selenium/webdriver运行原理与机制

最近在看一些底层的东西。driver翻译过来是驱动，司机的意思。如果将webdriver比做成司机，竟然非常恰当。

我们可以把WebDriver驱动浏览器类比成出租车司机开出租车。在开出租车时有三个角色：

· 乘客：他/她告诉出租车司机去哪里，大概怎么走。

· 出租车司机：他按照乘客的要求来操控出租车。

· 出租车：出租车按照司机的操控完成真正的行驶，把乘客送到目的地。

在WebDriver中也有类似的三个角色：

· 自动化测试代码：自动化测试代码发送请求给浏览器的驱动（比如火狐驱动、谷歌驱动）。

· 浏览器的驱动：它来解析这些自动化测试的代码，解析后把它们发送给浏览器。

· 浏览器：执行浏览器驱动发来的指令，并最终完成工程师想要的操作。

所以在这个类比中：

· 工程师写的自动化测试代码就相当于是乘客。

· 浏览器的驱动就相当于是出租车司机。

· 浏览器就相当于是出租车。

下面再从技术上解释下WebDriver的工作原理：

从技术上讲，也同样是上面的三个角色：

· WebDriver API（基于Java、Python、C#等语言）。

· 对于java语言来说，就是下载下来的selenium的Jar包，比如selenium-java-3.8.1.zip包，代表Selenium3.8.1的版本。

· 浏览器的驱动（browser driver），每个浏览器都有自己的驱动，均以exe文件形式存在。比如谷歌的chromedriver.exe、火狐的geckodriver.exe、IE的IEDriverServer.exe浏览器。

浏览器当然就是我们很熟悉的常用的各种浏览器。那在WebDriver脚本运行的时候，它们之间是如何通信的呢？为什么同一个browser driver即可以处理java语言的脚本，也可以处理python语言的脚本呢？让我们来看一下，一条Selenium脚本执行时后端都发生了哪些事情：

· 对于每一条Selenium脚本，一个http请求会被创建并且发送给浏览器的驱动。

· 浏览器驱动中包含了一个HTTP Server，用来接收这些http请求。

· HTTP Server接收到请求后根据请求来具体操控对应的浏览器。

浏览器执行具体的测试步骤

　　浏览器将步骤执行结果返回给HTTP Server。HTTP Server又将结果返回给Selenium的脚本，如果是错误的http代码我们就会在控制台看到对应的报错信息。

为什么使用HTTP协议呢？

因为HTTP协议是一个浏览器和Web服务器之间通信的标准协议，而几乎每一种编程语言都提供了丰富的http libraries，这样就可以方便的处理客户端Client和服务器Server之间的请求request及响应response，WebDriver的结构中就是典型的C/S结构，WebDriver API相当于是客户端，而小小的浏览器驱动才是服务器端。

WebDriver基于的协议：JSON Wire protocol。

JSON Wire protocol是在http协议基础上，对http请求及响应的body部分的数据的进一步规范。

我们知道在HTTP请求及响应中常常包括以下几个部分：http请求方法、http请求及响应内容body、http响应状态码等。

常见的http请求方法：

　　GET：用来从服务器获取信息。比如获取网页的标题信息。

　　POST：向服务器发送操作请求。比如findElement，Click等。

http响应状态码：

在WebDriver中为了给用户以更明确的反馈信息，提供了更细化的http响应状态码，比如：

7：NoSuchElement

11：ElementNotVisible

200：Everything OK

现在到了最关键的http请求及响应的body部分了：

body部分主要传送具体的数据，在WebDriver中这些数据都是以JSON的形式存在并进行传送的，这就是JSON Wire protocol。

Selenium 是将各个浏览器的API封装成" Selenium自己设计定义的协议，名字叫做The WebDriver Wire Protocol " 的webdriver API

操作层面：

　　1、测试人员编写UI自动化测试脚本（java,python等等），运行脚本后，程序会打开指定的webdriver浏览器。

webdriver浏览器作为一个remote-server 接受脚本的命令，同时webservice会打开一个端口：http://localhost:9515 浏览器则会监听这个端口。

