一、介绍
webmagic的是一个无须配置、便于二次开发的爬虫框架,它提供简单灵活的API,只需少量代码即可实现一个爬虫。webmagic采用完全模块化的设计,功能覆盖整个爬虫的生命周期(链接提取、页面下载、内容抽取、持久化),支持多线程抓取,分布式抓取,并支持自动重试、自定义UA/cookie等功能。
二、概览
WebMagic项目代码分为核心和扩展两部分。核心部分(webmagic-core)是一个精简的、模块化的爬虫实现,而扩展部分则包括一些便利的、实用性的功能(例如注解模式编写爬虫等)。
WebMagic的结构分为Downloader、PageProcessor、Scheduler、Pipeline四大组件,并由Spider将它们彼此组织起来。这四大组件对应爬虫生命周期中的下载、处理、管理和持久化等功能。而Spider则将这几个组件组织起来,让它们可以互相交互,流程化的执行,可以认为Spider是一个大的容器,它也是WebMagic逻辑的核心。
WebMagic总体架构图如下:
2.1 WebMagic的四个组件
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Downloader
Downloader负责从互联网上下载页面,以便后续处理。WebMagic默认使用了Apache HttpClient作为下载工具。
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PageProcessor
PageProcessor负责解析页面,抽取有用信息,以及发现新的链接。WebMagic使用Jsoup作为HTML解析工具,并基于其开发了解析XPath的工具Xsoup。在这四个组件中,PageProcessor对于每个站点每个页面都不一样,是需要使用者定制的部分。
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Scheduler
Scheduler负责管理待抓取的URL,以及一些去重的工作。WebMagic默认提供了JDK的内存队列来管理URL,并用集合来进行去重。也支持使用Redis进行分布式管理。除非项目有一些特殊的分布式需求,否则无需自己定制Scheduler。
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Pipeline
Pipeline负责抽取结果的处理,包括计算、持久化到文件、数据库等。WebMagic默认提供了“输出到控制台”和“保存到文件”两种结果处理方案。Pipeline定义了结果保存的方式,如果你要保存到指定数据库,则需要编写对应的Pipeline。对于一类需求一般只需编写一个Pipeline。
2.2 用于数据流转的对象
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Request
Request是对URL地址的一层封装,一个Request对应一个URL地址。它是PageProcessor与Downloader交互的载体,也是PageProcessor控制Downloader唯一方式。
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Page
Page代表了从Downloader下载到的一个页面——可能是HTML,也可能是JSON或者其他文本格式的内容。Page是WebMagic抽取过程的核心对象,它提供一些方法可供抽取、结果保存等。
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ReusltItems
ReusltItems相当于一个Map,它保存PageProcessor处理的结果,供Pipeline使用。它的API与Map很类似,值得注意的是它有一个字段skip,若设置为true,则不应被Pipeline处理。
2.3 控制爬虫运转的引擎—Spider
Spider是WebMagic内部流程的核心。Downloader、PageProcessor、Scheduler、Pipeline都是Spider的一个属性,这些属性是可以自由设置的,通过设置这个属性可以实现不同的功能。Spider也是WebMagic操作的入口,它封装了爬虫的创建、启动、停止、多线程等功能。
对于编写一个爬虫,PageProcessor是需要编写的部分,而Spider则是创建和控制爬虫的入口。
2.4 WebMagic项目组成
WebMagic项目代码包括几个部分,在根目录下以不同目录名分开。它们都是独立的Maven项目。
WebMagic主要包括两个包,这两个包经过广泛实用,已经比较成熟:
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webmagic-core
webmagic-core是WebMagic核心部分,只包含爬虫基本模块和基本抽取器。
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webmagic-extension
webmagic-extension是WebMagic的主要扩展模块,提供一些更方便的编写爬虫的工具。包括注解格式定义爬虫、JSON、分布式等支持。
三、 基本的爬虫
3.1 爬虫的流程 (可以参考上边的框架架构图)
- Downloader-页面下载
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页面下载是一切爬虫的开始。
大部分爬虫都是通过模拟http请求,接收并分析响应来完成。这方面,JDK自带的HttpURLConnection可以满足最简单的需要,而Apache HttpClient(4.0后整合到HttpCompenent项目中)则是开发复杂爬虫的不二之选。它支持自定义HTTP头(对于爬虫比较有用的就是User-agent、cookie等)、自动redirect、连接复用、cookie保留、设置代理等诸多强大的功能。
webmagic使用了HttpClient 4.2,并封装到了HttpClientDownloader。学习HttpClient的使用对于构建高性能爬虫是非常有帮助的,官方的Tutorial就是很好的学习资料。目前webmagic对HttpClient的使用仍在初步阶段,不过对于一般抓取任务,已经够用了
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- PageProcessor-页面分析及链接抽取
- 这里说的页面分析主要指HTML页面的分析。页面分析可以说是垂直爬虫最复杂的一部分,在webmagic里,PageProcessor是定制爬虫的核心。通过编写一个实现PageProcessor接口的类,就可以定制一个自己的爬虫
- HTML分析是一个比较复杂的工作,Java世界主要有几款比较方便的分析工具:
- Jsoup
- HtmlParser
- Apache tika
- HtmlCleaner与Xpath
- webmagic的Selector
- Selector是webmagic为了简化页面抽取开发的独立模块,是整个项目中我最得意的部分。这里整合了CSS Selector、XPath和正则表达式,并可以进行链式的抽取,很容易就实现强大的功能。即使你使用自己开发的爬虫工具,webmagic的Selector仍然值得一试
- Scheduler-URL管理
- URL管理的问题可大可小。对于小规模的抓取,URL管理是很简单的。我们只需要将待抓取URL和已抓取URL分开保存,并进行去重即可。使用JDK内置的集合类型Set、List或者Queue都可以满足需要。如果我们要进行多线程抓取,则可以选择线程安全的容器,例如LinkedBlockingQueue以及ConcurrentHashMap。因为小规模的URL管理非常简单,很多框架都并不将其抽象为一个模块,而是直接融入到代码中。但是实际上,抽象出Scheduler模块,会使得框架的解耦程度上升一个档次,并非常容易进行横向扩展,这也是我从scrapy中学到的。
- Pipeline-离线处理和持久化
- Pipeline其实也是容易被忽略的一部分。大家都知道持久化的重要性,但是很多框架都选择直接在页面抽取的时候将持久化一起完成,例如crawer4j。但是Pipeline真正的好处是,将页面的在线分析和离线处理拆分开来,可以在一些线程里进行下载,另一些线程里进行处理和持久化。
3.2 使用WebMagic爬取一个壁纸网站
