботом гораздо удобно и понятно.

Сами же боты делятся на несколько направлений:

Чат-боты представляют из себя простейший чат, имитирующий общение на заданную пользователем тематику.

Боты-информаторы - отдельный вид ботов, главная цель которых -- информирование пользователя о тех или иных событиях (новости, мероприятия, публикации и т.п.).

Игровые боты - это боты, с которыми можно поиграть в различные игры. По большей части, это текстовые версии разных игр времен Combats.ru.

Боты-асистенты - это боты, разработанные различными онлайн сервисами как дополнение к основной веб-версии.

Алгоритм работы бот-утилит состоит в следующем: сообщения, команды и запросы, отправленные пользователями, передаются на программное обеспечение, запущенное на серверах разработчиков. Посреднический анонимный сервер Telegram обрабатывает шифрование и осуществляет обратную связь между утилитой и пользователем.

Взаимодействие между пользователем и ботом выглядит следующим образом: пользователь отдает команду боту, бот передает команду на сервер, после этого программа на сервере обрабатывает полученный от бота запрос, затем сервер отдает ответ боту, в итоге бот выводит ответ на экран приложения пользователю. И этот цикл повторяется раз за разом, когда пользователь взаимодействует с любым телеграм-ботом.

Взаимодействие с серверами происходит с помощью простогоHTTPSинтерфейса, который представляет собой упрощенную версию API Telegram. По-другому этот интерфейс можно назвать программным каталогом или боталгоритмом. Новые bot-утилиты создаются с помощью специальной утилиты @BotFather.



1.2 ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ ИНТЕРНЕТ-БОТОВ

Бот в Telegram создается при помощи другого бота под названием BotFather. Для этого необходимо отправить ему команду /newbot, выбрать имя, которое будет отображаться в списке контактов, и адрес.

Если адрес не занят, а имя введено правильно, BotFather пришлет в ответ сообщение с токеном - «ключом» для доступа к созданному боту.

Когда бот зарегестрирован, его необходимо наделить функционалом. Для этого можно использовать различные методы. Существуют различные сервисы, с помощью которых можно наделять бота определенными функциями, но для более гибкой настройки потребуется работа с языком программирования.

В языках программирования существуют различные фреймворки, направленные на работу конкретно с Telegram. Выбор языка будет рассмотрен ниже, в соответствующем разделе.



2. РАЗРАБОТКА ИНТЕРНЕТ-БОТА

2.1 ОБЗОР И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ АНАЛОГИЧНЫХ ИНТЕРНЕТ-БОТОВ

Требования к сервису должны содержать наиболее эффективные для данной задачи решения. Из этого следует, что при изучении и сравнении сервиса с аналогами основными задачами можно выделить четкое формулирование требований к своему проекту и нахождение наиболее успешных решений в уже существующих разработках.

Изучение уже разработанных конкретных аналогов, рассмотрение их достоинств и недостатков, маркетинговых моделей, технических решений, поможет лучше понять, каким должен быть создаваемый сервис, какие элементы необходимо включить, а в каких нет надобности, сформулировать требования к проекту.

Для этого был проведен анализ различных сервисов на основании их собственного позиционирования на собственных платформах, статей и отзывов о них простых пользователей, личного опыта использования. Основными критериями были готовая версия продукта, востребованность у целевой аудитории потребителей, различные технические или маркетинговые решения сервисов для изучения нескольких подходов к реализации продукта.

Под данные критерии подошли следующие проекты: ControllerBot, Combot, Channely.

ControllerBot. ControllerBot является самым популярным ботом для публикации контента. В его функционал входят: отложенная публикация, добавление комментариев под публикацией, отложенное удаление публикации.

К его преимуществам можно отнести:

Простой и понятный интерфейс

Бессрочную бесплатную версию

Также имеется ряд серьезных недостатков:

Небольшой функционал

Отсутствие web-версии

Не всегда работает стабильно

Нет возможности опубликовать фотографии в формате “Альбом”.

