如何使用Python自动化测试工具Selenium进行网页自动化？

ゝ一纸荒年。 2024-03-24 16:04 79阅读 0赞

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### 引言 ###

**Selenium**是一个流行的Web自动化测试框架，**它支持多种编程语言和浏览器，并提供了丰富的API和工具来模拟用户在浏览器中的行为**。**Selenium可以通过代码驱动浏览器自动化测试流程，包括页面导航、元素查找、数据填充、点击操作等。**

与PyAutoGUI和AutoIt相比，**Selenium更适合于处理Web界面上的自动化操作**。

它可以轻松地测试像网页表单、AJAX异步请求、JavaScript交互等功能。Selenium有一个活跃的社区，确保持续的开发和更新，也有许多用例和最佳实践可供借鉴。

此外，一些云测平台如BrowserStack或Sauce Labs，也提供内置的Selenium集成，从而使测试流程变得更加容易和灵活。因此，在处理Web界面自动化测试时，Selenium是一个值得推荐的选择。

### 概述 ###

`selenium`是网页应用中最流行的自动化测试工具，可以用来做自动化测试或者浏览器爬虫等。官网地址为：[Selenium][]。相对于另外一款web自动化测试工具QTP来说有如下优点：

>  *  免费开源轻量级，不同语言只需要一个体积很小的依赖包
>  *  支持多种系统，包括Windows，Mac，Linux
>  *  支持多种浏览器，包括Chrome，FireFox，IE，safari，opera等
>  *  支持多语言，包括Java，C，python，c\#等主流语言
>  *  支持分布式测试用例执行

#### python+selenium环境安装 ####

首先需要安装python（推荐3.7+）环境，然后直接用`pip install selenium`安装依赖包即可。

另外还需要下载浏览器相应的`webdriver`驱动程序，**注意下载的驱动版本一定要匹配浏览器版本**。

*  Firefox浏览器驱动：[geckodriver][]
 *  Chrome浏览器驱动：[chromedriver][]
 *  IE浏览器驱动：[IEDriverServer][]
 *  Edge浏览器驱动：[MicrosoftWebDriver][]
 *  Opera浏览器驱动：[operadriver][]

下载以后可以把驱动程序加到环境变量，这样使用时就不用手动指定驱动程序路径。

### 使用selenium启动浏览器 ###

可以在python中使用下面的代码启动一个`Chrome`浏览器，然后控制这个浏览器的行为或者读取数据。

from selenium import webdriver
    
    # 启动Chrome浏览器，要求chromedriver驱动程序已经配置到环境变量
    # 将驱动程序和当前脚本放在同一个文件夹也可以
    driver = webdriver.Chrome()
    
    # 手动指定驱动程序路径
    driver = webdriver.Chrome(r'D:/uusama/tools/chromedriver.exe')
    
    driver = webdriver.Ie()        # Internet Explorer浏览器
    driver = webdriver.Edge()      # Edge浏览器
    driver = webdriver.Opera()     # Opera浏览器
    driver = webdriver.PhantomJS()   # PhantomJS
    
    driver.get('http://uusama.com')  # 打开指定路径的页面

启动的时候还可以设置启动参数，比如下面的代码实现启动时添加代理，并且忽略`https`证书校验。

from selenium import webdriver
    
    # 创建chrome启动选项对象
    options = webdriver.ChromeOptions()
    
    
    options.add_argument("--proxy-server=127.0.0.1:16666")  # 设置代理
    options.add_argument("---ignore-certificate-errors")  # 设置忽略https证书校验
    options.add_experimental_option("excludeSwitches", ["enable-logging"])  # 启用日志
    
    # 设置浏览器下载文件时保存的默认路径
    prefs = {"download.default_directory": get_download_dir()}
    options.add_experimental_option("prefs", prefs)
    driver = webdriver.Chrome(options=options)

一些非常有用的启动选项，下面使用的`options = webdriver.ChromeOptions()`:

>  *  `options.add_argument("--proxy-server=127.0.0.1:16666")`: 设置代理，可以结合`mitmproxy`进行抓包等
>  *  `option.add_experimental_option('excludeSwitches', ['enable-automation'])`: 设置绕过`selenium`检测
>  *  `options.add_argument("---ignore-certificate-errors")`: 设置忽略https证书校验
>  *  `options.add_experimental_option("prefs", {"profile.managed_default_content_settings.images": 2})`: 设置不请求图片模式加快页面加载速度
>  *  `chrome_options.add_argument('--headless')`: 设置无头浏览器