首先引入WebMagic的依赖,webmagic-core-{version}.jar和webmagic-extension-{version}.jar。在项目中添加这两个包的依赖,即可使用WebMagic。
maven中引入依赖jar包
<dependency>
<groupId>us.codecraft</groupId>
<artifactId>webmagic-core</artifactId>
<version>0.5.3</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>us.codecraft</groupId>
<artifactId>webmagic-extension</artifactId>
<version>0.5.3</version>
</dependency>12345678910
不使用maven的用户,可以去http://webmagic.io中下载最新的jar包。
3.3 爬虫的实现
- 实现PageProcessor接口
- 在WebMagic里,实现一个基本的爬虫只需要编写一个类,实现PageProcessor接口即可。这个类基本上包含了抓取一个网站,你需要写的所有代码
- 爬虫的配置
- 爬虫相关配置,如抓取间隔、休息时间等
- 编写爬虫代码
- 这里我们爬取的是一个壁纸网站 https://wallhaven.cc/
package photo; import us.codecraft.webmagic.Page; import us.codecraft.webmagic.Site; import us.codecraft.webmagic.Spider; import us.codecraft.webmagic.processor.PageProcessor; import java.io.FileNotFoundException; import java.io.IOException; public class GetPhoto implements PageProcessor { // 设置参数 private Site site = Site.me().setRetryTimes(3).setSleepTime(1000).setTimeOut(3000); /** * 主方法启动爬虫 */ public static void main(String[] args) { // 这里只爬取第一页的壁纸,如果要爬取其他页数修改for循环参数即可 for (int i = 1; i <= 1; i++) { // 启动爬虫 Spider.create(new GetPhoto()) // 添加初始化的URL .addUrl("https://wallhaven.cc/toplist?page=" + i) // 使用单线程 .thread(1) // 运行 .run(); } } /** * 页面处理逻辑 * 也就是访问主程序中的URL后得到的页面 * * 爬虫思路: * 1. 主程序访问URL后得到页面 * 2. 将得到的页面解析出需要的参数,并将解析出来并且需要爬取的链接放入爬取目标中 (45-59行) * TIPS:WebMagic会自动去识别哪些连接爬取过哪些没有。 * 3. 访问第二步中放入的链接得到页面,并解析(62行) * 4. 将图片的名字和后缀提取出来以便保存(64-77行) */ public void process(Page page) { // 一页是24张图片 for (int i = 1; i <= 24; i++) { // 使用Xpath解析,获取到单个图片的网页 // WebMagic支持使用Xpath、CSS选择器、正则表达式、JsonPath来解析页面 String str = page.getHtml().xpath("//div[@id=thumbs]/section/ul/li[" + i + "]/figure/a[@class=preview]/@href").toString(); // 获取到的连接为null则退出循环,不添加进爬取目标 if (str == null) break; // 将爬取到的链接添加到待爬取页面中 page.addTargetRequest(str); } // 将页面中图片的地址提取出来,以便于使用工具类保存 String pageURL = page.getHtml().xpath("//img[@id=wallpaper]/@src").toString(); if (pageURL != null) { try { // 获取图片的名字和后缀提取出来用于保存 String name = pageURL.substring(pageURL.length() - 9, pageURL.length() - 4); String suffix = pageURL.substring(pageURL.length() - 4); // 将图片的地址、名字、保存路径传入文件工具类进行下载 DownloadImage.downLoadFromUrl(pageURL, name + suffix, "src/file/"); } catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } public Site getSite() { return site; } }
- 储存资源(工具类)
package photo; import java.io.*; import java.net.HttpURLConnection; import java.net.URL; class DownloadImage { public static void downLoadFromUrl(String urlStr, String fileName, String savePath) throws IOException { URL url = new URL(urlStr); HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection(); // 设置超时间为3秒 conn.setConnectTimeout(3 * 1000); // 防止屏蔽程序抓取而返回403错误 conn.setRequestProperty("User-Agent", "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.0; Windows NT; DigExt)"); // 得到输入流 InputStream inputStream = conn.getInputStream(); // 获取自己数组 byte[] getData = readInputStream(inputStream); // 文件保存位置 File saveDir = new File(savePath); if (!saveDir.exists()) { saveDir.mkdir(); } File file = new File(saveDir + File.separator + fileName); FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file); fos.write(getData); if (fos != null) { fos.close(); } if (inputStream != null) { inputStream.close(); } System.out.println("info:" + url + " download success"); } private static byte[] readInputStream(InputStream inputStream) throws IOException { byte[] buffer = new byte[1024]; int len = 0; ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) { bos.write(buffer, 0, len); } bos.close(); return bos.toByteArray(); } }
参考连接:
https://blog.csdn.net/u012385190/article/details/51517466
https://my.oschina.net/flashsword/blog/145796#h4_7
http://webmagic.io/docs/zh/posts/ch1-overview/