1、什么是爬虫

1.1 爬虫(Spider)的概念

爬虫用于爬取数据， 又称之为数据采集程序。

爬取的数据来源于网络，网络中的数据可以是由Web服务器（Nginx/Apache）、数据库服务器(MySQL、Redis)、索引库（ElastichSearch）、大数据（Hbase/Hive）、视频/图片库(FTP)、云存储等(OSS)提供的。

爬取的数据是公开的、非盈利的。

1.2 Python爬虫

2、爬虫与Web后端服务之间的关系

爬虫使用网络请求库，相当于客户端请求， Web后端服务根据请求响应数据。

爬虫即:

爬虫程序在发起请求前，需要伪造浏览器(UA伪装)：

然后再向服务器发起请求， 响应200的成功率高很多。

3、Python爬虫技术的相关库

网络请求：

• urllib： 内置
• requests / urllib3 ：第三方
• tornado client： 实现异步请求
• selenium(UI自动测试)/Splash(基于WebKit内核)：动态js渲染
• appium(手机App 的爬虫或UI测试)

数据解析：

• re正则
• xpath
• bs4
• json：RESTful接口数据

数据存储:

• pymysql
• mongodb
• elasticsearch: ES搜索引擎 （Javascript：ECMAscript（ES脚本） + BOM + DOM）

多任务库：

• 多线程 (threading）、线程队列 queue
• 协程（asynio、 gevent/eventlet）

爬虫框架

• scrapy
• scrapy-redis 分布式（多机爬虫）

4、常见反爬虫的策略

• UA（User-Agent）策略
• 登录限制（cookie/Token）策略
• 请求频次（IP代理）策略
• 验证码（图片-云打码，文字或物件图片点选、滑块）策略
• 动态js（Selenium/Splash/api接口）策略

2.1、urllib库

2.1.1 urllib.request 模块

urlopen(url | request: Request, data=None) data是bytes类型

• urlopen(url, data=None)可以直接发起url的请求, 如果data不为空时，则默认是POST请求，反之为GET请求。
• urlopen()返回是response响应对象

urlretrieve(url, filename) 下载url的资源到指定的文件

build_opener(*handlder) 构造浏览器对象

• opener.open(url|request, data=None) 发起请求

Request 构造请求的类

• 可以使用这个类来定制一个请求对象，来模拟浏览器登录

• Request 构造请求类:

  ​ Request(url, data=None,headers=None,method=None)

HTTPHandler HTTP协议请求处理器

ProxyHandler(proxies={‘http’: ‘http://proxy_ip:port’}) 代理处理

HTTPcookieProcessor(cookieJar())

• http.cookiejar.cookieJar 类

2.1.2 urllib.parse

url 解析

• quote() 仅对中文字符串进行url编码(只针对一个汉字进行编码)；

• urlencode(query: dict) 将参数的字典中所有的values转成url编码，结果是key=value&key=value形式，即以 作为url编码类型，可以针对多个参数进行编码)。

  【提示】

  • query: dict 参数加冒号，表示参数的数据类型
  • json上传数据时，Content-Type要设置为类型
  • data 请求头的Content-Type默认类型是：

2.1.3 response

• response.read()

  ​ 读取的是二进制数据，需要进行转码

  ​ 字节–>字符串，解码decode 【response.read().decode()】

  ​ 字符串–>字节，编码encode

• response.code/ response.status/response.getcode()

  ​ 获取响应状态码

• readline()

  ​ 读取当前行的数据-文本

• readlines()

  ​ 读取所有行数据-文本 (按行读取字节数据，返回list列表[b’’,b’’])

• geturl()

  ​ 请求的url

• headers/getheaders()/info()

  ​ 获取响应头

2.1.4 解决SSL问题

解决Python低版本对SSL证书的支持

2.2、示例

spider01.py

需求：利用http://hao123.com网页测试相应方法

spider02.py

spider03.py

requests库也是一个网络请求库， 基于urllib和urllib3封装的便捷使用的网络请求库。

使用场景：

3.1 安装环境(库)

