Python Scrapy爬虫框架学习

Scrapy 是用Python实现一个为爬取网站数据、提取结构性数据而编写的应用框架。

一、Scrapy框架简介

Scrapy是一个为了爬取网站数据，提取结构性数据而编写的应用框架。 可以应用在包括数据挖掘，信息处理或存储历史数据等一系列的程序中。

其最初是为了 页面抓取 (更确切来说, 网络抓取 )所设计的， 也可以应用在获取API所返回的数据(例如 Amazon Associates Web Services ) 或者通用的网络爬虫。

二、架构流程图

接下来的图表展现了Scrapy的架构，包括组件及在系统中发生的数据流的概览(绿色箭头所示)。 下面对每个组件都做了简单介绍，并给出了详细内容的链接。数据流如下所描述。

1、组件

Scrapy Engine

引擎负责控制数据流在系统中所有组件中流动，并在相应动作发生时触发事件。 详细内容查看下面的数据流(Data Flow)部分。

调度器(Scheduler)

调度器从引擎接受request并将他们入队，以便之后引擎请求他们时提供给引擎。

下载器(Downloader)

下载器负责获取页面数据并提供给引擎，而后提供给spider。

Spiders

Spider是Scrapy用户编写用于分析response并提取item(即获取到的item)或额外跟进的URL的类。 每个spider负责处理一个特定(或一些)网站。 更多内容请看 Spiders 。

Item Pipeline

Item Pipeline负责处理被spider提取出来的item。典型的处理有清理、 验证及持久化(例如存取到数据库中)。 更多内容查看 Item Pipeline 。

下载器中间件(Downloader middlewares)

下载器中间件是在引擎及下载器之间的特定钩子(specific hook)，处理Downloader传递给引擎的response。 其提供了一个简便的机制，通过插入自定义代码来扩展Scrapy功能。更多内容请看 下载器中间件(Downloader Middleware) 。

Spider中间件(Spider middlewares)

Spider中间件是在引擎及Spider之间的特定钩子(specific hook)，处理spider的输入(response)和输出(items及requests)。 其提供了一个简便的机制，通过插入自定义代码来扩展Scrapy功能。更多内容请看 Spider中间件(Middleware) 。

2、数据流(Data flow)

Scrapy中的数据流由执行引擎控制，其过程如下:

1. 引擎打开一个网站(open a domain)，找到处理该网站的Spider并向该spider请求第一个要爬取的URL(s)。
2. 引擎从Spider中获取到第一个要爬取的URL并在调度器(Scheduler)以Request调度。
3. 引擎向调度器请求下一个要爬取的URL。
4. 调度器返回下一个要爬取的URL给引擎，引擎将URL通过下载中间件(请求(request)方向)转发给下载器(Downloader)。
5. 一旦页面下载完毕，下载器生成一个该页面的Response，并将其通过下载中间件(返回(response)方向)发送给引擎。
6. 引擎从下载器中接收到Response并通过Spider中间件(输入方向)发送给Spider处理。
7. Spider处理Response并返回爬取到的Item及(跟进的)新的Request给引擎。
8. 引擎将(Spider返回的)爬取到的Item给Item Pipeline，将(Spider返回的)Request给调度器。
9. (从第二步)重复直到调度器中没有更多地request，引擎关闭该网站。

3、事件驱动网络(Event-driven networking)

Scrapy基于事件驱动网络框架 Twisted 编写。因此，Scrapy基于并发性考虑由非阻塞(即异步)的实现。

关于异步编程及Twisted更多的内容请查看下列链接:

三、4步制作爬虫

1. 新建项目（scrapy startproject xxx）:新建一个新的爬虫项目
2. 明确目标（编写items.py）:明确你想要抓取的目标
3. 制作爬虫（spiders/xxsp der.py）:制作爬虫开始爬取网页
4. 存储内容（pipelines.py）:设计管道存储爬取内容

四、安装框架

这里我们使用 conda 来进行安装：

conda install scrapy

或者使用 pip 进行安装：

pip install scrapy

查看安装：

➜  spider scrapy -h
Scrapy 1.4.0 - no active project

Usage:
  scrapy <command> [options] [args]

