爬虫-1.概述和HTTP请求与响应处理

Bertha 。 2021-11-23 14:42 385阅读 0赞

# 爬虫-1.概述和HTTP请求与响应处理 #

## 概述 ##

*  爬虫，应该称为网络爬虫，也叫网页蜘蛛、网络机器人、网络蚂蚁等。
 *  搜索引擎，就是网络爬虫的应用者。
 *  大数据时代的到来，所有企业都希望通过海量数据发现其中的价值。所以需要爬取对特定网站、特顶类别的数据，而搜索引擎不能提供这样的功能，因此需要自己开发爬虫来解决。

## 爬虫分类 ##

### 1.通用爬虫 ###

常见就是搜索引擎，无差别的搜集数据、存储、提取关键字、构建索引库，给用户提供搜索接口。

*  爬取一般流程
    
    1.  初始化一批URL,将这些URL放到带爬队列
    2.  从队列取出这些URL，通过DNS解析IP，对IP对应的站点下载HTML页面，保存到本地服务器中，爬取完的URL放到已爬取队列。
    3.  分析这些网页内容，找出网页里面的其他关心的URL链接，继续执行第2步，直到爬取条件结束。
 *  搜索引擎如何获取一个网站的URL
    
    1.  新网站主动提交给搜索引擎
    2.  通过其他网站页面中设置的外链接
    3.  搜索引擎和DNS服务商合作，获取最新收录的网站

### 2. 聚焦爬虫 ###

*  有针对性的编写特定领域数据的爬取程序，针对 某些类别数据采集的爬虫，是面向主题的爬虫

## Robots协议 ##

指定一个robots.txt文件，告诉爬虫引擎什么可以爬取

*  `/`表示网站根目录，表示网站所有目录。
 *  `Allow`允许爬取的目录
 *  `Disallow`禁止爬取的目录
 *  可以使用通配符

robots是一个君子协定，“爬亦有道”  
这个协议为了让搜索引擎更有效率搜索自己内容，提供了Sitemap这样的文件。Sitemap往往是一个XML文件，提供了网站想让大家爬取的内容的更新信息。  
这个文件禁止爬取的往往又是可能我们感兴趣的内容，反而泄露了这些地址。

1.  示例：淘宝的robots[http://www.taobao.com/robots.txt][http_www.taobao.com_robots.txt]
    
        User-agent:  Baiduspider
        Allow:  /article
        Allow:  /oshtml
        Allow:  /ershou
        Allow: /$
        Disallow:  /product/
        Disallow:  /
        
        User-Agent:  Googlebot
        Allow:  /article
        Allow:  /oshtml
        Allow:  /product
        Allow:  /spu
        Allow:  /dianpu
        Allow:  /oversea
        Allow:  /list
        Allow:  /ershou
        Allow: /$
        Disallow:  /
        
        User-agent:  Bingbot
        Allow:  /article
        Allow:  /oshtml
        Allow:  /product
        Allow:  /spu
        Allow:  /dianpu
        Allow:  /oversea
        Allow:  /list
        Allow:  /ershou
        Allow: /$
        Disallow:  /
        
        User-Agent:  360Spider
        Allow:  /article
        Allow:  /oshtml
        Allow:  /ershou
        Disallow:  /
        
        User-Agent:  Yisouspider
        Allow:  /article
        Allow:  /oshtml
        Allow:  /ershou
        Disallow:  /
        
        User-Agent:  Sogouspider
        Allow:  /article
        Allow:  /oshtml
        Allow:  /product
        Allow:  /ershou
        Disallow:  /
        
        User-Agent:  Yahoo!  Slurp
        Allow:  /product
        Allow:  /spu
        Allow:  /dianpu
        Allow:  /oversea
        Allow:  /list
        Allow:  /ershou
        Allow: /$
        Disallow:  /
        
        User-Agent:  *
        Disallow:  /
2.  示例马蜂窝tobots[http://www.mafengwo.cn/robots.txt][http_www.mafengwo.cn_robots.txt]
    
        User-agent: *
        Disallow: /
        Disallow: /poi/detail.php
        
        Sitemap: http://www.mafengwo.cn/sitemapIndex.xml

## HTTP请求和响应处理 ##

其实爬取网页就是通过HTTP协议访问网页，不过通过浏览器反问往往是人的行为，把这种行为变成使用程序来访问。

### urllib包 ###

urllib是标准库，它一个工具包模块，包含下面模块来处理url:  
\* urllib.request 用于打开和读写url  
\* urllib.error 包含了由urllib.request引起的异常  
\* urllib.parse 用于解析url  
\* urllib.robotparser 分析robots.txt文件

Python2中提供了urllib和urllib2。urllib提供较为底层的接口，urllib2对urllib进行了进一步封装。Python3中将urllib合并到了urllib2中，并更名为标准库urllib包。