3.2 核心的函数

• requests.request() 所有请求方法的基本方法

  以下是request()方法的参数说明

  • method: str 指定请求方法， GET, POST, PUT, DELETe，OPTIONS,HEAD,

  • url: str 请求的资源接口（API），在RESTful规范中即是URI(统一资源标签识符)

  • params: dict ， 用于GET请求的查询参数(Query String params)；如：/s?wd=python3

  • data: dict , 用于POST/PUT/PATCH 请求的表单参数(Form Data) ；封装到body（请求体）中 请求头的Content-Type默认类型是：。借助urllib.parse.urlencode()方法序列化。

  • json: dict 用于上传json数据的参数， 封装到body（请求体）中，请求头的Content-Type默认设置为，借助json.dumps()将字典序列化，把对象序列化成json字符串。

  • files: dict, 结构 {‘name’: file-like-object | tuple}, 如果是tuple， 则有三种情况：

    • (‘filename’, file-like-object)，file-like-object理解为open()方法返回Stream流对象

    • (‘filename’, file-like-object, content_type) ，content_type表示打开文件的

      mimetype(image/png、image/gif、image/webp矢量图)

    • (‘filename’, file-like-object, content_type, custom-headers)

    指定files用于上传文件， 一般使用post请求，默认请求头的为类型。

  • headers/cookies ： dict

  • proxies: dict , 设置代理

  • auth: tuple , 用于授权的用户名和口令， 形式(‘username’, ‘pwd’)

• requests.get() 发起GET请求， 查询数据

  可用参数：

  • url
  • params 请求路径里带有参数时使用
  • json
  • headers/cookies/auth

• requests.post() 发起POST请求， 上传/添加数据

  可用参数：

  • url
  • data/files
  • json
  • headers/cookies/auth

• requests.put() 发起PUT请求， 修改或更新数据

• requests.patch() HTTP幂等性的问题，可能会出现重复处理， 不建议使用。用于更新数据

• requests.delete() 发起DELETE请求，删除数据

3.3 requests.Response

以上的请求方法返回的对象类型是Response， 对象常用的属性如下：

• status_code 响应状态码

• url 请求的url

• headers : dict 响应的头， 相对于urllib的响应对象的getheaders()，但不包含cookie。

• cookies： 可迭代的对象，元素是cookie类对象（name, value, path）

• text : 响应的文本信息

• content: 响应的字节数据

• encoding: 响应数据的编码字符集， 如utf-8, gbk, gb2312

• json(): 如果响应数据类型为，则将响应的数据进行反序化成python的list或dict对象。

  • 扩展-javascript的序列化和反序列化

    • JSON.stringify(obj) 序列化

    • JSON.parse(text) 反序列化

字符的表示

• 任意一个字符， 除了换行
• 范围内的任意一个字符
• 字母、数字和下划线组成的任意的字符

量词（数量）表示

• 0或多个
• 1或多个
• 0 或 1 个
• n 个
• 至少n个
• n~m个

分组表示

• 普通的分组表示， 多个正则分组时， search().groups() 返回是元组

• 带有名称的分组， 多个正则分组时，search().groupdict()返回是字典, 字典的key即是分组名。

Python中的正则模块

• re.compile() 一次生成正则对象，可以多次匹配查询
• re.match(正则对象， 字符串)
• re.search()
• re.findall()
• re.sub()
• re.split()

4.1 示例

糗事百科糗图爬取：

5.1. 介绍

什么是BeatifulSoup BeautifulSoup，和lxml一样，是一个html的解析器主要功能也是解析和提取数据 官网

优缺点:

5.2. 使用

5.2.1. 数据解析原理

1、标签定位

2、提取标签、标签属性中存储的数据值

环境安装：

导入BeautifulSoup包：

创建对象(对象实例化):

5.2.2. 数据解析的方法和属性

1. soup.tagname 返回的是html中第一次出现的tagname标签

2. soup.find():

3. select:

4. 获取标签之间的文本数据：

5. 获取标签的属性值

5.2.3 案例

示例：

需求：爬取三国演义小说所有的章节标题和章节内容

后期示例：

xpath属于xml/html解析数据的一种方式， 基于元素（Element）的树形结构(Node > Element)。选择某一元素时，根据元素的路径选择，如 获取标签。

