java 爬虫 WebMagic-使用入门

原文出自：http://webmagic.io/docs/zh
http://blog.csdn.net/u013510614/article/details/50313835
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。

同时这部分还会介绍如何使用WebMagic的抽取API，以及最常见的抓取结果保存的问题。

实现PageProcessor
这部分我们直接通过GithubRepoPageProcessor这个例子来介绍PageProcessor的编写方式。我将PageProcessor的定制分为三个部分，分别是爬虫的配置、页面元素的抽取和链接的发现。

public class GithubRepoPageProcessor implements PageProcessor {

// 部分一：抓取网站的相关配置，包括编码、抓取间隔、重试次数等
private Site site = Site.me().setRetryTimes(3).setSleepTime(1000);

@Override
// process是定制爬虫逻辑的核心接口，在这里编写抽取逻辑
public void process(Page page) {
    // 部分二：定义如何抽取页面信息，并保存下来
    page.putField("author", page.getUrl().regex("https://github\\.com/(\\w+)/.*").toString());
    page.putField("name", page.getHtml().xpath("//h1[@class='entry-title public']/strong/a/text()").toString());
    if (page.getResultItems().get("name") == null) {
        //skip this page
        page.setSkip(true);
    }
    page.putField("readme", page.getHtml().xpath("//div[@id='readme']/tidyText()"));

    // 部分三：从页面发现后续的url地址来抓取
    page.addTargetRequests(page.getHtml().links().regex("(https://github\\.com/\\w+/\\w+)").all());
}

@Override
public Site getSite() {
    return site;
}

public static void main(String[] args) {

    Spider.create(new GithubRepoPageProcessor())
            //从"https://github.com/code4craft"开始抓
            .addUrl("https://github.com/code4craft")
            //开启5个线程抓取
            .thread(5)
            //启动爬虫
            .run();
}

}
爬虫的配置
第一部分关于爬虫的配置，包括编码、抓取间隔、超时时间、重试次数等，也包括一些模拟的参数，例如User Agent、cookie，以及代理的设置，我们会在第5章-“爬虫的配置”里进行介绍。在这里我们先简单设置一下：重试次数为3次，抓取间隔为一秒。

页面元素的抽取
第二部分是爬虫的核心部分：对于下载到的Html页面，你如何从中抽取到你想要的信息？WebMagic里主要使用了三种抽取技术：XPath、正则表达式和CSS选择器。另外，对于JSON格式的内容，可使用JsonPath进行解析。

XPath

XPath本来是用于XML中获取元素的一种查询语言，但是用于Html也是比较方便的。例如：

page.getHtml().xpath(“//h1[@class=’entry-title public’]/strong/a/text()”)
这段代码使用了XPath，它的意思是“查找所有class属性为’entry-title public’的h1元素，并找到他的strong子节点的a子节点，并提取a节点的文本信息”。 对应的Html是这样子的：

xpath-html

CSS选择器

CSS选择器是与XPath类似的语言。如果大家做过前端开发，肯定知道$(‘h1.entry-title’)这种写法的含义。客观的说，它比XPath写起来要简单一些，但是如果写复杂一点的抽取规则，就相对要麻烦一点。

正则表达式

正则表达式则是一种通用的文本抽取语言。

page.addTargetRequests(page.getHtml().links().regex(“(https://github\.com/\w+/\w+)”).all());
这段代码就用到了正则表达式，它表示匹配所有”https://github.com/code4craft/webmagic“这样的链接。

JsonPath

JsonPath是于XPath很类似的一个语言，它用于从Json中快速定位一条内容。WebMagic中使用的JsonPath格式可以参考这里：https://code.google.com/p/json-path/

链接的发现
有了处理页面的逻辑，我们的爬虫就接近完工了！

但是现在还有一个问题：一个站点的页面是很多的，一开始我们不可能全部列举出来，于是如何发现后续的链接，是一个爬虫不可缺少的一部分。

page.addTargetRequests(page.getHtml().links().regex(“(https://github\.com/\w+/\w+)”).all());
这段代码的分为两部分，page.getHtml().links().regex(“(https://github\.com/\w+/\w+)”).all()用于获取所有满足”(https:/ /github.com/\w+/\w+)”这个正则表达式的链接，page.addTargetRequests()则将这些链接加入到待抓取的队列中去。