### selenium页面加载等待和检测 ###

使用selenium打开页面以后，还不能立刻操作，需要等到待处理页面元素加载完成，这时就需要检测和等待页面元素加载。

#### 使用`time.sleep()`等待 ####

最简单的方法就是打开页面以后，使用`time.sleep()`强制等待一定时间，该方法只能设置一个固定时间等待，如果页面提前加载完成，则会空等阻塞。

from time import sleep
    from selenium import webdriver
    
    driver = webdriver.Chrome()
    driver.get('http://uusama.con')
    time.sleep(10)
    print('load finish')

#### 使用`implicitly_wait`设置最长等待时间 ####

另外还可以使用`implicitly_wait`设置最长等待时间，如果在给定时间内页面加载完成或者已经超时，才会执行下一步。该方法会等到所有资源全部加载完成，也就是浏览器标签栏的loading图表不再转才会执行下一步。有可能页面元素已经加载完成，但是js或者图片等资源还未加载完成，此时还需要等待。

另需注意使用`implicitly_wait`只需设置一次，且对整个`driver`生命周期都起作用，凡是遇到页面正在加载都会阻塞。

示例如下：

from selenium import webdriver
    
    driver = webdriver.Chrome()
    driver.implicitly_wait(30)   # 设置最长等30秒
    driver.get('http://uusama.com')
    print(driver.current_url)
    
    driver.get('http://baidu.com')
    print(driver.current_url)

#### 使用`WebDriverWait`设置等待条件 ####

使用`WebDriverWait`（selenium.webdriver.support.wait.WebDriverWait）能够更加精确灵活地设置等待时间，`WebDriverWait`可在设定时间内每隔一段时间检测是否满足某个条件，如果满足条件则进行下一步操作，如果超过设置时间还不满足，则抛出`TimeoutException`异常，其方法声明如下：

`WebDriverWait(driver, timeout, poll_frequency=0.5, ignored_exceptions=None)`

其中各参数含义如下：

>  *  `driver`：浏览器驱动
>  *  `timeout`：最长超时时间，默认以秒为单位
>  *  `poll_frequency`：检测的间隔（步长）时间，默认为`0.5秒`
>  *  `ignored_exceptions`：忽略的异常，即使在调用`until()`或`until_not()`的过程中抛出给定异常也不中断

`WebDriverWait()`一般配合`until()`或`until_not()`方法使用，表示等待阻塞直到返回值为`True`或者`False`，需要注意这两个方法的参数都需是可调用对象，即方法名称，可以使用`expected_conditions`模块中的方法或者自己封装的方法。

from selenium import webdriver
    from selenium.webdriver.common.by import By
    from selenium.webdriver.support.ui import WebDriverWait
    from selenium.webdriver.support import expected_conditions
    
    driver = webdriver.Chrome()
    driver.get("http://baidu.com")
    
    # 判断id为`input`的元素是否被加到了dom树里，并不代表该元素一定可见，如果定位到就返回WebElement
    element = WebDriverWait(driver, 5, 0.5).until(expected_conditions.presence_of_element_located((By.ID, "s_btn_wr")))
    
    # implicitly_wait和WebDriverWait都设置时，取二者中最大的等待时间
    driver.implicitly_wait(5)
    
    # 判断某个元素是否被添加到了dom里并且可见，可见代表元素可显示且宽和高都大于0
    WebDriverWait(driver,10).until(EC.visibility_of_element_located((By.ID, 'su')))
    