Available commands:
  bench         Run quick benchmark test
  fetch         Fetch a URL using the Scrapy downloader
  genspider     Generate new spider using pre-defined templates
  runspider     Run a self-contained spider (without creating a project)
  settings      Get settings values
  shell         Interactive scraping console
  startproject  Create new project
  version       Print Scrapy version
  view          Open URL in browser, as seen by Scrapy

  [ more ]      More commands available when run from project directory

Use "scrapy <command> -h" to see more info about a command

1.创建项目

➜  spider scrapy startproject SF
New Scrapy project 'SF', using template directory '/Users/kaiyiwang/anaconda2/lib/python2.7/site-packages/scrapy/templates/project', created in:
    /Users/kaiyiwang/Code/python/spider/SF

You can start your first spider with:
    cd SF
    scrapy genspider example example.com
➜  spider

使用 tree 命令可以查看项目结构：

➜  SF tree
.
├── SF
│   ├── __init__.py
│   ├── items.py
│   ├── middlewares.py
│   ├── pipelines.py
│   ├── settings.py
│   └── spiders
│       └── __init__.py
└── scrapy.cfg

2.在spiders 目录下创建模板

➜  spiders scrapy genspider sf "https://segmentfault.com"
Created spider 'sf' using template 'basic' in module:
  SF.spiders.sf
➜  spiders

这样，就生成了一个项目文件 sf.py

# -*- coding: utf-8 -*-
import scrapy
from SF.items import SfItem


class SfSpider(scrapy.Spider):
    name = 'sf'
    allowed_domains = ['https://segmentfault.com']
    start_urls = ['https://segmentfault.com/']

    def parse(self, response):
        # print response.body
        # pass
        node_list = response.xpath("//h2[@class='title']")

        # 用来存储所有的item字段的
        # items = []
        for node in node_list:
            # 创建item字段对象，用来存储信息
            item = SfItem()
            # .extract() 将xpath对象转换为 Unicode字符串
            title = node.xpath("./a/text()").extract()

            item['title'] = title[0]

            # 返回抓取到的item数据，给管道文件处理，同时还回来继续执行后边的代码
            yield.item
            #return item
            #return scrapy.Request(url)
            #items.append(item)

命令：

# 测试爬虫是否正常, sf为爬虫的名称
➜  scrapy check sf

# 运行爬虫
➜  scrapy crawl sf

3.item pipeline

当 item 在Spider中被收集之后，它将会被传递到 item Pipeline, 这些 item Pipeline 组件按定义的顺序处理 item.

每个 Item Pipeline 都是实现了简单方法的Python 类，比如决定此Item是丢弃或存储，以下是 item pipeline 的一些典型应用：

• 验证爬取得数据（检查item包含某些字段，比如说name字段）
• 查重（并丢弃）
• 将爬取结果保存到文件或者数据库总（数据持久化）

编写 item pipeline
编写 item pipeline 很简单，item pipeline 组件是一个独立的Python类，其中 process_item()方法必须实现。

from scrapy.exceptions import DropItem

class PricePipeline(object):

    vat_factor = 1.15

    def process_item(self, item, spider):
        if item['price']:
            if item['price_excludes_vat']:
                item['price'] = item['price'] * self.vat_factor
            return item
        else:
            raise DropItem("Missing price in %s" % item)

4.选择器(Selectors)

当抓取网页时，你做的最常见的任务是从HTML源码中提取数据。
Selector 有四个基本的方法，最常用的还是Xpath

• xpath():传入xpath表达式，返回该表达式所对应的所有节点的selector list 列表。
• extract(): 序列化该节点为Unicode字符串并返回list
• css():传入CSS表达式，返回该表达式所对应的所有节点的selector list 列表，语法同 BeautifulSoup4
• re():根据传入的正则表达式对数据进行提取，返回Unicode 字符串list 列表

Scrapy提取数据有自己的一套机制。它们被称作选择器(seletors)，因为他们通过特定的 XPath 或者 CSS 表达式来“选择” HTML文件中的某个部分。

