一个简单的爬虫实例

今天我们来简单完成一个网站爬虫例子，体验下基本的爬虫工作流程。在有这个体验之后，才能更好地理解框架的重要性。

1. 网络爬虫之网站分析

这一节我们来爬取一个图书网站：互动出版网。之所以选择这个网站，主要是它的数据比较好爬取，没有反爬虫机制，且网站的结构也不复杂，比较适合作为菜鸟进行练手。我们首先来分析网站及其相关的 HTML 元素，确定要爬取的内容。

互动出版网的网站首页如下：

可以看到，这个网站没有用到 https，依旧使用的是 http 协议，这个网站是极不安全的。我们现在要爬取的是这个网站的计算机类的图书，我们可以点击全部图书分类那里，得到所有图书的分类情况。

通过 F12 可以看到，每个计算机的分类对应着一个链接。我们点进去看就会得到对应分类下的图书列表，还带着分页信息：

从这个页面中，我们可以分析到很多，首先对于一个图书信息，我们想要提取的数据有：

• 图书标题；
• 图书作者；
• 出版社；
• ISBN；
• 出版时间；
• 图书价格。

至于图书的详情页面我们就不再进去看了，详情页中能到到更多信息，比如总页数、图书简介、目录等等。此外，这里有一个分页信息，通过多次点击可以发现，只是前面的 url 中的一个数字发生了变化，因此我们可以直接构造出相应页数的 url 请求，获取其他页的图书列表、还等什么呢？开始激动人心的图书数据爬取流程吧！！！

2. 网络爬虫之爬取流程

根据上面的分析，我们来设计相应的爬取流程，总体上有如下几个步骤：

获取计算机图书下的分类列表，包括对应的 URL。我们可以实现一个函数专门请求分类页面，然后提取相应的 URL 列表：

专门完成一个函数，读取计算机分类下的图书列表。通过不断的分页查询将这个分类下的所有图书信息全部抓取到。

http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/{页号}_1_59-{分类编号}_0.html

分类编号不用管，我们会自行提取 URL。而对于请求的页号，可以自行设定，从1开始请求，每次加1，直到请求的 URL 返回 404 时，表明这个分类下的图书列表请求完毕，然后就可以进行下一个分类的请求了。

最后完成一个简单的保存函数，保存采集到的数据库。这个就比较简单了，我们直接将采集到的图书信息成批地保存到 MongoDB 数据库中。

3. 图书爬虫之代码实现

根据上面的分析，我们来实现相应的代码。首先是完成获取计算机的所有分类以及相应的 URL 地址：

def get_all_computer_book_urls(page_url):
    """
    获取所有计算机分类图书的url地址
    :return:
    """
    response = requests.get(url=page_url, headers=headers)
    if response.status_code != 200:
        return [], []
    response.encoding = 'gbk'
    tree = etree.fromstring(response.text, etree.HTMLParser())
    # 提取计算机分类的文本列表
    c = tree.xpath("//div[@id='wrap']/ul[1]/li[@class='li']/a/text()")
    # 提取计算机分类的url列表
    u = tree.xpath("//div[@id='wrap']/ul[1]/li[@class='li']/a/@href")
    return c, u

我们简单测试下这个函数：

[store@server2 chap06]$ python3
Python 3.6.8 (default, Apr  2 2020, 13:34:55) 
[GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39)] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> from china_pub_crawler import get_all_computer_book_urls
>>> get_all_computer_book_urls('http://www.china-pub.com/Browse/')
(['IT图书网络出版 [59-00]', '计算机科学理论与基础知识 [59-01]', '计算机组织与体系结构 [59-02]', '计算机网络 [59-03]', '安全 [59-04]', '软件与程序设计 [59-05]', '软件工程及软件方法学 [59-06]', '操作系统 [59-07]', '数据库 [59-08]', '硬件与维护 [59-09]', '图形图像、多媒体、网页制作 [59-10]', '中文信息处理 [59-11]', '计算机辅助设计与工程计算 [59-12]', '办公软件 [59-13]', '专用软件 [59-14]', '人工智能 [59-15]', '考试认证 [59-16]', '工具书 [59-17]', '计算机控制与仿真 [59-18]', '信息系统 [59-19]', '电子商务与计算机文化 [59-20]', '电子工程 [59-21]', '期刊 [59-22]', '游戏 [59-26]', 'IT服务管理 [59-27]', '计算机文化用品 [59-80]'], ['http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-00_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-01_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-02_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-03_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-04_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-05_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-06_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-07_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-08_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-09_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-10_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-11_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-12_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-13_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-14_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-15_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-16_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-17_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-18_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-19_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-20_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-21_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-22_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-26_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-27_0.html', 'http://product.china-pub.com/cache/browse2/59/1_1_59-80_0.html'])