Combot. Среди его возможностей -- детальная аналитика, настройки модерации, система репутации, триггеры, предупреждения, а также система антиспам и различные отчеты.

Преимущества:

Есть бесплатный тариф до 200 подписчиков

Обилие функций и настроек

Глубокая статистика по каналу

Наличие мобильной версии.

Недостатки:

Минимальный платный тариф 9.99$ в месяц

Сложный интерфейс.

Channely. В его возможности входит: отложенный постинг, автоудаление, добавление кнопок и реакций, закрепление сообщений, редактирование отправленных, отправка нескольких сообщений.

Из отличий: мультипостинг, пересылка постов.

Преимущества:

Широкий функционал

Уникальные функции мультипостинга и пересылки публикаций в другие каналы

Наличие мобильной версии.

Недостатки:

Минимальный платный тариф 5$ в месяц за канал

Долгое отсутствие обновлений.

Проведем анализ разработок конкурентов.

Большинство конкурентов имеют маркетинговую стратегию, заключающуюся в наличии постоянной или временной бесплатной версии телеграм-бота и расширенной платной версии. Такой подход позволяет привлечь более широкий круг пользователей, так как дает возможность изучить основной функционал без денежных затрат.

Из-за ограничений в интерфейсе ботов самого Телеграма, наличие webинтерфейса значительно облегчает взаимодействие пользователя с продуктом, давая возможность видеть и взаимодействовать с большим количеством параметров и опций, чем в мессенджере. Возможность настроить собственный интерфейс в web-версии позволяет сделать его более удобным и понятным для широкой аудитории пользователей.

Многие телеграм-боты имеют функционал, необходимый для управления медийными каналами, но не требующийся простым пользователям для организаций конференций, локальных сообществ. Наличие большого количества функций может осложнять интерфейс для восприятия обычных пользователей, поэтому необходимо сразу определить целевую аудиторию, на которую рассчитан проект.

Немало сервисов имеют проблемы со стабильностью работы, поэтому техническая проработанность проекта выделяет его среди других. Другие аналоги не были рассмотрены работе из-за несоответствия каким-либо из сформулированных критериев, поэтому их анализ не является важным для поставленных задач.

2.2 ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЙ И СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ ИНТЕРНЕТ-БОТА

Для реализации проекта существует множество различных решений, каждое из которых имеет свои плюсы и минусы. В данной главе будут рассмотрены различные инструменты для реализации программы, и выбраны наиболее подходящие из них. Python - высокоуровневый язык программирования общего назначения с динамической строгой типизацией и автоматическим управлением памятью. Язык является полностью объектно-ориентированным. Сам же язык известен как интерпретируемый.

Python является мультипарадигмальным языком программирования, поддерживающим императивное, процедурное, структурное, объектно-ориентированное и функциональное программирование. Задачи обобщенного программирования решаются за счёт динамической типизации. Аспектно-ориентированное программирование частично поддерживается через декораторы, более полноценная поддержка обеспечивается дополнительными фреймворками, выбор которых будет рассмотрен ниже. Такие методики как контактное и логическое программирование можно реализовать с помощью библиотек или расширений.

Основные архитектурные черты, характеризующие язык - динамическая типизация, автоматическое управление памятью, полная интроспекция, механизм обработки исключений, поддержка многопоточных вычислений с глобальной блокировкой интерпретатора, высокоуровневые структуры данных. Поддерживается разбиение программ на модули, которые, в свою очередь, могут объединяться в пакеты.

Проанализируем преимущества и недостатки данного языка.

Преимущества:

? Ориентированность языка на повышение производительности разработчика, читаемости кода и его качества

? Обеспечение переносимости написанных на нем программ

? Минималистичный синтаксис

? Стандартная библиотека включает большой набор полезных функций

? Большое количество фреймворков.

Недостатки:

? Зачастую более низкая скорость работы и более высокое потребление памяти

? Динамическая типизация может вызывать ошибки при неправильной работе.

Также, относительно других языков, например C#, Python куда более лаконичен при работе, в частности, с Telegram-ботами, что, в совокупности с вышеперечисленными факторами и некритичными для данной разработки минусами делает Python наиболее предпочтительным языком разработки проекта.