使用Selectable的链式API
Selectable相关的链式API是WebMagic的一个核心功能。使用Selectable接口，你可以直接完成页面元素的链式抽取，也无需去关心抽取的细节。

在刚才的例子中可以看到，page.getHtml()返回的是一个Html对象，它实现了Selectable接口。这个接口包含一些重要的方法，我将它分为两类：抽取部分和获取结果部分。

抽取部分API：
方法 说明 示例
xpath(String xpath) 使用XPath选择 html.xpath(“//div[@class=’title’]”)
(Stringselector)使用Css选择器选择html. (“div.title”)
(Stringselector,Stringattr)使用Css选择器选择html. (“div.title”,”text”)
css(String selector) 功能同$()，使用Css选择器选择 html.css(“div.title”)
links() 选择所有链接 html.links()
regex(String regex) 使用正则表达式抽取 html.regex(“\
(.*?)\”)
regex(String regex,int group) 使用正则表达式抽取，并指定捕获组 html.regex(“\
(.*?)\”,1)
replace(String regex, String replacement) 替换内容 html.replace(“\”,”“)
这部分抽取API返回的都是一个Selectable接口，意思是说，抽取是支持链式调用的。下面我用一个实例来讲解链式API的使用。

例如，我现在要抓取github上所有的Java项目，这些项目可以在https://github.com/search?l=Java&p=1&q=stars%3A%3E1&s=stars&type=Repositories搜索结果中看到。

为了避免抓取范围太宽，我指定只从分页部分抓取链接。这个抓取规则是比较复杂的，我会要怎么写呢？

selectable-chain-ui

首先看到页面的html结构是这个样子的：

selectable-chain

那么我可以先用CSS选择器提取出这个div，然后在取到所有的链接。为了保险起见，我再使用正则表达式限定一下提取出的URL的格式，那么最终的写法是这样子的：

List urls = page.getHtml().css(“div.pagination”).links().regex(“./search/\?l=java.“).all();
然后，我们可以把这些URL加到抓取列表中去：

List urls = page.getHtml().css(“div.pagination”).links().regex(“./search/\?l=java.“).all();
page.addTargetRequests(urls);
是不是比较简单？除了发现链接，Selectable的链式抽取还可以完成很多工作。我们会在第9章示例中再讲到。

获取结果的API：
当链式调用结束时，我们一般都想要拿到一个字符串类型的结果。这时候就需要用到获取结果的API了。我们知道，一条抽取规则，无论是XPath、CSS选择器或者正则表达式，总有可能抽取到多条元素。WebMagic对这些进行了统一，你可以通过不同的API获取到一个或者多个元素。

方法 说明 示例
get() 返回一条String类型的结果 String link= html.links().get()
toString() 功能同get()，返回一条String类型的结果 String link= html.links().toString()
all() 返回所有抽取结果 List links= html.links().all()
match() 是否有匹配结果 if (html.links().match()){ xxx; }
例如，我们知道页面只会有一条结果，那么可以使用selectable.get()或者selectable.toString()拿到这条结果。

这里selectable.toString()采用了toString()这个接口，是为了在输出以及和一些框架结合的时候，更加方便。因为一般情况下，我们都只需要选择一个元素！

selectable.all()则会获取到所有元素。

好了，到现在为止，在回过头看看3.1中的GithubRepoPageProcessor，可能就觉得更加清晰了吧？指定main方法，已经可以看到抓取结果在控制台输出了。