2、webservice会将脚本语言翻译成json格式传递给浏览器执行操作命令。

逻辑层面：

　　1、测试人员执行测试脚本后，就创建了一个session, 通过http 请求向webservice发送了restfull的请求。

　　2、webservice翻译restfull的请求为浏览器能懂的脚本，然后接受脚本执行结果。

　　3、webservice将结果进行封装--json 给到客户端client/测试脚本 ，然后client就知道操作是否成功，同时测试也可以进行校验了。

我们可以验证一下：

下载好chromedriver，放到环境变量里，注意要和chrome浏览器版本对上，然后执行chromedriver

可以看到，会启动一个server, 并开启端口9515：

andersons-iMac:~ anderson$ chromedriver

Starting ChromeDriver 2.39.562713 (dd642283e958a93ebf6891600db055f1f1b4f3b2) on port 9515

Only local connections are allowed.

GVA info: Successfully connected to the Intel plugin, offline Gen9

强调了只允许本地连接。前面已经提过了，乘客向司机发一个请求，行为是构造一个http请求。构造的请求是这样子的：

请求方式 ：POST

请求地址 ：http://localhost:9515/session

请求body ：

capabilities = {
 
　　    "capabilities": {
 
　　        "alwaysMatch": {
 
　　            "browserName": "chrome"
 
　　        },
 
　　        "firstMatch": [
 
　　            {}
 
　　        ]
 
　　    },
 
　　    "desiredCapabilities": {
 
　　        "platform": "ANY",
 
　　        "browserName": "chrome",
 
　　        "version": "",
 
　　        "chromeOptions": {
 
　　            "args": [],
 
　　            "extensions": []
 
　　        }
 
　　    }
 
　　}
 
　　我们可以尝试使用python requests 向 ChromeDriver发送请求
 
　　import requests
 
　　import json
 
　　session_url = 'http://localhost:9515/session'
 
　　session_pars = {"capabilities": {"firstMatch": [{}], \
 
　　                      "alwaysMatch": {"browserName": "chrome",\
 
　　                                      "platformName": "any", \
 
　　                                      "goog:chromeOptions": {"extensions": [], "args": []}}}, \
 
　　                "desiredCapabilities": {"browserName": "chrome", \
 
　　                             "version": "", "platform": "ANY", "goog:chromeOptions": {"extensions": [], "args": []}}}
 
　　r_session = requests.post(session_url,json=session_pars)
 
　　print(json.dumps(r_session.json(),indent=2))
 
　　结果：
 
　　{
 
　　  "sessionId": "44fdb7b1b048a76c0f625545b0d2567b",
 
　　  "status": 0,
 
　　  "value": {
 
　　    "acceptInsecureCerts": false,
 
　　    "acceptSslCerts": false,
 
　　    "applicationCacheEnabled": false,
 
　　    "browserConnectionEnabled": false,
 
　　    "browserName": "chrome",
 
　　    "chrome": {
 
　　      "chromedriverVersion": "2.40.565386 (45a059dc425e08165f9a10324bd1380cc13ca363)",
 
　　      "userDataDir": "/var/folders/yd/dmwmz84x5rj354qkz9rwwzbc0000gn/T/.org.chromium.Chromium.RzlABs"
 
　　    },
 
　　    "cssSelectorsEnabled": true,
 
　　    "databaseEnabled": false,
 
　　    "handlesAlerts": true,
 
　　    "hasTouchScreen": false,
 
　　    "javascriptEnabled": true,
 
　　    "locationContextEnabled": true,
 
　　    "mobileEmulationEnabled": false,
 
　　    "nativeEvents": true,
 
　　    "networkConnectionEnabled": false,
 
　　    "pageLoadStrategy": "normal",
 
　　    "platform": "Mac OS X",
 
　　    "rotatable": false,
 
　　    "setWindowRect": true,
 
　　    "takesHeapSnapshot": true,
 
　　    "takesScreenshot": true,
 
　　    "unexpectedAlertBehaviour": "",
 
　　    "version": "71.0.3578.80",
 
　　    "webStorageEnabled": true
 
　　  }
 
　　}

如何打开一个网页，类似driver.get(url)

那么构造的请求是：

请求方式 ：POST

请求地址 ：http://localhost:9515/session/:sessionId/url

注意：上述地址中的 ":sessionId"

要用启动浏览器的请求返回结果中的sessionId的值

例如：我刚刚发送请求，启动浏览器，返回结果中"sessionId": "44fdb7b1b048a76c0f625545b0d2567b"  

