平头哥的技术博文

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说起网络爬虫,大家想起的估计都是 Python ,诚然爬虫已经是 Python 的代名词之一,相比 Java 来说就要逊色不少。有不少人都不知道 Java 可以做网络爬虫,其实 Java 也能做网络爬虫而且还能做的非常好,在开源社区中有不少优秀的 Java 网络爬虫框架,例如 webmagic 。我的第一份正式工作就是使用 webmagic 编写数据采集程序,当时参与了一个舆情分析系统的开发,这里面涉及到了大量网站的新闻采集,我们就使用了 webmagic 进行采集程序的编写,由于当时不知道其设计原理,使用起来还是走了不少弯路,其实 webmagic 的设计借鉴了 Scrapy ,所以它也能像 Scrapy 一样强大,关于 webmagic 框架我们将在后续展开详细的讨论。

在后面的几年工作中,也参与了好几个爬虫项目,但是大多数都是使用 Python ,抛开语言不谈,爬虫也是有一套思想的。这些年写爬虫程序,对我个人的技术成长帮助非常大,因为在爬虫的过程中,会遇到各种各样的问题,其实做网络爬虫还是非常考验技术的,除了保证自己的采集程序可用之外,还会遇到被爬网站各种奇奇怪怪的问题,比如整个 HTML 页面有没一个 class 或者 id 属性,你要在这种页面提取表格数据,并且做到优雅的提取,这就是非常考验你的想象力以及技术啦。非常有幸在刚入行的时候就接触到了网络爬虫这一块,它加快了我对互联网的理解和认知,扩宽了我的视野。

这几年来网络爬虫比较火,如果你想学习 Java 网络爬虫,我根据我自己的经验总结了一下,想入门学习 Java 网络爬虫需要知道的四点基础知识。

1、有 “道德” 的爬虫

我为什么会把这一点放在最前面呢?因为我觉得这一点比较重要,什么叫有 “道德” 的爬虫呢?就是遵循被爬服务器的规则,不去影响被爬服务器的正常运行,不把被爬服务搞垮,这就是有 “道德” 的爬虫。

经常有人讨论的一个问题就是爬虫合法吗?知乎一下你看到的将是这样的

学 Java 网络爬虫,需要哪些基础知识?-LMLPHP
答案千千万,在这众多答案中,我个人比较赞同下面的这个回答

爬虫为不违法?取决于你做的事情为不违法,网络爬虫的本质是什么?网络爬虫的本质是用机器代替人工去访问页面。我查看公开的新闻肯定不犯法,所以我去采集公开在互联网上的新闻也不犯法,就像各大搜索引擎网站一样,别的网站巴不得别搜索引擎的蜘蛛抓取到。另一种恰恰相反的情况是去采集别人隐私的数据,你自己去查看别人的隐私信息这就是一种违法的行为,所以用程序去采集也是违法的,这就像答案中所说的水果刀本身不违法,但是用来捅人就违法啦。

要做到有 “道德” 的爬虫,Robots 协议是你必须需要了解的,下面是Robots 协议的百度百科

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在很多网站中会申明 Robots 协议告诉你哪些页面是可以抓取的,哪些页面是不能抓取的,当然 Robots 协议只是一种约定,就像公交车上的座位一样标明着老弱病残专座,你去坐了也不违法。

除了协议之外,我们的采集行为上也需要克制,在 『数据安全管理办法(征求意见稿)』的第二章第十六条指出:

这条规定指出了爬虫程序不得妨碍网站正常运行,如果你使用爬虫程序把网站搞垮了,真正的访问者就不能访问该网站了,这是一种非常不道德的行为。应该杜绝这种行为。

除了数据的采集,在数据的使用上同样需要注意,我们即使在得到授权的情况下采集了个人信息数据,也千万不要去出卖个人数据,这个是法律特别指出禁止的,参见:

2、学会分析 Http 请求

我们每一次与服务端的交互都是通过 Http 协议,当然也有不是 Http 协议的,这个能不能采集我就不知道啦,没有采集过,所以我们只谈论 Http 协议,在 Web 网页中分析 Http 协议还是比较简单,我们以百度检索一条新闻为例
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我们打开 F12 调试工具,点击 NetWork 查看版能查看到所有的请求,找到我们地址栏中的链接,主链接一般存在 NetWork 最上面一条链接

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在右边headers查看栏中,我们能够看到这次请求所需要的参数,在这里我们需要特别注意 Request Headers 和 Query String Parameters 这两个选项栏。

Request Headers 表示的是该次 Http 请求所需要的请求头的参数,有一些网站会根据请求头来屏蔽爬虫,所以里面的参数还是需要了解一下的,请求头参数中大部分参数都是公用的, User-Agent 和 Cookie 这两个参数使用比较频繁, User-Agent 标识浏览器请求头,Cookie 存放的是用户登录凭证。

Query String Parameters 表示该次 Http 请求的请求参数,对于post 请求来说这个还是非常重要的,因为在这里可以查看到请求参数,对我们模拟登陆等 Post 请求非常有用。

上面是网页版的 HTTP 请求的链接分析,如果需要采集 APP 里面的数据就需要借助模拟器了,因为 APP 里没有调试工具,所以只能借助模拟器,使用较多的模拟器工具有如下两种,有兴趣的可以执行研究。

  • fiddler
  • wireshark

3、学会 HTML 页面解析

我们采集的页面都是 HTML 页面,我们需要在 HTML 页面中获取我们需要的信息,这里面就涉及到了 HTML 页面解析,也就是 DOM 节点解析,这一点是重中之重,如果你不会这一点就像魔术师没有道具一样,只能干瞪眼啦。例如下面这个 HTML 页面

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我们需要获取标题 “java user-agent 判断是否电脑访问” ,我们先通过 F12 检查元素