保存结果
好了，爬虫编写完成，现在我们可能还有一个问题：我如果想把抓取的结果保存下来，要怎么做呢？WebMagic用于保存结果的组件叫做Pipeline。例如我们通过“控制台输出结果”这件事也是通过一个内置的Pipeline完成的，它叫做ConsolePipeline。那么，我现在想要把结果用Json的格式保存下来，怎么做呢？我只需要将Pipeline的实现换成”JsonFilePipeline”就可以了。

public static void main(String[] args) {
Spider.create(new GithubRepoPageProcessor())
//从”https://github.com/code4craft“开始抓
.addUrl(“https://github.com/code4craft“)
.addPipeline(new JsonFilePipeline(“D:\webmagic\”))
//开启5个线程抓取
.thread(5)
//启动爬虫
.run();
}
这样子下载下来的文件就会保存在D盘的webmagic目录中了。

通过定制Pipeline，我们还可以实现保存结果到文件、数据库等一系列功能。这个会在第7章“抽取结果的处理”中介绍。

至此为止，我们已经完成了一个基本爬虫的编写，也具有了一些定制功能。

爬虫的配置、启动和终止
Spider
Spider是爬虫启动的入口。在启动爬虫之前，我们需要使用一个PageProcessor创建一个Spider对象，然后使用run()进行启动。同时Spider的其他组件（Downloader、Scheduler、Pipeline）都可以通过set方法来进行设置。

方法 说明 示例
create(PageProcessor) 创建Spider Spider.create(new GithubRepoProcessor())
addUrl(String…) 添加初始的URL spider .addUrl(“http://webmagic.io/docs/“)
addRequest(Request…) 添加初始的Request spider .addRequest(“http://webmagic.io/docs/“)
thread(n) 开启n个线程 spider.thread(5)
run() 启动，会阻塞当前线程执行 spider.run()
start()/runAsync() 异步启动，当前线程继续执行 spider.start()
stop() 停止爬虫 spider.stop()
test(String) 抓取一个页面进行测试 spider .test(“http://webmagic.io/docs/“)
addPipeline(Pipeline) 添加一个Pipeline，一个Spider可以有多个Pipeline spider .addPipeline(new ConsolePipeline())
setScheduler(Scheduler) 设置Scheduler，一个Spider只能有个一个Scheduler spider.setScheduler(new RedisScheduler())
setDownloader(Downloader) 设置Downloader，一个Spider只能有个一个Downloader spider .setDownloader(new SeleniumDownloader())
get(String) 同步调用，并直接取得结果 ResultItems result = spider .get(“http://webmagic.io/docs/“)
getAll(String…) 同步调用，并直接取得一堆结果 List results = spider .getAll(“http://webmagic.io/docs/“, “http://webmagic.io/xxx“)
Site
对站点本身的一些配置信息，例如编码、HTTP头、超时时间、重试策略等、代理等，都可以通过设置Site对象来进行配置。

方法 说明 示例
setCharset(String) 设置编码 site.setCharset(“utf-8”)
setUserAgent(String) 设置UserAgent site.setUserAgent(“Spider”)
setTimeOut(int) 设置超时时间，单位是毫秒 site.setTimeOut(3000)
setRetryTimes(int) 设置重试次数 site.setRetryTimes(3)
setCycleRetryTimes(int) 设置循环重试次数 site.setCycleRetryTimes(3)
addCookie(String,String) 添加一条cookie site.addCookie(“dotcomt_user”,”code4craft”)
setDomain(String) 设置域名，需设置域名后，addCookie才可生效 site.setDomain(“github.com”)
addHeader(String,String) 添加一条addHeader site.addHeader(“Referer”,”https://github.com“)
setHttpProxy(HttpHost) 设置Http代理 site.setHttpProxy(new HttpHost(“127.0.0.1”,8080))
其中循环重试cycleRetry是0.3.0版本加入的机制。

该机制会将下载失败的url重新放入队列尾部重试，直到达到重试次数，以保证不因为某些网络原因漏抓页面。

抽取工具简介
WebMagic的抽取主要用到了Jsoup和我自己开发的工具Xsoup。

Jsoup
Jsoup是一个简单的HTML解析器，同时它支持使用CSS选择器的方式查找元素。为了开发WebMagic，我对Jsoup的源码进行过详细的分析，具体文章参见Jsoup学习笔记。