### urllib.request模块 ###

定义了在基本和摘要式身份验证、重定向、cookies等应用中打开Url(主要是HTTP)的函数和类。

*  **urlopen方法**
    
    1.  `urlopen(url,data=None)`
        
         *  url是链接地址字符串，或请求类的实例
         *  data提交的数据，如果data为Non发起的**GET**请求，否则发起**POST**请求。见`urllib.request.Request#get_method`返回http.client.HTTPResponse类的相遇对象，这是一个类文件对象。
    
        from urllib.request import urlopen
        
        # 打开一个url返回一个相应对象，类文件对象
        # 下面链接访问后会有跳转
        responses = urlopen("http://www.bing.com") #默认GET方法
        print(responses.closed)
        with responses:
            print(1, type(responses)) # http.client.HTTPResponse类文件对象
            print(2,responses.status,responses.reason) #状态
            print(3,responses.geturl()) #返回真正的URL
            print(4,responses.info()) #headers
            print(5,responses.read()[:50]) #读取返回的内容
        
        print(responses.closed)

![001][]  
1. 上例，通过urllib.request.urlopen方法，发起一个HTTP的GET请求，WEB服务器返回了网页内容。响应的数据被封装到类文件对象中，可以通过read方法、readline方法、readlines方法获取数据，status和reason属性表示返回的状态码，info方法返回头信息，等等。

*  **User-Agent问题**
    
    1.  上例代码非常精简，即可以获得网站的响应数据。但目前urlopen方法通过url字符串和data发起HTTP的请求。如果想修改HTTP头，例如useragent,就的借助其他方式。
        
         *  原码中构造的useragen如下：
        
            # urllib.request.OpenerDirector
            class OpenerDirector:
                def __init__(self):
                    client_version = "Python-urllib/%s" % __version__
                    self.addheaders = [('User-agent', client_version)]
            ```
            * 当前显示为Python-urlib/3.7
            * 有些网站是反爬虫的，所以要把爬虫伪装成浏览器。顺便打开一个浏览器，复制李立群的UA值，用来伪装。
 *  **Request类**  
    `Request(url,data=None,headers={})`  
    初始化方法，构造一个请求对象。可添加一个header的字典。data参数决定是GET还是POST请求。  
    `obj.add_header(key,val)`为header增加一个键值对。

from urllib.request import Request,urlopen
    import random
    
    # 打开一个url返回一个Request请求对象
    # url = "https://movie.douban.com/" #注意尾部的斜杠一定要有
    url = "http://www.bing.com/"
    
    ua_list = [
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/57.0.2987.133 Safari/537.36", # chrome
        "Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 6.1; zh-CN) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Version/5.0.1 Safari/537.36", # safafi
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64; rv:50.0) Gecko/20100101 Firefox/50.0", # Firefox
        "Mozilla/5.0 (compatible; MSIE 9.0; Windows NT 6.1; Trident/5.0)" # IE
    ]
    
    ua = random.choice(ua_list)
    request = Request(url)
    request.add_header("User-Agent",ua)
    print(type(request))
    
    response = urlopen(request,timeout=20) #request对象或者url都可以
    print(type(response))
    
    with response:
        print(1,response.status,response.getcode(),response.reason) #状态，getcode本质上就是返回status
        print(2,response.geturl()) #返回数据的url。如果重定向，这个url和原始url不一样
        # 例如：原始url是http://www.bing.com/,返回http://cn.bing.com/
        print(3,response.info()) #返回响应头headers
        print(4,response.read()[:50]) #读取返回的内容
    
    print(5,request.get_header("User-agent"))
    print(6,request.headers)
    print(7,"user-agent".capitalize())

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMwMDg3OTU_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### urllib.parse模块 ###

该模块可以完成对url的编解码

1.  parse.urlencode(\{key:value\}) \#对查询字符串进行编码

from urllib import parse
    
    u = parse.urlencode({ 
        "url":"http://www.xdd.com/python",
        "p_url":"http://www.xdd.com/python?id=1&name=张三"
    })
    print(u)
    
    # 运行结果
    url=http%3A%2F%2Fwww.xdd.com%2Fpython&p_url=http%3A%2F%2Fwww.xdd.com%2Fpython%3Fid%3D1%26name%3D%E5%BC%A0%E4%B8%89

从运行结果来看冒号、斜杠、&、等号、问号等符号全部被编码了，%之后实际上是单字节十六进制表示的值。  
一般来说url中的地址部分，一般不需要使用中文路径，但是参数部分，不管GET还是POST方法，提交的数据中， 可能有斜杆、等号、问号等符号，这样这些字符表示数据，不表示元字符。如果直接发给服务器端，就会导致接收 方无法判断谁是元字符，谁是数据了。为了安全，一般会将数据部分的字符做url编码，这样就不会有歧义了。 后来可以传送中文，同样会做编码，一般先按照字符集的encoding要求转换成字节序列，每一个字节对应的十六 进制字符串前加上百分号即可。

from urllib import parse
    
    u = parse.urlencode({ "wd":"中"}) #编码查询字符串
    url= "https://www.baidu.com/s?{}".format(u)
    print(url)
    
    print("中".encode("utf-8")) # b'xe4\xb8\xad'
    print(parse.unquote(u)) #解码
    print(parse.unquote(url))