Для работы с web-средой потребуется выбрать соответствующий фреймворк. Для сравнения были выбраны три наиболее популярных для данных задач фреймворка: Flask, Pyramid и Django.

Преимущества Django:

? Принцип «Все включено». Данный принцип подразумевает, что большинство инструментов для создания приложения - часть фреймворка, а не поставляются в виде отдельных библиотек.

? Стандартизированная структура. Django как фреймворк задаёт структуру проекта. Она помогает разработчикам понимать, где и как добавлять новую функциональность.

Благодаря одинаковой для всех проектов структуре гораздо проще найти уже готовые решения или получить помощь от сообщества.

? Приложения Django. Приложения в Django позволяют разделить проект на несколько частей. Этот подход позволяет легко интегрировать готовые решения.

? Безопасный по умолчанию. Django безопасен из коробки и включает механизмы предотвращения распространенных атак вроде SQL-инъекций и подделки межсайтовых запросов.

Недостатки:

? Django развивается медленно. Django является большим и монолитным фреймворком. Это позволяет сообществу разрабатывать сотни универсальных модулей и приложений, но снижает скорость разработки самого Django. Кроме того, фреймворк должен поддерживать обратную совместимость, поэтому он развивается относительно медленно.

? Компоненты разворачиваются совместно

? Фреймворк использует шаблон маршрутизации с указанием URL

? Скорость.

Нельзя сказать, что фреймворк сам по себе медленный. Однако, если неправильно спроектировать архитектуру, то она в сочетании с Python (как сказано выше, не самым быстрым языком программирования) приведет к медленной работе сайта или приложения.

Теперь рассмотрим фреймворк Flask:

Преимущества:

? Легкий для понимания

Flask имеет простую структуру и интуитивно понятный синтаксис. Кроме того, в отличие от других фреймворков Flask позволяет программисту полностью контролировать процесс разработки.

? Гибкий

Лишь некоторые части фреймворка недоступны для модификаций, потому что они уже максимально просты и оптимизированы. Программист может самостоятельно редактировать большую часть инструментов фреймворка под свои нужды.

Вместе с Flask программист получает шаблонизатор, которые позволяет использовать один и тот же пользовательский интерфейс на нескольких страницах.

? Хорошие инструменты для тестирования

В Flask интегрированы инструменты для тестирования и отладки. Программист имеет в распоряжении полноценные unit тесты, встроенный сервер разработки, отладчик и обработчик запросов.

Недостатки:

? Не поддерживает асинхронность

Flask обрабатывает все запросы в один поток, то есть каждый запрос блокирует поток на время своего выполнения, а затем передает очередь следующему запросу.

? Недостаток возможностей

Flask - это микро-веб-фреймворк, а значит, его функционал ограничен, и не подойдет для работы над большими проектами.

Сопоставив достоинства и недостатки двух вышеперечисленных фреймворков можно сделать вывод, что для создания небольшого приложения, каким и является разрабатываемый проект, больше подойдет Flask, как более легкий и гибкий инструмент разработки, относительно Django.

Web-сервер, это технология, использующаяся для размещения одного или нескольких веб-сайтов. Для работы с этими ресурсами используется web-браузер в качестве клиента.

Для данной работы будут рассмотрены такие web-сервера как Nginx и Apache.

Apache - это кроссплатформенное ПО для серверов с открытыми исходными кодами, распространяемое в виде свободного софта (ограничения на скачивание и копирование отсутствуют). Около 46% всех веб-проектов используют данное программное обеспечение. Web-сервер может работать на всех популярных операционных системах. С точки зрения функционала, Apache имеет впечатляющие характеристики. Многие функции реализуются как совместимые модули, расширяющие базовый функционал, диапазон которых варьируется от поддержки языков программирования (в том числе Python) до обеспечения различных схем аутентификации. С точки зрения архитектуры, Apache, работает по модели «процессов». Это означает, что для каждого соединения Apache выделяет отдельную «коннекцию», или другими словами поток данных, что вызывает значительную загрузку.