    # 判断元素是否可见，如果可见就返回这个元素
    WebDriverWait(driver,10).until(EC.visibility_of(driver.find_element(by=By.ID, value='kw')))

下面列出`expected_conditions`常用的一些方法：

>  *  `title_is`: 判断当前页面title是否精确等于预期
>  *  `title_contains`: 判断当前页面title是否包含预期字符串
>  *  `presence_of_element_located`: 判断某个元素是否被加到了dom树里，并不代表该元素一定可见
>  *  `visibility_of_element_located`: 判断某个元素是否可见（元素非隐藏，并且元素的宽和高都不等于0）
>  *  `visibility_of`: 跟上面的方法做一样的事情，只是上面的方法要传入locator，这个方法直接传定位到的element就好了
>  *  `presence_of_all_elements_located`: 判断是否至少有1个元素存在于dom树中。举个例子，如果页面上有n个元素的class都是'column-md-3'，那么只要有1个元素存在，这个方法就返回True
>  *  `text_to_be_present_in_element`: 判断某个元素中的text是否包含了预期的字符串
>  *  `text_to_be_present_in_element_value`: 判断某个元素中的value属性是否包含了预期的字符串
>  *  `frame_to_be_available_and_switch_to_it`: 判断该frame是否可以switch进去，如果可以的话，返回True并且switch进去，否则返回False
>  *  `invisibility_of_element_located`: 判断某个元素中是否不存在于dom树或不可见
>  *  `element_to_be_clickable`: 判断某个元素中是否可见并且是enable的，这样的话才叫clickable
>  *  `staleness_of`: 等某个元素从dom树中移除，注意，这个方法也是返回True或False
>  *  `element_to_be_selected`: 判断某个元素是否被选中了,一般用在下拉列表
>  *  `element_selection_state_to_be`: 判断某个元素的选中状态是否符合预期
>  *  `element_located_selection_state_to_be`: 跟上面的方法作用一样，只是上面的方法传入定位到的element，而这个方法传入locator

#### 检测`document`是否加载完成 ####

另外还可以使用`driver.execute_script('return document.readyState;') == 'complete'`来检测`document`是否加载完成。

注意`document`加载完成，是不包括那种异步加载ajax请求动态渲染dom的，这种需要使用`WebDriverWait`检测某个元素是否渲染完成。

### selenium元素定位和读取 ###

#### 查找元素 ####

selenium提供了一系列api方便获取chrome中的元素，这些API都返回`WebElement`对象或其列表，如：

>  *  `find_element_by_id(id)`: 查找匹配id的第一个元素
>  *  `find_element_by_class_name()`: 查找匹配`class`的第一个元素
>  *  `find_elements_by_xpath()`: 查找匹配`xpath`的所有元素
>  *  `find_elements_by_css_selector()`: 查找匹配css选择器的所有元素

其实可以看`WebDriver`类里面的实现源码，其核心实现都是调用两个基本函数：

>  *  `find_element(self, by=By.ID, value=None)`: 查找匹配策略的第一个元素
>  *  `find_elements(self, by=By.ID, value=None)`: 查找匹配策略的所有元素

其中`by`参数可以是`ID`, `CSS_SELECTOR`, `CLASS_NAME`, `XPATH`等。下面举几个简单的例子：

>  *  通过xpath查询包含文本`登录`的第一个元素： `find_element_by_xpath("//*[contains(text(),'登录')]")`
>  *  查询包含类名`refresh`的所有元素： `find_elements_by_class_name('refresh')`
>  *  查询`table`表格的第二行： `find_element_by_css_selector('table tbody > tr:nth(2)')`

#### dom元素交互 ####

上面介绍的元素查找结果`WebElement`对象，常用的api有:

>  *  `element.text`: 返回元素的文本内容（包括所有后代节点的内容），注意如果元素`display=none`则返回为空字符串
>  *  `element.screenshot_as_png`: 元素的截图
>  *  `element.send_keys("input")`: 元素输入框输入`input`字符串
>  *  `element.get_attribute('data-v')`: 获取`data-v`名称属性值，除了自定义节点属性，还可以获取如`textContent`等属性
>  *  `element.is_displayed()`: 判断元素是否用户可见
>  *  `element.clear()`: 清除元素文本
>  *  `element.click()`: 点击元素，如果元素不可点击会抛出`ElementNotInteractableException`异常
>  *  `element.submit()`: 模拟表单提交

#### 查找元素失败处理 ####

如果找不到指定元素，则会抛出`NoSuchElementException`异常，而且需要注意，`display=none`的元素是可以获取到的，凡是在`dom`节点中的元素都可以获取到。

而且实际使用的时候要注意一些js代码动态创建的元素，可能需要轮询获取或者监控。

一个检查是否存在指定元素的方法如下：

def check_element_exists(xpath):
        try:
            driver.find_element_by_xpath(xpath)
        except NoSuchElementException:
            return False
        return True