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMwMDg3OTU_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 提交方法method ##

*  常用的HTTP交互数据的方法是GET、POST
    
    1.  GET方法，数据是通过URL传递的，也就是说数据是在HTTP报文的header部分。
    2.  POST方法，数据是放在HTTP报文的body部分提交的。
    3.  数据是键值对形式，多个参数质检使用&符号链接。例如a=1&b=abc

### GET方法 ###

*  链接`必应`搜索引擎官网，获取一个搜索的URL`http://cn.bing.com/search?q=神探狄仁杰`

from urllib.request import urlopen,Request
    from urllib.parse import urlencode
    
    data = urlencode({ "q":"神探狄仁杰"})
    base_url = "http://cn.bing.com/search"
    url = "{}?{}".format(base_url,data)
    safafi = "Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 6.1; zh-CN) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Version/5.0.1 Safari/537.36" # safafi
    
    request = Request(url,headers={ "User-agent":safafi})
    repost = urlopen(request)
    with repost:
        with open("d:/abc.html","wb") as f:
            f.write(repost.read())
    print("ok")

### POST方法 ###

*  [http://httpbin.org/][http_httpbin.org]测试网站

from urllib.request import Request,urlopen
    from urllib.parse import urlencode
    import simplejson
    
    request = Request("http://httpbin.org/post")
    request.add_header("User-agent","Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 6.1; zh-CN) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Version/5.0.1 Safari/537.36")
    data = urlencode({ "name":"张三,@=/&","age":"6"})
    print(data)
    
    res = urlopen(request,data.encode()) #POST方法，Form提价数据，如果Data的值不是None就使用Post方法，否则Get方法
    with res:
        j = res.read().decode() #json
        print(j)
        print("===============================")
        print(simplejson.loads(j))

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMwMDg3OTU_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

### 处理JSON数据 ###

![005][]

*  查看“豆瓣电影”,中的热门电影，通过分析，我们知道这部分内容，是通过AJAX从后台拿到的JSON数据。
 *  访问URL是`https://movie.douban.com/j/search_subjects?type=movie&tag=%E7%83%AD%E9%97%A8&page_limit=50&page_start=0`
    
    1.  `%E7%83%AD%E9%97%A8`是utf-8编码的中文"热门"
    2.  tag 标签"热门"，表示热门电影
    3.  type 数据类型，movie是电影
    4.  page\_limit表示返回数据的总数
    5.  page\_start 表示数据偏移
 *  服务器返回json数据如下：(轮播组件，共50条数据)  
    ![006][]

from urllib.request import Request,urlopen
    from urllib.parse import urlencode
    
    base_url = "https://movie.douban.com/j/search_subjects"
    data = urlencode({ 
        "tag":"热门",
        "type":"movie",
        "page_limit":10,
        "page_start":10
    })
    request = Request(base_url)
    
    # POST方法
    repost = urlopen(request,data=data.encode())
    with repost:
        print(repost._method)
        print(repost.read().decode()[:100])
    
    # GET方法
    with urlopen("{}?{}".format(base_url,data)) as res:
        print(res._method)
        print(res.read().decode()[:100])

![007][]

## HTTPS证书忽略 ##

*  HTTPS使用SSL安全套层协议，在传输层对网络数据进行加密。HTTPS使用的时候需要证书，而证书需要CA认证。
 *  CA(Certificate Authority)是数字证书认证中心的简称，是指发放、管理、废除数字证书的机构。
 *  CA是受信任的第三方，有CA签发的证书具有可信任。如果用户由于信任了CA签发的证书导致的损失，可以追究CA的法律责任。
 *  CA是层级结构，下级CA信任上级CA,且有上级CA颁发给下级CA证书并认证。
 *  一些网站，例如淘宝，使用HTTPS加密数据更加安全。
 *  以前旧版本12306网站需要下载证书

from urllib.request import Request,urlopen
    
    # request = Request("http://www.12306.cn/mormhweb/") #可以访问
    # request = Request("https://www.baidu.com/") #可以访问
    
    request = Request("https://www.12306.cn/mormhweb/") #旧版本报SSL认证异常
    request.add_header(
        "User-agent",
        "Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 6.1; zh-CN) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Version/5.0.1 Safari/537.36"
    )
    
    # ssl.CertificateError: hostname 'www.12306.cn' doesn't match either of ......
    with urlopen(request) as res:
        print(res._method)
        print(res.read())