XPath 是一门用来在XML文件中选择节点的语言，也可以用在HTML上。 CSS 是一门将HTML文档样式化的语言。选择器由它定义，并与特定的HTML元素的样式相关连。

Scrapy选择器构建于 lxml 库之上，这意味着它们在速度和解析准确性上非常相似。

XPath表达式的例子：

/html/head/title: 选择<HTML>文档中<head>标签内的<title>元素
/html/head/title/text(): 选择上面提到的<title>元素的问题
//td: 选择所有的<td> 元素
//div[@class="mine"]:选择所有具有 class="mine" 属性的 div 元素

更多XPath 语法总结请看这里。

五、爬取招聘信息

1.爬取腾讯招聘信息

爬取的地址：http://hr.tencent.com/positio...

1.1 创建项目

> scrapy startproject Tencent

You can start your first spider with:
    cd Tencent
    scrapy genspider example example.com

需要抓取网页的元素：

我们需要爬取以下信息：
职位名：positionName
职位链接：positionLink
职位类型：positionType
职位人数：positionNumber
工作地点：workLocation
发布时点：publishTime

在 items.py 文件中定义爬取的字段：

# -*- coding: utf-8 -*-

# Define here the models for your scraped items
#
# See documentation in:
# http://doc.scrapy.org/en/latest/topics/items.html

import scrapy

# 定义字段
class TencentItem(scrapy.Item):
    # define the fields for your item here like:
    # name = scrapy.Field()

    # 职位名
    positionName = scrapy.Field()

    # 职位链接
    positionLink = scrapy.Field()

    # 职位类型
    positionType = scrapy.Field()

    # 职位人数
    positionNumber = scrapy.Field()

    # 工作地点
    workLocation = scrapy.Field()

    # 发布时点
    publishTime = scrapy.Field()

    pass

1.2 写spider爬虫

使用命令创建

➜  Tencent scrapy genspider tencent "tencent.com"
Created spider 'tencent' using template 'basic' in module:
  Tencent.spiders.tencent

生成的 spider 在当前目录下的 spiders/tencent.py

➜  Tencent tree
.
├── __init__.py
├── __init__.pyc
├── items.py
├── middlewares.py
├── pipelines.py
├── settings.py
├── settings.pyc
└── spiders
    ├── __init__.py
    ├── __init__.pyc
    └── tencent.py

我们可以看下生成的这个初始化文件 tencent.py

# -*- coding: utf-8 -*-
import scrapy


class TencentSpider(scrapy.Spider):
    name = 'tencent'
    allowed_domains = ['tencent.com']
    start_urls = ['http://tencent.com/']

    def parse(self, response):
        pass

对初识文件tencent.py进行修改：

# -*- coding: utf-8 -*-
import scrapy
from Tencent.items import TencentItem

class TencentSpider(scrapy.Spider):
    name = 'tencent'
    allowed_domains = ['tencent.com']
    baseURL = "http://hr.tencent.com/position.php?&start="
    offset = 0  # 偏移量
    start_urls = [baseURL + str(offset)]

    def parse(self, response):

        # 请求响应
        # node_list = response.xpath("//tr[@class='even'] or //tr[@class='odd']")
         node_list = response.xpath("//tr[@class='even'] | //tr[@class='odd']")

        for node in node_list:
            item = TencentItem()   # 引入字段类

            # 文本内容, 取列表的第一个元素[0], 并且将提取出来的Unicode编码 转为 utf-8
            item['positionName'] = node.xpath("./td[1]/a/text()").extract()[0].encode("utf-8")
            item['positionLink'] = node.xpath("./td[1]/a/@href").extract()[0].encode("utf-8")         # 链接属性
            item['positionType'] = node.xpath("./td[2]/text()").extract()[0].encode("utf-8")
            item['positionNumber'] = node.xpath("./td[3]/text()").extract()[0].encode("utf-8")
            item['workLocation'] = node.xpath("./td[4]/text()").extract()[0].encode("utf-8")
            item['publishTime'] = node.xpath("./td[5]/text()").extract()[0].encode("utf-8")