### selenium交互控制 ###

#### `ActionChains`动作链 ####

webdriver通过`ActionChains`对象来模拟用户操作，该对象表示一个动作链路队列，所有操作会依次进入队列但不会立即执行，直到调用`perform()`方法时才会执行。其常用方法如下：

>  *  `click(on_element=None)`: 单击鼠标左键
>  *  `click_and_hold(on_element=None)`: 点击鼠标左键，不松开
>  *  `context_click(on_element=None)`: 点击鼠标右键
>  *  `double_click(on_element=None)`: 双击鼠标左键
>  *  `send_keys(*keys_to_send)`: 发送某个键到当前焦点的元素
>  *  `send_keys_to_element(element, *keys_to_send)`: 发送某个键到指定元素
>  *  `key_down(value, element=None)`: 按下某个键盘上的键
>  *  `key_up(value, element=None)`: 松开某个键
>  *  `drag_and_drop(source, target)`: 拖拽到某个元素然后松开
>  *  `drag_and_drop_by_offset(source, xoffset, yoffset)`: 拖拽到某个坐标然后松开
>  *  `move_by_offset(xoffset, yoffset)`: 鼠标从当前位置移动到某个坐标
>  *  `move_to_element(to_element)`: 鼠标移动到某个元素
>  *  `move_to_element_with_offset(to_element, xoffset, yoffset)`: 移动到距某个元素（左上角坐标）多少距离的位置
>  *  `perform()`: 执行链中的所有动作
>  *  `release(on_element=None)`: 在某个元素位置松开鼠标左键

#### 模拟鼠标事件 ####

下面代码模拟鼠标移动，点击，拖拽等操作，注意操作时需要等待一定时间，否则页面还来不及渲染。

from time import sleep
    from selenium import webdriver
    # 引入 ActionChains 类
    from selenium.webdriver.common.action_chains import ActionChains
    
    driver = webdriver.Chrome()
    driver.get("https://www.baidu.cn")
    action_chains = ActionChains(driver)
    
    target = driver.find_element_by_link_text("搜索")
    # 移动鼠标到指定元素然后点击
    action_chains.move_to_element(target).click(target).perform()
    time.sleep(2)
    
    # 也可以直接调用元素的点击方法
    target.click()
    time.sleep(2)
    
    # 鼠标移动到(10, 50)坐标处
    action_chains.move_by_offset(10, 50).perform()
    time.sleep(2)
    
    # 鼠标移动到距离元素target(10, 50)处
    action_chains.move_to_element_with_offset(target, 10, 50).perform()
    time.sleep(2)
    
    # 鼠标拖拽，将一个元素拖动到另一个元素
    dragger = driver.find_element_by_id('dragger')
    action.drag_and_drop(dragger, target).perform()
    time.sleep(2)
    
    # 也可以使用点击 -> 移动来实现拖拽
    action.click_and_hold(dragger).release(target).perform()
    time.sleep(2)
    action.click_and_hold(dragger).move_to_element(target).release().perform()

#### 模拟键盘输入事件 ####

通过`send_keys`模拟键盘事件，常用有：

>  *  `send_keys(Keys.BACK_SPACE)`: 删除键（BackSpace）
>  *  `send_keys(Keys.SPACE)`: 空格键(Space)
>  *  `send_keys(Keys.TAB)`: 制表键(Tab)
>  *  `send_keys(Keys.ESCAPE)`: 回退键（Esc）
>  *  `send_keys(Keys.ENTER)`: 回车键（Enter）
>  *  `send_keys(Keys.F1)`: 键盘 F1
>  *  `send_keys(Keys.CONTROL,'a')`: 全选（Ctrl+A）
>  *  `send_keys(Keys.CONTROL,'c')`: 复制（Ctrl+C）
>  *  `send_keys(Keys.CONTROL,'x')`: 剪切（Ctrl+X）
>  *  `send_keys(Keys.CONTROL,'v')`: 粘贴（Ctrl+V）

