精通Scrapy网络爬虫【二】框架结构及工作原理

拼搏现实的明天。 2021-09-08 10:04 520阅读 0赞

## Scrapy框架结构及工作原理 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwMzYzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>组件</th> 
   <th>描述</th> 
   <th>类型</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>ENGINE</td> 
   <td>引擎，框架的核心，其他所有组件在其控制下协同工作</td> 
   <td>内部组件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SCHEDULER</td> 
   <td>调度器，负责对SPIDER提交的下载请求进行调度</td> 
   <td>内部组件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>DOWNLOADER</td> 
   <td>下载器，负责下载页面（发送HTTP请求/接收HTTP响应）</td> 
   <td>内部组件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SPIDER</td> 
   <td>爬虫，负责提取页面中的数据，并产生对新页面的下载请求</td> 
   <td>用户实现</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>MIDDLEWARE</td> 
   <td>中间件，负责对Request对象和Response对象进行处理</td> 
   <td>可选组件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ITEM PIPELINE</td> 
   <td>数据管道，负责对爬取到的数据进行处理</td> 
   <td>可选组件</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

数据流

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>对象</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>REQUEST</td> 
   <td>Scrapy中的HTTP请求对象</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>RESPONSE</td> 
   <td>Scrapy中的HTTP响应对象</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ITEM</td> 
   <td>从页面中爬取的一项数据</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

Request和Response是HTTP协议中的术语，即HTTP请求和HTTP响应，Scrapy框架中定义了相应的Request和Response类，这里的Item代表Spider从页面中爬取的一项数据。最后，我们来说明以上几种对象在框架中的流动过程。

● 当SPIDER要爬取某URL地址的页面时，需使用该URL构造一个Request对象，提交给ENGINE（图中的1）。

● Request对象随后进入SCHEDULER按某种算法进行排队，之后的某个时刻SCHEDULER将其出队，送往DOWNLOADER（图中的2、3、4）。

● DOWNLOADER根据Request对象中的URL地址发送一次HTTP请求到网站服务器，之后用服务器返回的HTTP响应构造出一个Response对象，其中包含页面的HTML文本（图中的5）。

● Response对象最终会被递送给SPIDER的页面解析函数（构造Request对象时指定）进行处理，页面解析函数从页面中提取数据，封装成Item后提交给ENGINE, Item之后被送往ITEM PIPELINES进行处理，最终可能由EXPORTER（图中没有显示）以某种数据格式写入文件（csv, json）；另一方面，页面解析函数还从页面中提取链接（URL），构造出新的Request对象提交给ENGINE（图中的6、7、8）。

理解了框架中的数据流，也就理解了Scrapy爬虫的工作原理。如果把框架中的组件比作人体的各个器官，Request和Response对象便是血液，Item则是代谢产物。

## Request和Response对象 ##

**Request对象**  
Request对象用来描述一个HTTP请求

Request(url[,callback,method='GET',headers,body,cookies,meta,
    encoding='utf-8',priority=0,dont_filter=False,errback])

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>参数</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>url (必选)</td> 
   <td>请求页面的url地址，bytes或str类型，如’http://www.python.org/doc’。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>callback</td> 
   <td>页面解析函数，Callable类型，Request对象请求的页面下载完成后，由该参数指定的页面解析函数被调用。如果未传递该参数，默认调用Spider的parse方法。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>method</td> 
   <td>HTTP请求的方法，默认为’GET’。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>headers</td> 
   <td>HTTP请求的头部字典，dict类型，例如{‘Accept’:‘text/html’, ‘User-Agent’:Mozilla/5.0’}。如果其中某项的值为None，就表示不发送该项HTTP头部，例如{‘Cookie’: None}，禁止发送Cookie。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>body</td> 
   <td>HTTP请求的正文，bytes或str类型。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>cookies</td> 
   <td>Cookie信息字典，dict类型，例如{‘currency’:‘USD’, ‘country’: ‘UY’}。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>meta</td> 
   <td>Request的元数据字典，dict类型，用于给框架中其他组件传递信息，比如中间件ItemPipeline。其他组件可以使用Request对象的meta属性访问该元数据字典（request.meta），也用于给响应处理函数传递信息，详见Response的meta属性。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>encoding</td> 
   <td>url和body参数的编码默认为’utf-8’。如果传入的url或body参数是str类型，就使用该参数进行编码。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>priority</td> 
   <td>请求的优先级默认值为0，优先级高的请求优先下载。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>dont_filter</td> 
   <td>默认情况下（dont_filter=False），对同一个url地址多次提交下载请求，后面的请求会被去重过滤器过滤（避免重复下载）。如果将该参数置为True，可以使请求避免被过滤，强制下载。例如，在多次爬取一个内容随时间而变化的页面时（每次使用相同的url），可以将该参数置为True。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>errback</td> 
   <td>请求出现异常或者出现HTTP错误时（如404页面不存在）的回调函数。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