6.1. xpath解析原理：

6.2. 环境安装：

6.3. 实例化一个etree对象:

6.4. xpath(‘xpath表达式’)

1. [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Hx41BC9a-1602569751032)(E:07-notespicture04-路径查询.png)]

   6.5. 示例1：

   需求：爬取58二手房中的房源信息和价格

   示例2：

6.6 示例

6.6.1 要求：站长之家照片采集

6.6.2 代码优化

​ —> 脚本封装为函数并采集到下一页数据

6.6.3 古诗文网站数据采集

【提示】：

1、解析类型数据获取标签举例：

​ [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-P9dVyAhw-1602569751036)(E:07-notespicture06-古诗文采集标签举例.png)]

2、古诗文采集解析某一分类数据标签举例：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-VSEskUR9-1602569751039)(E:07-notespicture07-古诗文采集解析某一分类数据标签举例.png)]

6.6.4 协程版古诗文数据采集

7.1 cookie：

在爬虫中使用异步实现高性能的数据爬取操作

1. 进程和线程

• multiprocessing模块（进程）

  • Process 进程类
  • Queue 进程间通信的队列
    • put(item, timeout)
    • item = get(timeout)

  进程使用场景：

  • 服务程序与客户程序分离，如：mysql服务和mysql客户端、Docker、Redis、ElasticSearch等服务都属于进程使用场景

  • 服务框架中使用，如：scrapy、Django、Flask。

  • 分离业务中使用，如：进程池的定时任务和计划编排等，Celery框架

  • 使用场景图示：

    ​ [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-8uyxkhNQ-1602569751043)(E:07-notespicture08-进程使用场景.png)]

• threading 模块（线程）

  • Thread 线程类
  • 线程间通信（访问对象）
    • queue.Queue 线程队列
    • 回调函数（主线程声明， 子线程调用函数）

2.进程

2.1 进程的生命周期

图示:

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-58e83gBO-1602569751045)(E:07-notespicture11-进程的生命周期图示.png)]

2.2 进程间的通信

2.3 爬虫进程设计图示：

​ [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-7XzryDDS-1602569751047)(E:07-notespicture09-爬虫进程设计.png)]

2.4 进程队列

2.4.1 说明

使用管道和少量的锁/信号量实现的进程共享的队列 当进程首先将一个项目放到队列中时，启动一个将线程从缓冲区转移到管道中的Feeder线程

2.4.2 Queue对列的方法

2.4.3 晒了吗网站多任务数据爬取

2.5 进程管道 (半/全双工)

管道也叫无名管道，它是 UNIX 系统 IPC（进程间通信 (Inter-Process Communication） 的最古老形式

管道用来连接不同进程之间的数据流

2.5.1.1 半双工

2.5.1.1 全双工

3. 线程

3.1 线程的概念

3.2 线程与进程的关系

一个程序启动起来以后，至少有一个进程，这个进程至少有一个线程

3.2.1 功能

• 进程，能够完成多任务，比如 在一台电脑上能够同时运行多个QQ。
• 线程，能够完成多任务，比如 一个QQ中的多个聊天窗口。

3.2.2 定义的不同

• 进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位.
• 线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

3.2.3 区别

• 一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.

• 线程的划分尺度小于进程(资源比进程少)，使得多线程程序的并发性高。

• 进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率

• 线程不能够独立执行，必须依存在进程中

• 可以将进程理解为工厂中的一条流水线，而其中的线程就是这个流水线上的工人

优缺点

线程和进程在使用上各有优缺点：线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相反。

例：

开4个进程 —> 一般有几个CPU就开几个进程（4核双线程就可以开8个进程），可以实现并行

开400个线程 —> 实现并发，一个CPU不断切换执行任务

3.3. 同步与异步

同步：即是指一个进程在执行某个请求的时候，若该请求需要一段时间才能返回信息，那么这个进程将会一直等待下去，直到收到返回信息才继续执行下去。

异步：与同步相反，即进程不需要一直等下去，而是继续执行下面的操作，不管其他进程的状态。 当有消息返回时系统会通知进行处理，这样可以提高执行的效率。

3.4. 串行与并发

• CPU地位:

  无论是串联、并行或并发,在用户看来都是同时运行的，不管是进程还是线程，都只是一个任务而已， 真正干活的是CPU，CPU来做这些任务，而一个cpu（单核）同一时刻只能执行一个任务

• 串行：

  在执行多个任务时，一个任务接着一个任务执行，前一任务完成后，才能执行下一个任务。

• 并行：

  多个任务同时运行，只有具备多个cpu才能实现并行，含有几个cpu，也就意味着在同一时刻可以执行几个任务

• 并发：

  是伪并行，即看起来是同时运行的，实际上是单个CPU在多个程序之间来回的切换

3.5. 线程案例

3.5.1. 安全锁

3.5.2. 线程本地变量

理解：

​ ThreadLocal 变量，它本身是一个全局变量，但是每个线程却可以利用它来保存属于自己的私有数据，这些私有数据对其他线程也是不可见的

3.5.3. 线程条件变量

条件变量(Condition)

作用：

原理：

• 用法:

• 两个动作：

• 与互斥锁结合使用:

• 常用函数:

示例：

4. 协程

协程是线程的替代品， 区别在于线程由CPU调度， 协程由用户（程序）自己的调度的。

协程需要事件监听模型（事件循环器），它采用IO多路复用原理，在多个协程之间进行调度

4.1 协程的定义原理

4.2 协程的事件模型

协程的事件模型(IO异步模型)：

4.3. 协程的三种方式

• 基于生成器 generator (过渡)
  • yield
  • send()
• Python3 之后引入了 asyncio模块
  • @asyncio.coroutine 协程装饰器， 可以在函数上使用此装饰器，使得函数变成协程对象
  • 在协程函数中，可以使用yield from 阻塞当前的协程，将执行的权限移交给 yield from 之后的协程对象。
  • asyncio.get_event_loop() 获取事件循环模型对象， 等待所有的协程对象完成之后结束。
• Python3.5之后，引入两个关键字
  • async 替代 @asyncio.coroutine
  • await 替代 yield from

协程对象的运行方式：

4.3.1. 基于生成器

4.3.2. 引入asyncio模块

4.3.3. async和await

Selenium是驱动浏览器（chrome, firefox, IE）进行浏览器相关操作（打开url, 点击网页中按钮功连接、输入文本）

10.1.什么是selenium模块

• 基于浏览器自动化的一个模块。

• 支持通过各种driver（FirfoxDriver，IternetExplorerDriver，OperaDriver，ChromeDriver）驱动真实浏览器完成测试

  selenium也是支持无界面浏览器操作的。比如说HtmlUnit和PhantomJs。

10.2. 为什么使用selenium

• 模拟浏览器功能，自动执行网页中的js代码，实现动态加载

• 页面渲染 在浏览器请求服务器的网页时， 执行页面的js,在js中将数据转成DOM元素（HTML标签）

• UI自动测试

  • 定位输入DOM节点
  • 点击某一个DOM节点（Button/a标签）

10.3 使用selenium

安装环境：

下载一个浏览器的驱动程序（谷歌浏览器）

导入模块：

实例化一个浏览器对象

• 编写基于浏览器自动化的操作代码

  • 发起请求：get(url)

  • 标签定位：find系列的方法

  • 标签交互：send_keys(‘xxx’)

  • 执行js程序：excute_script(‘jsCode’)

  • 前进，后退：back(),forward()

  • 关闭浏览器：quit()

【总结】元素定位：

示例：

需求：打开淘宝搜索IPhone，再打开百度–>回退–>前进

10.4. selenium处理iframe

示例1：

示例2：

需求：模拟登陆qq空间

10.5. 交互

10.6. 页面异步ajax的解决办法

原因：

由于网页中有ajax的异步执行的js, 导致driver.get()之后查找元素报 NoSuchElementException异常

导包:

解决:

10.7. switch的用法

原因:

解决:

10.8. 获取浏览器的页签

退出：browser.quit()

案例：

登录邮箱（内嵌窗口）

10.9 无头浏览器

10.10 12306模拟登陆

10.10.1. 超级鹰验证码使用

11.1. 介绍

什么是scrapy：

​ 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。

官方网站:

11.2. scrapy框架的基本使用

• 创建一个工程：

• cd xxxPro

  ​ 在spiders子目录中创建一个爬虫文件

• 执行工程：

11.3. 框架组成

11.3.1. 五个核心

• engine 引擎， 协调其它四个组件之间的联系，即与其它四个组件进行通信，也是scrapy框架的核心。自动运行，无需关注，会自动组织所有的请求对象，分发给下载器

• spider 爬虫类， 爬虫程序的编写代码所在， 也是发起请求的开始的位置。spider发起的请求，经过engine转入到scheduler中。

  请求成功之后的数据解析

• scheduler 调度器， 调度所有的请求（优先级高，则会先执行）。当执行某一个请求时，由engine转入到downloader中。

• donwloader 下载器, 实现请求任务的执行，从网络上请求数据，将请求到的数据封装成响应对象，并将响应的对象返回给engine。engine将数据响应的数据对象（以回调接口方式）回传给它的爬虫类对象进行解析。

• itempipeline 数据管道， 当spider解析完成后，将数据经engine转入到此（数据管道）。再根据数据类型，进行数据处理（图片、文本）

  scrapy框架逻辑图：

流程：

11.3.3. scrapy使用

• 创建项目命令
  • scrapy startproject 项目名称
• 创建爬虫命令
  • scrapy genspider 爬虫名 域名
• 启动爬虫命令
  • scrapy crawl 爬虫名
• 调试爬虫命令
  • scrapy shell url
  • scrapy shell
    • fetch(url)

目录结构：

11.3.3. 爬虫文件

解析函数：

• parse_detail(self, response: Response)

  • 解析数据的回调函数,response保存了下载的数据，可以在此函数内对其进行解析，通常使用xpath,parse()函数，如果有返回值，必须返回可迭代的对象

  • Response的类方法：

  • Request类

    scrapy.http.Request

    请求对象的属性：

11.3.4. 示例：

11.3.5. scrapy shell

终端调试工具：

11.4. scrapy 持久化存储

11.4.1 基于终端命令存储

11.4.2. 基于管道持久化存储

11.4.3. 示例：

spider文件—> qiubai.py

items.py 文件 —>在item类中定义相关的属性

pipeline.py文件

settings.py文件中开启管道

【扩展】：

11.4.4. 全站数据爬取

示例：spider.py文件

11.5. 请求传参

示例：boos.py文件

11.4. 图片数据 Imagepipeline

示例：

需求：爬取站长素材中的高清图片

1、爬虫脚本(解析数据)img.py

2、items.py 文件 —>在item类中定义相关的属性

3、在管道文件中自定制一个基于ImagesPipeLine的一个管道类

pipeline.py文件

4、在配置文件中：

settings.py文件

11.5. 中间件

11.5.1. 拦截请求：

middlewares.py

11.5.2. 拦截响应 :

需求：爬取网易新闻数据

wangyi.py文件

middleware.py文件

items.py文件

settings.py文件

11.5.3. 爬虫中间件

SpiderMiddleware

11.5.4. 下载中间件

11.6. 总结核心模块和类

crawlspider

CrawlSpider是一个类，它的父类就是scrapy.Spider，所以CrawlSpider不仅有Spider的功能，还有自己独有的功能

CrawlSpider可以定义规则，再解析html内容的时候，可以根据链接规则提取出指定的链接，然后再向这些链接发送请求，所以，如果有需要跟进链接的需求，就可以使用CrawlSpider来实现

12.1. 流程

#需求：爬取sun网站中的编号，新闻标题，新闻内容，标号

sun.py文件

items.py

pipeline.py

settings.py

示例：

day10 —> dm530项目

存储MondoDB

—>NoSQL仓库.xmind

movie.py

pipelines.py