            # 返回给管道处理
            yield item

        # 先爬 2000 页数据
        if self.offset < 2000:
            self.offset += 10
            url = self.baseURL + self.offset
            yield scrapy.Request(url, callback = self.parse)






        #pass

写管道文件 pipelines.py：

# -*- coding: utf-8 -*-

# Define your item pipelines here
#
# Don't forget to add your pipeline to the ITEM_PIPELINES setting
# See: http://doc.scrapy.org/en/latest/topics/item-pipeline.html

import json

class TencentPipeline(object):
    def __init__(self):
        self.f = open("tencent.json", "w")

    # 所有的item使用共同的管道
    def process_item(self, item, spider):
        content = json.dumps(dict(item), ensure_ascii = False) + ",\n"
        self.f.write(content)
        return item

    def close_spider(self, spider):
        self.f.close()

管道写好之后，在 settings.py 中启用管道

# Configure item pipelines
# See http://scrapy.readthedocs.org/en/latest/topics/item-pipeline.html
ITEM_PIPELINES = {
    'Tencent.pipelines.TencentPipeline': 300,
}

运行：

> scrapy crawl tencent

File "/Users/kaiyiwang/Code/python/spider/Tencent/Tencent/spiders/tencent.py", line 21, in parse
    item['positionName'] = node.xpath("./td[1]/a/text()").extract()[0].encode("utf-8")
IndexError: list index out of range

请求响应这里写的有问题，Xpath或应该为这种写法：

  # 请求响应
        # node_list = response.xpath("//tr[@class='even'] or //tr[@class='odd']")
         node_list = response.xpath("//tr[@class='even'] | //tr[@class='odd']")

然后再执行命令：

> scrapy crawl tencent

执行结果文件 tencent.json ：

{"positionName": "23673-财经运营中心热点运营组编辑", "publishTime": "2017-12-02", "positionLink": "position_detail.php?id=32718&keywords=&tid=0&lid=0", "positionType": "内容编辑类", "workLocation": "北京", "positionNumber": "1"},
{"positionName": "MIG03-腾讯地图高级算法评测工程师（北京）", "publishTime": "2017-12-02", "positionLink": "position_detail.php?id=30276&keywords=&tid=0&lid=0", "positionType": "技术类", "workLocation": "北京", "positionNumber": "1"},
{"positionName": "MIG10-微回收渠道产品运营经理（深圳）", "publishTime": "2017-12-02", "positionLink": "position_detail.php?id=32720&keywords=&tid=0&lid=0", "positionType": "产品/项目类", "workLocation": "深圳", "positionNumber": "1"},
{"positionName": "MIG03-iOS测试开发工程师（北京）", "publishTime": "2017-12-02", "positionLink": "position_detail.php?id=32715&keywords=&tid=0&lid=0", "positionType": "技术类", "workLocation": "北京", "positionNumber": "1"},
{"positionName": "19332-高级PHP开发工程师（上海）", "publishTime": "2017-12-02", "positionLink": "position_detail.php?id=31967&keywords=&tid=0&lid=0", "positionType": "技术类", "workLocation": "上海", "positionNumber": "2"}

1.3 通过下一页爬取

我们上边是通过总的页数来抓取每页数据的，但是没有考虑到每天的数据是变化的，所以，需要爬取的总页数不能写死，那该怎么判断是否爬完了数据呢？其实很简单，我们可以根据下一页来爬取，只要下一页没有数据了，就说明数据已经爬完了。

我们通过 下一页 看下最后一页的特征：

下一页的按钮为灰色，并且链接为 class='noactive'属性了，我们可以根据此特性来判断是否到最后一页了。

 # 写死总页数，先爬 100 页数据
        """
  
        if self.offset < 100:
            self.offset += 10
            url = self.baseURL + str(self.offset)
            yield scrapy.Request(url, callback = self.parse)
        """


        # 使用下一页爬取数据
        if len(response.xpath("//a[@class='noactive' and @id='next']")) == 0:
            url = response.xpath("//a[@id='next']/@href").extract()[0]
            yield scrapy.Request("http://hr.tencent.com/" + url, callback = self.parse)