虽然参数很多，但除了url参数外，其他都带有默认值。在构造Request对象时，通常我们只需传递一个url参数或再加一个callback参数，其他使用默认值即可

常用的属性：url、method、headers、body、meta、

**Response对象**  
Response对象用来描述一个HTTP响应，Response只是一个基类，根据响应内容的不同有如下子类：  
● TextResponse  
● HtmlResponse  
● XmlResponse

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>属性/方法</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>url</td> 
   <td>HTTP响应的url地址，str类型。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>status</td> 
   <td>HTTP响应的状态码，int类型，例如200, 404。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>headers</td> 
   <td>HTTP响应的头部，类字典类型，可以调用get或getlist方法对其进行访问</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>body</td> 
   <td>HTTP响应正文，bytes类型。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>text</td> 
   <td>文本形式的HTTP响应正文，str类型，它是由response.body使用response.encoding解码得到的</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>encoding</td> 
   <td>HTTP响应正文的编码，它的值可能是从HTTP响应头部或正文中解析出来的。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>request</td> 
   <td>产生该HTTP响应的Request对象。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>meta</td> 
   <td>即response.request.meta，在构造Request对象时，可将要传递给响应处理函数的信息通过meta参数传入；响应处理函数处理响应时，通过response.meta将信息取出。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>selector</td> 
   <td>Selector对象用于在Response中提取数据</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>xpath(query)</td> 
   <td>使用XPath选择器在Response中提取数据，实际上它是response.selector.xpath方法的快捷方式</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>css(query)</td> 
   <td>使用CSS选择器在Response中提取数据，实际上它是response.selector.css方法的快捷方式</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>urljoin（url）</td> 
   <td>用于构造绝对url。当传入的url参数是一个相对地址时，根据response.url计算出相应的绝对url</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

常用：xpath(query)、css(query)、urljoin(url)

## Spider开发流程 ##

import scrapy
    
    
    class BookSpiderSpider(scrapy.Spider):
        name = 'book_spider'
        # allowed_domains = ['http://books.toscrape.com/']
        start_urls = ['http://books.toscrape.com//']
    
        def parse(self, response):
            for book in response.css('article.product_pod'):
                name=book.xpath('./h3/a/@title').extract_first()
                price=book.css('p.price_color::text').extract_first()
                yield { 
                    'name':name,
                    'price':price,
                }
            next_url=response.css('ul.pager li.next a::attr(href)').extract_first()
            if next_url:
                next_url=response.urljoin(next_url)
                yield scrapy.Request(next_url,callback=self.parse)

实现一个Spider只需要完成下面4个步骤：  
01 继承scrapy.Spider  
02 为Spider取名  
03 设定起始爬取点  
04 实现页面解析函数

**继承scrapy.Spider**

import scrapy
    class BookSpiderSpider(scrapy.Spider):

**为Spider命名**

class BookSpiderSpider(scrapy.Spider):
        name = 'book_spider'

**设定起始爬取点**

class BookSpiderSpider(scrapy.Spider):
        name = 'book_spider'
        start_urls = ['http://books.toscrape.com//']

start\_urls通常被实现成一个列表，其中放入所有起始爬取点的url（例子中只有一个起始点）。

**实现页面解析函数**  
页面解析函数也就是构造Request对象时通过callback参数指定的回调函数（或默认的parse方法）。页面解析函数是实现Spider中最核心的部分，它需要完成以下两项工作：

● 使用选择器提取页面中的数据，将数据封装后（Item或字典）提交给Scrapy引擎。

● 使用选择器或LinkExtractor提取页面中的链接，用其构造新的Request对象并提交给Scrapy引擎（下载链接页面）。

一个页面中可能包含多项数据以及多个链接，因此页面解析函数被要求返回一个可迭代对象（通常被实现成一个生成器函数），每次迭代返回一项数据（Item或字典）或一个Request对象。

参考资料：《精通Scrapy网络爬虫》刘硕 清华大学出版社

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