node.js写爬虫程序抓取维基百科(wikiSpider)

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任务说明

抓取维基百科中文站某几个分类到本地,包括图片资源,能在单机直接浏览。

基本思路

思路一(origin:master):从维基百科的某个分类(比如:航空母舰(key))页面开始,找出链接的title属性中包含key(航空母舰)的所有目标,加入到待抓取队列中。这样,抓一个页面的代码及其图片的同时,也获取这个网页上所有与key相关的其它网页的地址,采取一个类广度优先遍历的算法来完成此任务。
思路二(origin:cat):按分类进行抓取。注意到,维基百科上,分类都以Category:开头,由于维基百科有很好的文档结构,很容易从任一个分类,开始,一直把其下的所有分类全都抓取下来。这个算法对分类页面,提取子分类,且并行抓取其下所有页面,速度快,可以把分类结构保存下来,但其实有很多的重复页面,不过这个可以后期写个脚本就能很容易的处理。

库的选择

开始想用jsdom,虽然感觉它功能强大,但也比较“重”,最要命的是说明文档不够好,只说了它的优势,没一个全面的说明。因此,换成cheerio,轻量级,功能比较全,至少文档一看就能有一个整体概念。其实做到后来,才发现根本不需要库,用正则表达式就能搞定一切!用库只是少写了一点正则而矣。

关键点

全局变量设定

var regKey = ['航空母舰','航空母艦','航母'];    //链接中若包含此中关键词,即为目标
var allKeys = [];                            //链接的title,也是页面标识,避免重复抓取
var keys = ['Category:%E8%88%AA%E7%A9%BA%E6%AF%8D%E8%88%B0'];    //等待队列,起始页

图片下载

使用request库的流式操作,让每一个下载操作形成闭包。注意异步操作可能带来的副作用。另外,图片名字要重新设定,开始我取原名,不知道为什么,有的图明明存在,就是显示不出来;并且要把srcset属性清理掉,不然本面显示不出来。

$ = cheer.load(downHtml);
  var rsHtml = $.html();
  var imgs = $('#bodyContent .image');        //图片都由这个样式修饰
  for(img in imgs){
    if(typeof imgs[img].attribs === 'undefined' || typeof imgs[img].attribs.href === 'undefined')
      {continue;}    //结构为链接下的图片,链接不存在,跳过
    else
      {
        var picUrl = imgs[img].children[0].attribs.src;    //图片地址
        var dirs = picUrl.split('.');
        var filename = baseDir+uuid.v1()+'.'+dirs[dirs.length -1];    //重新命名

        request("https:"+picUrl).pipe(fs.createWriteStream('pages/'+filename));    //下载

        rsHtml = rsHtml.replace(picUrl,filename);    //换成本地路径
        // console.log(picUrl);
      }
  }

广度优先遍历

开始没能完全理解异步的概念,以循环方式来做,以为使用了Promise,就已经全转化为同步了,但其实只是能保证交给promise的操作会有序进行,并不能让这些操作与其它的操作有序化!如,下面的代码就是不正确的。

var keys = ['航空母舰'];
var key = keys.shift();
while(key){
  data.get({
    url:encodeURI(key),
    qs:null
  }).then(function(downHtml){
       ...
       keys.push(key);                //(1)
    }
  });
key = keys.shift();                    //(2)
}

上面的操作看试很正常,但其实(2)会在(1)之间被运行!哪怎么办?
我使用递归来解决这个问题。如下示例代码:

var key = keys.shift();
(function doNext(key){
  data.get({
    url:key,
    qs:null
  }).then(function(downHtml){
    ...
    keys.push(href);
    ...
    key = keys.shift();
    if(key){
      doNext(key);
    }else{
      console.log('抓取任务顺利完成。')
    }
  })
})(key);

正则清理

使用正则表达式清理无用的页面代码,因为有很多模式需要处理,写了一个循环统一处理。

var regs = [/<link rel=\"stylesheet\" href=\"?[^\"]*\">/g,
    /<script>?[^<]*<\/script>/g,
  /<style>?[^<]*<\/style>/g,
  /<a ?[^>]*>/g,
  /<\/a>/g,
  /srcset=(\"?[^\"]*\")/g
  ]
  regs.forEach(function(rs){
    var mactches = rsHtml.match(rs);
    for (var i=0;i < mactches.length ; i++)
    {
      rsHtml = rsHtml.replace(mactches[i],mactches[i].indexOf('stylesheet')>-1?'<link rel="stylesheet" href="wiki'+(i+1)+'.css"':'');
    }
  })

运行效果

上维基中文是需要FQ的,试运行了一下,抓取 航空母舰 分类,运行过程中,发现了三百左右的相关链接(包括分类页面,这些页面我是只取有效链接,不下载),最终正确的下载了209个,手工测试了一些出错链接,发现都为无效链接,显示该词条还未建立,整个过程大概花了不到十五分钟,压缩后近三十M,感觉效果还不错。

源代码

https://github.com/zhoutk/wikiSpider

小结

到昨晚基本完成任务,思路一能够抓取内容比较准确的页面,而且页面不重复,但抓取效率不高,分类信息无法准确获得;思路二能够按维基百科的分类,自动抓取并分门别类的把文件存储到本地,效率高(实测,抓取【军舰】类,共抓取页面近六千个,费时五十来分钟,每分钟能抓取超过一百个页面),能准确的保存分类信息。
最大的收获在于深刻的理解了异步编程的整体流程控制。


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