可以看到这个函数已经实现了我们想要的结果。接下来我们要完成一个函数来获取对应分类下的所有图书信息，不过在此之前，我们需要先完成解析单个图书列表页面的方法：

def parse_books_page(html_data):
    books = []
    tree = etree.fromstring(html_data, etree.HTMLParser())
    result_tree = tree.xpath("//div[@class='search_result']/table/tr/td[2]/ul")
    for result in result_tree:
        try:
            book_info = {}
            book_info['title'] = result.xpath("./li[@class='result_name']/a/text()")[0]
            book_info['book_url'] = result.xpath("./li[@class='result_name']/a/@href")[0]
            info = result.xpath("./li[2]/text()")[0]
            book_info['author'] = info.split('|')[0].strip()
            book_info['publisher'] = info.split('|')[1].strip()
            book_info['isbn'] = info.split('|')[2].strip()
            book_info['publish_date'] = info.split('|')[3].strip()
            book_info['vip_price'] = result.xpath("./li[@class='result_book']/ul/li[@class='book_dis']/text()")[0]
            book_info['price'] = result.xpath("./li[@class='result_book']/ul/li[@class='book_price']/text()")[0]
            # print(f'解析出的图书信息为:{book_info}')
            books.append(book_info)
        except Exception as e:
            print("解析数据出现异常，忽略!")
    return books

上面的函数主要解析的是一页图书列表数据，同样基于 xpath 定位相应的元素，然后提取我们想要的数据。其中由于部分信息合在一起，我们在提取数据后还要做相关的处理，分别提取对应的信息。我们可以从网页中直接样 HTML 拷贝下来，然后对该函数进行测试：

我们把保存的网页命名为 test.html，放到与该代码同级的目录下，然后进入命令行操作：

>>> from china_pub_crawler import parse_books_page
>>> f = open('test.html', 'r+')
>>> html_content = f.read()
>>> parse_books_page(html_content)
[{'title': '(特价书)零基础学ASP.NET 3.5', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/216269', 'author': '王向军;王欣惠 （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111261414', 'publish_date': '2009-02-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥58.00'}, {'title': 'Objective-C 2.0 Mac和iOS开发实践指南(原书第2版)', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/3770704', 'author': '(美)Robert Clair （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111484561', 'publish_date': '2015-01-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥79.00'}, {'title': '(特价书)ASP.NET 3.5实例精通', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/216272', 'author': '王院峰 （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111259794', 'publish_date': '2009-01-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥55.00'}, {'title': '(特价书)CSS+HTML语法与范例详解词典', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/216275', 'author': '符旭凌 （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111263647', 'publish_date': '2009-02-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥39.00'}, {'title': '(特价书)Java ME 游戏编程(原书第2版)', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/216296', 'author': '(美)Martin J. Wells; John P. Flynt （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111264941', 'publish_date': '2009-03-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥49.00'}, {'title': '(特价书)Visual Basic实例精通', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/216304', 'author': '柴相花 （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111263296', 'publish_date': '2009-04-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥59.80'}, {'title': '高性能电子商务平台构建：架构、设计与开发[按需印刷]', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/3770743', 'author': 'ShopNC产品部 （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111485643', 'publish_date': '2015-01-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥79.00'}, {'title': '[套装书]Java核心技术 卷Ⅰ 基础知识（原书第10版）+Java核心技术 卷Ⅱ高级特性（原书第10版）', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/7008447', 'author': '（美）凯S.霍斯特曼（Cay S. Horstmann）????（美）凯S. 霍斯特曼（Cay S. Horstmann） （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787007008447', 'publish_date': '2017-08-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥258.00'}, {'title': '(特价书)Dojo构建Ajax应用程序', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/216315', 'author': '(美)James E.Harmon （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111266648', 'publish_date': '2009-05-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥45.00'}, {'title': '(特价书)编译原理第2版.本科教学版', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/216336', 'author': '(美)Alfred V. Aho;Monica S. Lam;Ravi Sethi;Jeffrey D. Ullman （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111269298', 'publish_date': '2009-05-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥55.00'}, {'title': '(特价书)用Alice学编程(原书第2版)', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/216354', 'author': '(美)Wanda P.Dann;Stephen Cooper;Randy Pausch （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111274629', 'publish_date': '2009-07-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥39.00'}, {'title': 'Java语言程序设计(第2版)', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/50051', 'author': '赵国玲;王宏;柴大鹏 （著）', 'publisher': '机械工业出版社*', 'isbn': '9787111297376', 'publish_date': '2010-03-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥32.00'}, {'title': '从零开始学Python程序设计', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/7017939', 'author': '吴惠茹 （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111583813', 'publish_date': '2018-01-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥79.00'}, {'title': '(特价书)汇编语言', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/216385', 'author': '郑晓薇 （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111269076', 'publish_date': '2009-09-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥29.00'}, {'title': '(特价书)Visual Basic.NET案例教程', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/216388', 'author': '马玉春;刘杰民;王鑫 （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111272571', 'publish_date': '2009-09-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥30.00'}, {'title': '小程序从0到1：微信全栈工程师一本通', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/7017943', 'author': '石桥码农 （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111584049', 'publish_date': '2018-01-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥59.00'}, {'title': '深入分布式缓存：从原理到实践', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/7017945', 'author': '于君泽 （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111585190', 'publish_date': '2018-01-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥99.00'}, {'title': '(特价书)ASP.NET AJAX服务器控件高级编程(.NET 3.5版)', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/216397', 'author': '(美)Adam Calderon;Joel Rumerman （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111270966', 'publish_date': '2009-09-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥65.00'}, {'title': 'PaaS程序设计', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/3770830', 'author': '(美)Lucas Carlson （著）', 'publisher': '机械工业出版社', 'isbn': '9787111482451', 'publish_date': '2015-01-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥39.00'}, {'title': 'Visual C++数字图像处理[按需印刷]', 'book_url': 'http://product.china-pub.com/2437', 'author': '何斌 马天予 王运坚 朱红莲 （著）', 'publisher': '人民邮电出版社', 'isbn': '711509263X', 'publish_date': '2001-04-01出版', 'vip_price': 'VIP会员价：', 'price': '￥72.00'}]