示例：定位到输入框，然后输入内容

# 输入框输入内容
    driver.find_element_by_id("kw").send_keys("uusamaa")
    
    # 模拟回车删除多输入的一个字符a
    driver.find_element_by_id("kw").send_keys(Keys.BACK_SPACE)

#### 警告框处理 ####

用于处理调用`alert`弹出的警告框。

>  *  `driver.switch_to_alert()`: 切换到警告框
>  *  `text`：返回`alert/confirm/prompt`中的文字信息，比如js调用`alert('failed')`则会获取`failed`字符串
>  *  `accept()`：接受现有警告框
>  *  `dismiss()`：关闭现有警告框
>  *  `send_keys(keysToSend)`：将文本发送至警告框

### selenium浏览器控制 ###

#### 基本常用api ####

下面列出一些非常实用的浏览器控制api:

>  *  `driver.current_url`: 获取当前活动窗口的url
>  *  `driver.switch_to_window("windowName")`: 移动到指定的标签窗口
>  *  `driver.switch_to_frame("frameName")`: 移动到指定名称的`iframe`
>  *  `driver.switch_to_default_content()`: 移动到默认文本内容区
>  *  `driver.maximize_window()`: 将浏览器最大化显示
>  *  `driver.set_window_size(480, 800)`: 设置浏览器宽480、高800显示
>  *  `driver.forword()`, `driver.back()`: 浏览器前进和后退
>  *  `driver.refresh()`: 刷新页面
>  *  `driver.close()`: 关闭当前标签页
>  *  `driver.quiit()`: 关闭整个浏览器
>  *  `driver.save_screenshot('screen.png')`: 保存页面截图
>  *  `driver.maximize_window()`: 将浏览器最大化显示
>  *  `browser.execute_script('return document.readyState;')`: 执行js脚本

#### selenium读取和加载cookie ####

使用`get_cookies`和`add_cookie`可以实现将cookie缓存到本地，然后启动时加载，这样可以保留登录态。实现如下

import os
    import json
    from selenium import webdriver
    
    driver = webdriver.Chrome()
    driver.get("https://www.baidu.cn")
    
    # 读取所有cookie并保存到文件
    cookies = driver.get_cookies()
    cookie_save_path = 'cookie.json'
    with open(cookie_save_path, 'w', encoding='utf-8') as file_handle:
        json.dump(cookies, file_handle, ensure_ascii=False, indent=4)
    
    # 从文件读取cookie并加载到浏览器
    with open(cookie_save_path, 'r', encoding='utf-8') as file_handle:
        cookies = json.load(file_handle)
        for cookie in cookies:
            driver.add_cookie(cookie)

#### selenium打开新的标签页窗口 ####

使用`driver.get(url)`会默认在第一个标签窗口打开指定连接，点击页面中的`_blank`的链接时也会打开一个新的标签窗口。

还可以用下面的方式手动打开一个指定页面的标签窗口，需要注意打开新窗口或者关闭以后，还需要手动调用`switch_to.window`切换当前活动的标签窗口，否则会抛出`NoSuchWindowException`异常。

from selenium import webdriver
    
    driver = webdriver.Chrome()
    driver.get("https://www.baidu.cn")
    
    new_tab_url = 'http://uusama.com'
    driver.execute_script(f'window.open("{new_tab_url}", "_blank");')
    time.sleep(1)
    
    # 注意：必须调用switch_to.window手动切换window，否则会找不到tab view
    # 聚焦到新打开的tab页面，然后关闭
    driver.switch_to.window(driver.window_handles[1])
    time.sleep(2)
    driver.close()   # 关闭当前窗口
    
    # 手动回到原来的tab页面
    driver.switch_to.window(driver.window_handles[0])
    time.sleep(1)

除了使用`execute_script`外，还可以使用模拟打开新tab页按键的方式新建一个标签页窗口：

>  *  `driver.find_element_by_tag_name('body').send_keys(Keys.CONTROL + 't')`
>  *  `ActionChains(driver).key_down(Keys.CONTROL).send_keys('t').key_up(Keys.CONTROL).perform()`

### selenium一些问题记录 ###

#### 获取隐藏元素的文本内容 ####

如果一个元素是隐藏的，即`display=none`，虽然可以通过`find_element`查找到该元素，但是用`element.text`属性是获取不到该元素文本内容的，其值是空字符串，这时可以用下面的方式获取：

element = driver.find_element_by_id('uusama')
    driver.execute_script("return arguments[0].textContent", element)
    driver.execute_script("return arguments[0].innerHTML", element)
    