Преимущества Apache:

? Веб - сервер сжимает страницы, чтобы уменьшить их размер, что обеспечивает высокую скорость их загрузки.

? Высокие показатели безопасности

? Широкий функционал

? Модульная структура

? Масштабируемость.

В недостатки технологии можно записать:

? Падение производительности в случае резкого роста трафика.

? Большое количество конфигураций, осложняющее работу для ранее незнакомых с Apache программистов.

? Большая нагрузка на память, в сравнении с Nginx.

Nginx это отечественное специальное ПО с открытым кодом, совместимое с UNIX-системами (существует экспериментальная сборка под Windows). NGINX работает с асинхронной архитектурой, управляемой событиями. Это означает, что аналогичные потоки управляются одним рабочим процессом, и каждый рабочий процесс содержит меньшие блоки, называемые рабочими соединениями. Весь этот блок отвечает за обработку потоков запросов. Рабочие соединения доставляют запросы к рабочему процессу, который также отправляет его в главный процесс. Наконец, основной процесс предоставляет результат этих запросов.

К достоинствам Nginx можно отнести:

? NGINX может одновременно выполнять 1000 подключений статического контента в два раза быстрее, чем Apache (стоит отметить, что при работе с динамическими сайтами производительность примерно одинакова).

? Использование ресурсов. Nginx является менее требовательным к памяти, чем веб-сервер Apache.

? Активная поддержка пользователей от самой компании

? Запрет на возможность переопределения конфигурационных файлов на уровне директорий, обуславливающий прирост производительности и безопасности в сравнении с Apache.

? Высокая масштабируемость при более низких требованиях к вычислительным системам.

Имеется и ряд недостатков:

? Отсутствие механизма динамического подключения различных модулей хоть и повышает безопасность, но делает разработку менее гибкой

? Плохо оптимизирован под Windows.

Зачастую, пользователи Telegram выбирают этот мессенджер за счет его безопасности, поэтому мы должны учитывать данный параметр при выборе web-сервера. Быстродействие и более низкое потребление ресурсов также делают Nginx более предпочтительным вариантом.

интернет телеграм бот

2.3 РАЗРАБОТКА ИНТЕРНЕТ-БОТА С НУЛЯ НА PYTHON

Разберем пример телеграм-бота, который показывает актуальный курс рубля. В этом примере используется объектно-ориентированный подход программирования.

Пошаговая разработка бота:

Объявляем класс приложения AppBot.

Определяем метод _init_. -- он инициализирует объекты, которые будут использоваться внутри класса. В качестве аргумента принимает токен от BotFather.



Внутри функции инициализируем updater -- механизм, который принимает входящие сообщения от пользователей через «Телеграм». Сохраняем его как отдельный атрибут класса AppBot.

Следом создаем экземпляр класса RubleExchangeRate, который отвечает за курс обмена рубля. Этот курс подтягивается из публичного API, который парсит официальные данные Центробанка.

Далее инициализируем dispatcher -- маршрутизатор для входящих сообщений бота.

Определим метод serve. Он нужен, чтобы запустить «поллинг» -- процесс, когда алгоритм забирает у «Телеграма» новые сообщения и обрабатывает.

Вводим методы-обработчики, которые описывают реакцию бота на входящие сообщения. Вернемся на шаг назад. При определении метода _init_ мы указали маршрутизатору dispatcher, что start_handler реагирует на команду запуска бота /start.

В обработчике start_handler формируется список кнопок с названиями курсов валют и текстовое приветствие. То есть после запуска бота пользователь получит сообщение «Привет! Это бот курса рубля» и набор кнопок на клавиатуре.

Когда пользователь нажимает одну из кнопок, он отправляет текстовое сообщение боту. Чтобы на текст реагировал обработчик response_handler, нужно при добавлении в маршрутизатор disptacher «обернуть» его в MessageHandler и использовать фильтр Filters.text.

Реализуем response_handler: метод-обработчик принимает аргумент update -- объект, который содержит информацию о входящем сообщении пользователя, и context -- объект, хранящий вспомогательный контекст.