是不是能正确提取图书列表的相关信息？这也说明我们的函数的正确性，由于也可能在解析中存在一些异常，比如某个字段的缺失，我们需要捕获异常并忽略该条数据，让程序能继续走下去而不是停止运行。

在完成了上述的工作后，我们来通过对页号的 URL 构造，实现采集多个分页下的数据，最后达到读取完该分类下的所有图书信息的目的。完整代码如下：

def get_category_books(category, url):
    """
    获取类别图书，下面会有分页，我们一直请求，直到分页请求返回404即可停止
    :return:
    """
    books = []

    page = 1
    regex = "(http://.*/)([0-9]+)_(.*).html"
    pattern = re.compile(regex)
    m = pattern.match(url)
    if not m:
        return []
    prefix_path = m.group(1)

    current_page = m.group(2)
    if current_page != 1:
        print("提取数据不是从第一行开始，可能存在问题")

    suffix_path = m.group(3)
    current_page = page

    while True:
        # 构造分页请求的URL
        book_url = f"{prefix_path}{current_page}_{suffix_path}.html"
        response = requests.get(url=book_url, headers=headers)
        print(f"提取分类[{category}]下的第{current_page}页图书数据")
        if response.status_code != 200:
            print(f"[{category}]该分类下的图书数据提取完毕!")
            break
        response.encoding = 'gbk'
        # 将该分页的数据加到列表中
        books.extend(parse_books_page(response.text))
        current_page += 1
        # 一定要缓一缓，避免对对方服务造成太大压力
        time.sleep(0.5)
        
    return books

最后保存数据到 MongoDB 中，这一步非常简单，我们前面已经操作过 MongoDB 的文档插入，直接搬用即可：

client = pymongo.MongoClient(host='MongoDB的服务地址', port=27017)
client.admin.authenticate("admin", "shencong1992")
db = client.scrapy_manual
collection = db.china_pub

# ...

def save_to_mongodb(data):
    try:
        collection.insert_many(data)
    except Exception as e:
        print("批量插入数据异常:{}".format(str(e)))

正是由于我们前面生成了批量的 json 数据，这里直接使用集合的 insert_many() 方法即可对采集到的数据批量插入 MongoDB 中。代码的最后我们加上一个 main 函数即可：

# ...

if __name__ == '__main__':
    page_url = "http://www.china-pub.com/Browse/"
    categories, urls = get_all_computer_book_urls(page_url)
    # print(categories)
    books_total = {}
    for i in range(len(urls)):
        books_category_data = get_category_books(categories[i], urls[i])
        print(f"保存[{categories[i]}]图书数据到mongodb中")
        save_to_mongodb(books_category_data)
    print("爬取互动出版网的计算机分类数据完成")

这样一个简单的爬虫就完成了，还等什么，开始跑起来吧！！

4. 图书爬虫之代码运行

这是一个简单的爬虫，代码全在一个 python 文件中，我们直接单机运行即可，下面看在我本机上的演示效果：

最后我们从互动出版网上一共获取了9010条图书记录。这是我们的第一次尝试，是不是觉得爬虫很简单，很有趣？只不过我们爬取的这个网站会比较简单，而且没有设置相应的反爬虫机制。后面我们会实战更多更有难度的网站，让这门课程更加有趣和有用。

5. 小结

本小节我们以互动出版网为例，分析了手工爬取一个网站所需要进行的步骤，并完成了互动出版网上计算机类的图书的数据爬取。接下来我们会用 scrapy 框架来实现这样一个简易的爬虫，体验 Scrapy 框架给我们带来的高效的开发模式和优异的性能。