    # 相应的也可以把隐藏的元素设置为非隐藏
    driver.execute_script("arguments[0].style.display = 'block';", element)

#### 浏览器崩溃`WebDriverException`异常处理 ####

比如在`Chrome`中长时间运行一个页面会出现`Out Of Memory`内存不足的错误，此时`WebDriver`会抛出`WebDriverException`异常，基本所有api都会抛出这个异常，这个时候需要捕获并进行特殊处理。

我的处理方式是记录页面的一些基本信息，比如url，cookie等，并定期写入到文件中，如果检测到该异常，则重启浏览器并且加载url和cookie等数据。

#### selenium抓取页面请求数据 ####

网上有通过`driver.requests`或者通过解析日志来获取页面请求的方式，但是我感觉都不是很好使。最后使用`mitmproxy`代理进行抓包处理，然后启动`selenium`时填入代理来实现。

`proxy.py`为在`mitmproxy`基础上封装的自定义代理请求处理，其代码如下：

import os
    import gzip
    from mitmproxy.options import Options
    from mitmproxy.proxy.config import ProxyConfig
    from mitmproxy.proxy.server import ProxyServer
    from mitmproxy.tools.dump import DumpMaster
    from mitmproxy.http import HTTPFlow
    from mitmproxy.websocket import WebSocketFlow
    
    
    class ProxyMaster(DumpMaster):
        def __init__(self, *args, **kwargs):
            super().__init__(*args, **kwargs)
    
        def run(self, func=None):
            try:
                DumpMaster.run(self, func)
            except KeyboardInterrupt:
                self.shutdown()
    
    
    def process(url: str, request_body: str, response_content: str):
        # 抓包请求处理，可以在这儿转存和解析数据
        pass
    
    
    class Addon(object):
        def websocket_message(self, flow: WebSocketFlow):
            # 监听websockt请求
            pass
    
        def response(self, flow: HTTPFlow):
            # 避免一直保存flow流，导致内存占用飙升
            # flow.request.headers["Connection"] = "close"
            # 监听http请求响应，并获取请求体和响应内容
            url = flow.request.url
            request_body = flow.request
            response_content = flow.response
    
            # 如果返回值是压缩的内容需要进行解压缩
            if response_content.data.content.startswith(b'\x1f\x8b\x08'):
                response_content = gzip.decompress(response_content.data.content).decode('utf-8')
            Addon.EXECUTOR.submit(process, url, request_body, response_content)
    
    
    def run_proxy_server():
        options = Options(listen_host='0.0.0.0', listen_port=16666)
        config = ProxyConfig(options)
        master = ProxyMaster(options, with_termlog=False, with_dumper=False)
        master.server = ProxyServer(config)
        master.addons.add(Addon())
        master.run()
    
    
    if __name__ == '__main__':
        with open('proxy.pid', mode='w') as fin:
            fin.write(os.getpid().__str__())
        run_proxy_server()

在使用`mitmproxy`过程中，随着时间推移`proxy.py`会出现占用内存飙升的问题，在github的issue区有人也遇到过，有说是因为http连接`keep-alive=true`请求会一直保存不会释放，导致请求越多越占用内存，然后通过添加`flow.request.headers["Connection"] = "close"`来手动关闭连接，我加了以后有一定缓解，但还是不能从根本上解决。

最后通过写入`proxy.pid`记录代理程序进程，然后用另外一个程序定时重启`proxy.py`来解决内存泄漏的问题。

### **结语** ###

这篇贴子到这里就结束了，最后，希望看这篇帖子的朋友能够有所收获。欢迎留言，或是关注我的专栏和我交流。

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[05949431007248e2aff30465fdfc30a9.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/2767452b21844a3d93593af9ba2a9623.png
[Selenium]: https://www.selenium.dev/
[geckodriver]: https://github.com/mozilla/geckodriver/releases
[chromedriver]: https://sites.google.com/chromium.org/driver/downloads
[IEDriverServer]: http://selenium-release.storage.googleapis.com/index.html
[MicrosoftWebDriver]: https://developer.microsoft.com/en-us/microsoft-edge/tools/webdriver
[operadriver]: https://github.com/operasoftware/operachromiumdriver/releases