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标题所在的 span 标签我已经在图中框出来啦,我们该如何解析这个节点信息呢?方法有千千万万,经常使用的选择器应该是 CSS 选择器 和 XPath ,如果你还不知道这两种选择器,可以点击下方链接学习了解一下:

CSS 选择器参考手册:https://www.w3school.com.cn/cssref/css_selectors.asp

XPath 教程:https://www.w3school.com.cn/xpath/xpath_syntax.asp

使用 CSS 选择器解析的写法为:#wgt-ask > h1 > span

使用 XPath 解析的写法为://span[@class="wgt-ask"]

这样就获取到了 span 的节点,值需要取出 text 就好了,对于 CSS 选择器 和 XPath 除了自己编写之外,我们还可以借助浏览器来帮我们完成,例如 chrome 浏览器

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只需要选中对应的节点,右键找到 Copy ,它提供了几种获取该节点的解析方式,具体的入上图所示,Copy selector 对应的就是 Css 选择器,Copy XPath 对应的是 XPath,这个功能还是非常有用的。

4、了解反爬虫策略

因为现在爬虫非常泛滥,很多网站都会有反爬虫机制,来过滤掉爬虫程序,以便保证网站的可以用,这也是非常有必要的手段,毕竟如果网站不能使用了,就没有利益可谈啦。反爬虫的手段非常多,我们来看看几种常见的反爬虫手段。

基于 Headers 的反爬虫机制

这是一种比较常见的反爬虫机制,网站通过检查 Request Headers 中的 User-Agent 、Referer 参数,来判断该程序是不是爬虫程序。要绕过这种机制就比较简单,我们只需要在网页中先查看该网站所需要的 User-Agent 、Referer 参数的值,然后在爬虫程序的 Request Headers 设置好这些参数就好啦。

基于用户行为的反爬虫机制

这也是一种常见的反爬虫机制,最常用的就是 IP 访问限制,一个 IP 在一段时间内只被允许访问多少次,如果超过这个频次的话就会被认为是爬虫程序,比如豆瓣电影就会通过 IP 限制。

对于这种机制的话,我们可以通过设置代理 IP 来解决这个问题,我们只需要从代理ip网站上获取一批代理ip,在请求的时候通过设置代理 IP 即可。

除了 IP 限制之外,还会有基于你每次的访问时间间隔,如果你每次访问的时间间隔都是固定的,也可能会被认为是爬虫程序。要绕过这个限制就是在请求的时候,时间间隔设置不一样,比例这次休眠 1 分钟,下次 30 秒。

基于动态页面的反爬虫机制

有很多网站,我们需要采集的数据是通过 Ajax 请求的或者通过 JavaScript生成的,对于这种网站是比较蛋疼的,绕过这种机制,我们有两种办法,一种是借助辅助工具,例如 Selenium 等工具获取渲染完成的页面。第二种方式就是反向思维法,我们通过获取到请求数据的 AJAX 链接,直接访问该链接获取数据。

以上就是爬虫的一些基本知识,主要介绍了网络爬虫的使用工具和反爬虫策略,这些东西在后续对我们的爬虫学习会有所帮助,由于这几年断断续续的写过几个爬虫项目,使用 Java 爬虫也是在前期,后期都是用 Python,最近突然间对 Java 爬虫又感兴趣了,所以准备写一个爬虫系列博文,重新梳理一下 Java 网络爬虫,算是对 Java 爬虫的一个总结,如果能帮助到想利用 Java 做网络爬虫的小伙伴,那就更棒啦。Java 网络爬虫预计会有六篇文章的篇幅,从简单到复杂,一步一步深入,内容涉及到了我这些年爬虫所遇到的所有问题。下面是模拟的六篇文章介绍。

1、网络爬虫,原来这么简单

这一篇是网络爬虫的入门,会使用 Jsoup 和 HttpClient 两种方式获取到页面,然后利用选择器解析得到数据。最后你会收获到爬虫就是一条 http 请求,就是这么简单。

2、网页采集遇到登录问题,我该怎么办?

这一章节简单的聊一聊获取需要登录的数据,以获取豆瓣个人信息为例,从手动设置 cookies 和模拟登陆这两种方式简单的聊一聊这类问题。

3、网页采集遇到数据 Ajax 异步加载,我该怎么办?

这一章节简单的聊一聊异步数据的问题,以网易新闻为例,从利用 htmlunit 工具获取渲染完页面和反向思维直接获取到 Ajax 请求连接获取数据两种方式,简单的聊一下这类问题的处理方式。

4、网页采集 IP 被封,我该怎么办?

IP 访问被限制这应该是常见的事情,以豆瓣电影为例,主要以设置代理IP为中心,简单的聊一聊 IP 被限制的解决办法,还会简单的聊一下如何搭建自己的ip代理服务。

5、网络采集性能太差,我该怎么办?

有时候对爬虫程序的性能有要求,这种单线程的方式可能就行不通了,我们可能就需要多线程甚至是分布式的爬虫程序啦,所以这一篇主要聊一聊多线程爬虫以及分布式爬虫架构方案。

6、开源爬虫框架 webmagic 使用案例解析

以前用 webmagic 做过一次爬虫,但是那个时候我似懂非懂的,没有很好的理解 webmagic 框架,经过这几年的经历,我现在对这个框架有了全新的认识,所以想按照 webmagic 的规范搭建一个简单的 demo来体验 webmagic 的强大之处。

以上就是我的爬虫系列博文,用文字记录点点滴滴,记录我这个非专业的爬虫玩家那些年遇到的坑,如果你准备学习 Java 网络爬虫,不妨关注一波,我相信你会得到一定的收获,因为我会用心的写好每一篇文章。

最后

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10-04 15:34