修改后的tencent.py文件：

# -*- coding: utf-8 -*-
import scrapy
from Tencent.items import TencentItem

class TencentSpider(scrapy.Spider):
    # 爬虫名
    name = 'tencent'
    # 爬虫爬取数据的域范围
    allowed_domains = ['tencent.com']
    # 1.需要拼接的URL
    baseURL = "http://hr.tencent.com/position.php?&start="
    # 需要拼接的URL地址的偏移量
    offset = 0  # 偏移量

    # 爬虫启动时，读取的URL地址列表
    start_urls = [baseURL + str(offset)]

    # 用来处理response
    def parse(self, response):

        # 提取每个response的数据
        node_list = response.xpath("//tr[@class='even'] | //tr[@class='odd']")

        for node in node_list:

            # 构建item对象，用来保存数据
            item = TencentItem()

            # 文本内容, 取列表的第一个元素[0], 并且将提取出来的Unicode编码 转为 utf-8
            print node.xpath("./td[1]/a/text()").extract()

            item['positionName'] = node.xpath("./td[1]/a/text()").extract()[0].encode("utf-8")
            item['positionLink'] = node.xpath("./td[1]/a/@href").extract()[0].encode("utf-8")         # 链接属性

            # 进行是否为空判断
            if len(node.xpath("./td[2]/text()")):
                item['positionType'] = node.xpath("./td[2]/text()").extract()[0].encode("utf-8")
            else:
                item['positionType'] = ""

            item['positionNumber'] = node.xpath("./td[3]/text()").extract()[0].encode("utf-8")
            item['workLocation'] = node.xpath("./td[4]/text()").extract()[0].encode("utf-8")
            item['publishTime'] = node.xpath("./td[5]/text()").extract()[0].encode("utf-8")

            # yield的重要性，是返回数据后还能回来接着执行代码，返回给管道处理，如果为return 整个函数都退出了
            yield item

        # 第一种写法：拼接URL，适用场景：页面没有可以点击的请求链接，必须通过拼接URL才能获取响应
        """
  
        if self.offset < 100:
            self.offset += 10
            url = self.baseURL + str(self.offset)
            yield scrapy.Request(url, callback = self.parse)
        """


        # 第二种写法：直接从response获取需要爬取的连接，并发送请求处理，直到连接全部提取完（使用下一页爬取数据）
        if len(response.xpath("//a[@class='noactive' and @id='next']")) == 0:
            url = response.xpath("//a[@id='next']/@href").extract()[0]
            yield scrapy.Request("http://hr.tencent.com/" + url, callback = self.parse)


        #pass

OK，通过 根据下一页我们成功爬完招聘信息的所有数据。

1.4 小结

爬虫步骤：

• 1.创建项目 scrapy project XXX
• 2.scarpy genspider xxx "http://www.xxx.com"
• 3.编写 items.py, 明确需要提取的数据
• 4.编写 spiders/xxx.py, 编写爬虫文件，处理请求和响应，以及提取数据（yield item）
• 5.编写 pipelines.py, 编写管道文件，处理spider返回item数据,比如本地数据持久化，写文件或存到表中。
• 6.编写 settings.py，启动管道组件ITEM_PIPELINES，以及其他相关设置
• 7.执行爬虫 scrapy crawl xxx

有时候被爬取的网站可能做了很多限制，所以，我们请求时可以添加请求报头，scrapy 给我们提供了一个很方便的报头配置的地方，settings.py 中，我们可以开启:

# Crawl responsibly by identifying yourself (and your website) on the user-agent
USER_AGENT = 'Tencent (+http://www.yourdomain.com)'
User-AGENT = "Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_11_6)
              AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko)
              Chrome/62.0.3202.94 Safari/537.36"


# Override the default request headers:
DEFAULT_REQUEST_HEADERS = {
   'Accept': 'text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8',
   'Accept-Language': 'en',
}

scrapy 最大的适用场景是爬取静态页面，性能非常强悍，但如果要爬取动态的json数据，那就没必要了。

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相关文章：

Scrapy入门教程