*  注意：一下说明都是针对旧版本的12306网站，来讲解，现在实在无法找打第二个自己给自己发证书的。
 *  通过HTTPS访问12306的时候，失败的原因在于12306的证书未通过CA认证，它是自己生产的证书，不可信。而其它网站访问，如`https://www.baidu.com/`并没有提示的原因，它的证书的发行者受信任，且早就存储在当前系统中。
 *  遇到这种问题，解决思路：忽略证书不安全信息

from urllib.request import Request,urlopen
    import ssl #导入ssl模块
    
    
    # request = Request("http://www.12306.cn/mormhweb/") #可以访问
    # request = Request("https://www.baidu.com/") #可以访问
    
    request = Request("https://www.12306.cn/mormhweb/") #旧版本报SSL认证异常
    request.add_header(
        "User-agent",
        "Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 6.1; zh-CN) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Version/5.0.1 Safari/537.36"
    )
    
    # 忽略不信任的证书
    context = ssl._create_unverified_context()
    res = urlopen(request,context=context)
    
    # ssl.CertificateError: hostname 'www.12306.cn' doesn't match either of ......
    with res:
        print(res._method)
        print(res.geturl())
        print(res.read().decode())

## urllib3库 ##

[https://urllib3.readthedocs.io/en/latest/][https_urllib3.readthedocs.io_en_latest]  
标准库urlib缺少了一些关键的功能，非标准库的第三方库urllib3提供了，比如说连接池管理。

*  安装 `pip install urlib3`

import urllib3
    from urllib3.response import HTTPResponse
    
    url = "https://movie.douban.com"
    ua = "Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 6.1; zh-CN) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Version/5.0.1 Safari/537.36"
    
    # 链接池管理
    with urllib3.PoolManager() as http:
        response:HTTPResponse = http.request("GET",url,headers={ "User-Agent":ua})
        print(type(response))
        print(response.status,response.reason)
        print(response.headers)
        print(response.data[:50])

![robots\_008][robots_008]

## requests库 ##

*  requests使用了urllib3,但是API更加友好，推荐使用。
 *  安装`pip install requests`

import requests
    
    ua = "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/57.0.2987.133 Safari/537.36"
    url = "https://movie.douban.com/"
    
    response = requests.request("GET",url,headers={ "User-Agent":ua})
    
    with response:
        print(type(response))
        print(response.url)
        print(response.status_code)
        print(response.request.headers) #请求头
        print(response.headers) #响应头
        response.encoding = "utf-8"
        print(response.text[:200]) #HTML的内容
        with open('d:/movie.html',"w",encoding='utf-8') as f:
            f.write(response.text)

*  requests默认使用Session对象，是为了多次和服务器端交互中保留会话的信息，例如：cookie。

#直接使用Session
    import requests
    
    ua = "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64; rv:50.0) Gecko/20100101 Firefox/50.0"
    urls = ["https://www.baidu.com/s?wd=xdd","https://www.baidu.com/s?wd=xdd"]
    
    session = requests.Session()
    with session:
        for url in urls:
            response = session.get(url,headers = { "User-Agent":ua})
            # response = requests.request("GET",url,headers={"User-Agent":ua}) #观察两种方式区别
            with response:
                print(response.request.headers) #请求头
                print(response.cookies) #响应的cookie
                print(response.text[:20]) #HTML的内容
                print("-"*30)

*  使用session访问，第二次带上了cookie

![009][]

[http_www.taobao.com_robots.txt]: http://www.taobao.com/robots.txt
[http_www.mafengwo.cn_robots.txt]: http://www.mafengwo.cn/robots.txt
[001]: /images/20211122/9b4ba5c9c45d4197b9c4eb033ff2140f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMwMDg3OTU_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211122/673445dd71c24b69b758718f6423e88a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMwMDg3OTU_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20211122/8f6d097bb21b4af3a7d017325264dd8c.png
[http_httpbin.org]: http://httpbin.org/
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMwMDg3OTU_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20211122/adcec9526fe24827b15e4b7bd83aca5d.png
[005]: /images/20211122/65605992513e42c9b712de22780d2ade.png
[006]: /images/20211122/1f61be93d0b7471eb7e295cc138d2c0a.png
[007]: /images/20211122/3ac3570bd37642ab88e1f902938ccc88.png
[https_urllib3.readthedocs.io_en_latest]: https://urllib3.readthedocs.io/en/latest/
[robots_008]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9yYXcuZ2l0aHVidXNlcmNvbnRlbnQuY29tLzEyNjMzNTE0MTEveGRkLmdpdGh1Yi5pby9tYXN0ZXIvaW1nL3B5dGhvbi9yb2JvdHNfMDA4LmpwZw
[009]: /images/20211122/a85091de09784aea88120266cc4c2402.png