OK，找到了 unittest.mock 。
unittest.mock本来是用来在单元测试中hook第三方模块（类/函数）的（绕过原来的模块），但是HTTP请求也是通过某个函数发送的，也可以用它来模拟。

以下为示例：
main.py 待测程序

 from urllib.request import urlopen


def func():
    url_ip = 'http://ifconfig.me/ip'
    ip = None
    try:
        ip = urlopen(url_ip)
    except:
        pass
    return ip


if __name__ == '__main__':
    print(func())

test.py 测试用例

 import unittest
from unittest import mock

from main import func


class FuncTestCase(unittest.TestCase):
    @mock.patch('main.urlopen')
    def test_func(self, mock_open):
        mock_open.return_value = '127.0.0.1'
        #设置模拟函数的返回值
        result = func()
        #调用待测功能，但已经模拟了urlopen函数
        mock_open.assert_called_with('http://ifconfig.me/ip')
        #验证调用参数
        self.assertEqual(result, '127.0.0.1')
        #验证返回结果


if __name__ == '__main__':
    unittest.main()

缺陷：如果在func中调用了多次urlopen，则上述代码无法正常测试。
Update ：可以通过设置mock对象的 side_effect 属性来用自己的函数替换系统函数（不过不太优雅）。