Xsoup
Xsoup是我基于Jsoup开发的一款XPath解析器。

之前WebMagic使用的解析器是HtmlCleaner，使用过程存在一些问题。主要问题是XPath出错定位不准确，并且其不太合理的代码结构，也难以进行定制。最终我自己实现了Xsoup，使得更加符合爬虫开发的需要。令人欣喜的是，经过测试，Xsoup的性能比HtmlCleaner要快一倍以上。

Xsoup发展到现在，已经支持爬虫常用的语法，以下是一些已支持的语法对照表：

Name Expression Support
nodename nodename yes
immediate parent / yes
parent // yes
attribute [@key=value] yes
nth child tag[n] yes
attribute /@key yes
wildcard in tagname / yes
wildcard in attribute /[@] yes
function function() part
or a | b yes since 0.2.0
parent in path . or .. no
predicates price>35 no
predicates logic @class=a or @class=b yes since 0.2.0
另外我自己定义了几个对于爬虫来说，很方便的XPath函数。但是请注意，这些函数式标准XPath没有的。

Expression Description XPath1.0
text(n) 第n个直接文本子节点，为0表示所有 text() only
allText() 所有的直接和间接文本子节点 not support
tidyText() 所有的直接和间接文本子节点，并将一些标签替换为换行，使纯文本显示更整洁 not support
html() 内部html，不包括标签的html本身 not support
outerHtml() 内部html，包括标签的html本身 not support
regex(@attr,expr,group) 这里@attr和group均可选，默认是group0 not support
Saxon
Saxon是一个强大的XPath解析器，支持XPath 2.0语法。webmagic-saxon是对Saxon尝试性的一个整合，但是目前看来，XPath 2.0的高级语法，似乎在爬虫开发中使用者并不多。

爬虫的监控
爬虫的监控是0.5.0新增的功能。利用这个功能，你可以查看爬虫的执行情况——已经下载了多少页面、还有多少页面、启动了多少线程等信息。该功能通过JMX实现，你可以使用Jconsole等JMX工具查看本地或者远程的爬虫信息。

如果你完全不会JMX也没关系，因为它的使用相对简单，本章会比较详细的讲解使用方法。如果要弄明白其中原理，你可能需要一些JMX的知识，推荐阅读：JMX整理。我很多部分也对这篇文章进行了参考。

注意: 如果你自己定义了Scheduler，那么需要用这个类实现MonitorableScheduler接口，才能查看“LeftPageCount”和“TotalPageCount”这两条信息。

为项目添加监控
添加监控非常简单，获取一个SpiderMonitor的单例SpiderMonitor.instance()，并将你想要监控的Spider注册进去即可。你可以注册多个Spider到SpiderMonitor中。

public class MonitorExample {

public static void main(String[] args) throws Exception {

    Spider oschinaSpider = Spider.create(new OschinaBlogPageProcessor())
            .addUrl("http://my.oschina.net/flashsword/blog");
    Spider githubSpider = Spider.create(new GithubRepoPageProcessor())
            .addUrl("https://github.com/code4craft");

    SpiderMonitor.instance().register(oschinaSpider);
    SpiderMonitor.instance().register(githubSpider);
    oschinaSpider.start();
    githubSpider.start();
}

}
查看监控信息
WebMagic的监控使用JMX提供控制，你可以使用任何支持JMX的客户端来进行连接。我们这里以JDK自带的JConsole为例。我们首先启动WebMagic的一个Spider，并添加监控代码。然后我们通过JConsole来进行查看。

我们按照4.6.1的例子启动程序，然后在命令行输入jconsole（windows下是在DOS下输入jconsole.exe）即可启动JConsole。

jconsole

这里我们选择启动WebMagic的本地进程，连接后选择“MBean”，点开“WebMagic”，就能看到所有已经监控的Spider信息了！

这里我们也可以选择“操作”，在操作里可以选择启动-start()和终止爬虫-stop()，这会直接调用对应Spider的start()和stop()方法，来达到基本控制的目的。

jconsole-show

扩展监控接口
除了已有的一些监控信息，如果你有更多的信息需要监控，也可以通过扩展的方式来解决。你可以通过继承SpiderStatusMXBean来实现扩展，具体例子可以看这里： 定制扩展demo。