В цикле перебираются варианты того, что мог прислать пользователь и что код может обработать.

Отдельно описываем RESPONSE_TO_CURRENCY_CODE_MAP. Это структура (словарь), в которой содержатся условия: если пользователь прислал текст RUB/USD, мы отправим ему данные о долларах, если текст RUB/EUR -- о евро.

В цикле перебираются ключи словаря RESPONSE_TO_CURRENCY_CODE_MAP, и если какой-то совпадает с тем, что прислал пользователь, то в ответ он получит соответствующий курса рубля. Для этого вызывается функция RubleExchangeRate.get, которая ходит во внешний API.

Полученные данные присылаем в ответе:

Если в сообщении пользователя нет ключа, который можно обработать -- например, он не стал нажимать на предложенные ботом кнопки, а ввел случайный текст, -- говорим ему об этом.

Реализуем класс, который ходит во внешний API. У него есть сессия (Session), хранящая общие параметры для запросов и позволяющая выполнять запросы чуть быстрее с помощью механизма HTTP keep-alive.

Главное в этом блоке -- метод.get.

.get('https://www.cbr-xml-daily.ru/daily_json.js').json() означает, что выполняется HTTP GET запрос по указанному адресу и затем ответ на этот запрос будет интерпретироваться как JSON -- текстовый формат нотации для сериализации объектов.

API из текущего примера можно открыть в браузере и увидеть, как структурированы данные. Тут указана валюта и все коды, которые мы использовали. До значения каждой валюты можно добраться соответствующим запросом, если API не поменяет свой формат. Если поменяет, то код сломается и придется править.

И дополнительно: зачем нужен декоратор @ttl_cache? Кэширование -- это механизм, который позволяет сохранить данные для дальнейшего переиспользования. Например, если мы знаем, что у внешнего API есть ограничение по количеству вызовов (RPS -- количество запросов в секунду), что отставание курса рубля от API на n минут не критично для бизнес-логики бота и что при использовании нашего бота пользователи могут сгенерировать больше запросов, чем порог RPS у внешнего API, то стоит использовать кэширование.

Иначе может сломаться бот или API из-за множества запросов или вовсе могут забанить в сервисе, предоставляющем API, за нарушение его правил.

Финальный код можно запустить и тестировать уже в «Телеграме». Бот будет работать, пока запущен алгоритм и работает компьютер. Но такой формат подойдет только для теста -- для полного развертывания понадобится облачный сервер. Есть множество решений на российском рынке: Yandex Compute Cloud, Cloud Servers от VK, 1cloud и другие.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения реферата был проведен обзор существующих телеграмм-ботов, на основе которого были выделены ключевые особенности, рассмотрены различные инструменты и выбраны наиболее подходящие для реализации разработки.

Был приведен пример разработки телеграмм-бота с нуля в Python.

Таким образом мы выяснили, что не очень сложного бота может создать каждый. Есть инструменты, которые не требуют навыков программирования, достаточно базовых знаний веб-сервисов. Сборка бота в онлайн-конструкторе обычно интуитивно понятна: подбираете нужную платформу на основе доступных функций, складываете из блоков цепочку сообщений и команд, запускаете.

Бота не нужно загружать на сервер, он будет работать автономно на стороне платформы. Чтобы программа заработала, не забудьте зарегистрировать бота в «Телеграме» -- для этого есть официальный сервис.

В сервисах-конструкторах обычно разрешают создать одного бота бесплатно. Но не надейтесь, что можно сделать популярного бота без вложений: действуют ограничения по количеству команд и пользователям. Чтобы расширить возможности бота, придется подключить платный тариф -- в среднем от 500 рублей в месяц.

Важно понимать: бот всегда будет ограничен возможностями самого конструктора. Чтобы не зависеть от сторонних платформ, потребуется создать бота с нуля с помощью кода. Но в этом случае придется либо самому разобраться в программировании, либо заплатить разработчику.

Размещено на Allbest.ru

...