在在线学习系统中，学习时长往往是课程考核的关键指标。但手动挂机学习效率低，且需要不断点击页面保持在线。本文将介绍如何利用 Python 的 Tkinter GUI 库 和 Requests 网络请求库，编写一个自动化的“学习时长助手”，实现自动登录、验证码识别与刷新，以及后台定时提交学习时长。

注:该程序用于网站(https://gistraining.webmap.cn/)的自动增加学习时长.

一、整体功能概述

本文的完整程序实现了以下功能：

1. 图形化界面：基于 Tkinter 构建，用户可通过界面输入用户名、密码、验证码。
2. 验证码获取与刷新：支持从服务器获取验证码图片，展示在 GUI 中。
3. 自动登录：支持输入账户信息后自动登录，并校验返回结果。
4. 时长刷课：后台线程定时向服务器提交学习时长请求。
5. 进度显示：通过进度条和标签展示当前已刷学习时长与目标时长。
6. 状态管理：应用有完善的状态机机制，保证不同阶段界面控件可用性合理切换。

最终效果是：用户登录成功后，点击“开始刷时长”，程序将自动向服务器提交学习时长请求，并动态更新 UI。

二、核心技术栈

• Tkinter：Python 标准库中的 GUI 工具包，适合快速开发桌面工具。
• Requests：Python 最常用的 HTTP 请求库，用于和学习平台进行交互。
• **Pillow (PIL)**：用于处理验证码图片，方便在 Tkinter 中显示。
• 多线程 + 队列：利用 threading.Thread 与 queue.Queue 实现异步网络请求，避免阻塞 GUI。
• 状态机模式：通过 set_ui_state 方法集中管理控件状态，逻辑清晰。

三、功能模块解析

1. GUI 构建

主界面由 三个主要区域组成：

• 登录区：输入用户名、密码、验证码，并支持刷新验证码。
• 控制区：设置请求间隔，开始或停止“刷时长”。
• 进度区：显示已学习的时长和进度条。

示例代码：

login_frame = ttk.LabelFrame(main_frame, text="登录", padding="10")
self.username_entry = ttk.Entry(login_frame)
self.password_entry = ttk.Entry(login_frame)
self.captcha_entry = ttk.Entry(login_frame)
self.captcha_image_label = ttk.Label(login_frame)

这里我们利用 ttk.LabelFrame 分组，条理清晰，用户操作直观。

2. 验证码获取与展示

验证码获取逻辑通过单独的线程运行，避免阻塞 GUI：

def _fetch_captcha_worker(self):
    response = self.session.get(self.URL_CAPTCHA, timeout=10)
    if response.status_code == 200:
        self.queue.put({"type": "captcha_image", "data": response.content})

取回图片后，通过 Pillow 转换为 ImageTk.PhotoImage 并展示：

image = Image.open(BytesIO(image_data))
self.captcha_photo = ImageTk.PhotoImage(image)
self.captcha_image_label.config(image=self.captcha_photo)

这样用户无需刷新页面，即可获取最新验证码。

3. 登录逻辑

程序将密码进行 Base64 编码，并提交到服务器：

encoded_password = base64.b64encode(password.encode('utf-8')).decode('utf-8')
data = {
    'args[username]': username,
    'args[userpassword]': encoded_password,
    'args[randcode]': captcha,
    'userlogin': '1',
    'userhash': str(time.time())
}
response = self.session.post(self.URL_LOGIN, data=data, timeout=10)

这里特别注意：

• 使用 requests.Session() 保持会话，避免重复登录。
• 登录结果通过 消息队列传递给主线程，保证 Tkinter 线程安全。

4. 自动刷时长逻辑

核心逻辑在 worker_function 方法中实现：

• 每隔一定秒数，向学习平台发送一次学习时长请求。
• 若请求成功，学习总时长 +1 并更新进度条。

while not self.stop_event.is_set() and self.total_minutes < self.target_minutes:
    response = self.session.post(self.URL_STUDY, headers=headers, data=data, timeout=10)
    if response.status_code == 200:
        self.queue.put("success")

通过 threading.Event 控制线程停止，确保用户点击“停止”后立即终止后台任务。

5. UI 状态机

不同阶段控件状态不同，例如：

• 登录前：用户名、密码、验证码可编辑；
• 登录中：所有控件禁用，避免重复点击；
• 登录成功：学习控制按钮启用；
• 刷课中：仅允许“停止”按钮可点击。

代码：

states = {
    'IDLE': {...},  # 登录前
    'LOGGING_IN': {...},  # 登录中
    'LOGGED_IN': {...},  # 登录成功
    'RUNNING': {...},  # 刷课中
    'STOPPED': {...},  # 刷课已停止
}

这种状态机模式比直接在各处 config(state=...) 更清晰、更易维护。

四、关键难点与解决方案

1. 避免 GUI 阻塞

• 所有耗时操作（网络请求、循环任务）均在子线程中运行，通过 queue.Queue 与主线程通信。
• 主线程仅负责界面刷新，保持响应流畅。

验证码加载延迟

• 验证码刷新时禁用按钮，待加载完成后再启用。

安全退出

• 关闭窗口时，若后台线程还在运行，需先设置 stop_event，确保线程安全退出。

五、总结

通过本项目，我们不仅实现了一个实用的“学习时长助手”，还系统性地运用了以下技术点：

• Tkinter GUI 设计与控件布局
• Requests 会话管理与 POST 请求
• 多线程与队列结合，解决 Tkinter 线程安全问题
• 状态机模式简化复杂 UI 控件管理

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