然后请求的URL地址

请求地址：http://localhost:9515/session/b2801b5dc58b15e76d0d3295b04d295c/url

请求body ：{"url": "https://www.baidu.com", "sessionId": "44fdb7b1b048a76c0f625545b0d2567b"}

即：

　import requests
 
　　url = 'http://localhost:9515/session/44fdb7b1b048a76c0f625545b0d2567b/url'
 
　　pars = {"url": "https://www.baidu.com", "sessionId": "44fdb7b1b048a76c0f625545b0d2567b"}
 
　　r = requests.post(url,json=pars)
 
　　print(r.json())

如何定位元素，类似driver.finde_element_by_xx:

请求方式 ：POST

请求地址 ：http://localhost:9515/session/:sessionId/element

注意：上述地址中的 ":sessionId"

要用启动浏览器的请求返回结果中的sessionId的值。

例如：我刚刚发送请求，启动浏览器，返回结果中"sessionId": "b2801b5dc58b15e76d0d3295b04d295c"  

然后我构造 查找页面元素的请求地址

请求地址：http://localhost:9515/session/b2801b5dc58b15e76d0d3295b04d295c/element

请求body ：{"using": "css selector", "value": ".postTitle a", "sessionId": "b2801b5dc58b15e76d0d3295b04d295c"}

即：

import requests

url = 'http://localhost:9515/session/b2801b5dc58b15e76d0d3295b04d295c/element'

pars = {"using": "css selector", "value": ".postTitle a", "sessionId": "b2801b5dc58b15e76d0d3295b04d295c"}

r = requests.post(url,json=pars)

print(r.json())

如何操作元素：类似click()

请求方式 ：POST

请求地址 ：http://localhost:9515/session/:sessionId/element/:id/click

注意：上述地址中的 ":sessionId"

要用启动浏览器的请求返回结果中的sessionId的值

:id 要用元素定位请求后返回ELEMENT的值

例如：我刚刚发送请求，启动浏览器，返回结果中"sessionId": "b2801b5dc58b15e76d0d3295b04d295c"  

元素定位,返回ELEMENT的值"0.11402119390850629-1"

然后我构造 点击页面元素的请求地址

请求地址：http://localhost:9515/session/b2801b5dc58b15e76d0d3295b04d295c/element/0.11402119390850629-1/click

请求body ：{"id": "0.11402119390850629-1", "sessionId": "b2801b5dc58b15e76d0d3295b04d295c"}

即：

import requests
 
　　url = 'http://localhost:9515/session/b2801b5dc58b15e76d0d3295b04d295c/element/0.11402119390850629-1/click'
 
　　pars ={"id": "0.5930642995574296-1", "sessionId": "b2801b5dc58b15e76d0d3295b04d295c"}
 
　　r = requests.post(url,json=pars)
 
　　print(r.json())

　从上面可以看出来，UI自动化，其实也可以写成API自动化。

　　只是，只是

　　好繁琐，没有封装好的wedriver指令好用，有点脱裤子放屁的感觉。

　　我们来写段代码感觉一下：

　　import requests
 
　　import time
 
　　capabilities = {
 
　　    "capabilities": {
 
　　        "alwaysMatch": {
 
　　            "browserName": "chrome"
 
　　        },
 
　　        "firstMatch": [
 
　　            {}
 
　　        ]
 
　　    },
 
　　    "desiredCapabilities": {
 
　　        "platform": "ANY",
 
　　        "browserName": "chrome",
 
　　        "version": "",
 
　　        "chromeOptions": {
 
　　            "args": [],
 
　　            "extensions": []
 
　　        }
 
　　    }
 
　　}

# 打开浏览器 http://127.0.0.1:9515/session

res = requests.post('http://127.0.0.1:9515/session', json=capabilities).json()

session_id = res['sessionId']

# 打开百度

requests.post('http://127.0.0.1:9515/session/%s/url' % session_id,

              json={"url": "http://www.baidu.com", "sessionId": session_id})

time.sleep(3)

# 关闭浏览器，删除session

requests.delete('http://127.0.0.1:9515/session/%s' % session_id, json={"sessionId": session_id})

其实搞懂真正的原理，也就是为了方便解决问题，在debug的时候，更方便的查看和解决问题。

当然，如果在接口自动化里面也需要调用少量的UI自动化，可以考虑这种方式。

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