python爬蟲,學習路徑拆解及資源推薦

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數據是決策的原材料,高質量的數據價值不菲,如何挖掘原材料成爲互聯網時代的先驅,掌握信息的源頭,就能比別人更快一步。


 


大數據時代,互聯網成爲大量信息的載體,機械的複製粘貼不再實用,不僅耗時費力還極易出錯,這時爬蟲的出現解放了大家的雙手,以其高速爬行、定向抓取資源的能力獲得了大家的青睞。


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爬蟲變得越來越流行,不僅因爲它能夠快速爬取海量的數據,更因爲有python這樣簡單易用的語言使得爬蟲能夠快速上手。


 


對於小白來說,爬蟲可能是一件非常複雜、技術門檻很高的事情,但掌握正確的方法,在短時間內做到能夠爬取主流網站的數據,其實非常容易實現,但建議你從一開始就要有一個具體的目標。


 


在目標的驅動下,你的學習纔會更加精準和高效。那些所有你認爲必須的前置知識,都是可以在完成目標的過程中學到的。


 


基於python爬蟲,我們整理了一個完整的學習框架:


 


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篩選和甄別學習哪些知識,在哪裏去獲取資源是許多初學者共同面臨的問題。


 


接下來,我們將學習框架進行拆解,分別對每個部分進行詳細介紹和推薦一些相關資源,告訴你學什麼、怎麼學、在哪裏學。


 


 


 


 


  爬蟲簡介


 


 


爬蟲是一種按照一定的規則,自動地抓取萬維網信息的程序或者腳本。


 


這個定義看起來很生硬,我們換一種更好理解的解釋:


我們作爲用戶獲取網絡數據的方式是瀏覽器提交請求->下載網頁代碼->解析/渲染成頁面;


而爬蟲的方式是模擬瀏覽器發送請求->下載網頁代碼->只提取有用的數據->存放於數據庫或文件中。


爬蟲與我們的區別是,爬蟲程序只提取網頁代碼中對我們有用的數據,並且爬蟲抓取速度快,量級大。


 


隨着數據的規模化,爬蟲獲取數據的高效性能越來越突出,能夠做的事情越來越多:


·市場分析:電商分析、商圈分析、一二級市場分析等


·市場監控:電商、新聞、房源監控等


·商機發現:招投標情報發現、客戶資料發掘、企業客戶發現等


 


進行爬蟲學習,首先要懂得是網頁,那些我們肉眼可見的光鮮亮麗的網頁是由HTML、css、javascript等網頁源碼所支撐起來的。


這些源碼被瀏覽器所識別轉換成我們看到的網頁,這些源碼裏面必定存在着很多規律, 我們的爬蟲就能按照這樣的規律來爬取需要的信息。


 


無規矩不成方圓,Robots協議就是爬蟲中的規矩,它告訴爬蟲和搜索引擎哪些頁面可以抓取,哪些不可以抓取。


通常是一個叫作robots.txt的文本文件,放在網站的根目錄下。


 




 

 


 


 


  輕量級爬蟲


 


 


 “獲取數據——解析數據——存儲數據”是爬蟲的三部曲,大部分爬蟲都是按這樣的流程來進行,這其實也是模擬了我們使用瀏覽器獲取網頁信息的過程。


 


1、獲取數據


 


爬蟲第一步操作就是模擬瀏覽器向服務器發送請求,基於python,你不需要了解從數據的實現,HTTP、TCP、IP的網絡傳輸結構,一直到服務器響應和應達的原理,因爲python提供了功能齊全的類庫來幫我們完成這些請求。


 


Python自帶的標準庫urllib2使用的較多,它是python內置的HTTP請求庫,如果你只進行基本的爬蟲網頁抓取,那麼urllib2足夠用。


 


Requests的slogen是“Requests is the only Non-GMO HTTP library for Python, safe for humanconsumption”,相對urllib2,requests使用起來確實簡潔很多,並且自帶json解析器。


 


如果你需要爬取異步加載的動態網站,可以學習瀏覽器抓包分析真實請求或者學習Selenium來實現自動化。


 


對於爬蟲來說,在能夠爬取到數據地前提下當然是越快越好,顯然傳統地同步代碼不能滿足我們對速度地需求。


 


(ps:據國外數據統計:正常情況下我們請求同一個頁面 100次的話,最少也得花費 30秒,但使用異步請求同一個頁面 100次的話,只需要要 3秒左右。)


 


aiohttp是你值得擁有的一個庫,aiohttp的異步操作藉助於async/await關鍵字的寫法變得更加簡潔,架構更加清晰。使用異步請求庫進行數據抓取時,會大大提高效率。


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你可以根據自己的需求選擇合適的請求庫,但建議先從python自帶的urllib開始,當然,你可以在學習時嘗試所有的方式,以便更瞭解這些庫的使用。


 


推薦請求庫資源:


urllib2文檔   https://dwz.cn/8hEGdsqD


requests文檔   http://t.cn/8Fq1aXr


selenium文檔  https://dwz.cn/DlL9j9hf


aiohttp文檔   https://dwz.cn/hvndbuB4


 




 


 


 


2、解析數據


 


爬蟲爬取的是爬取頁面指定的部分數據值,而不是整個頁面的數據,這時往往需要先進行數據的解析再進行存儲。


 


從web上採集回來的數據的數據類型有很多種,主要有HTML、 javascript、JSON、XML等格式。


 


解析庫的使用等價於在HTML中查找需要的信息時時使用正則,能夠更加快捷地定位到具體的元素獲取相應的信息。


 


Css選擇器是一種快速定位元素的方法。


 


Pyqurrey使用lxml解析器進行快速在xml和html文檔上操作,它提供了和jQuery類似的語法來解析HTML文檔,支持CSS選擇器,使用非常方便。


 


Beautiful Soup是藉助網頁的結構和屬性等特性來解析網頁的工具,能自動轉換編碼。支持Python標準庫中的HTML解析器,還支持一些第三方的解析器。


 


Xpath最初是用來搜尋XML文檔的,但是它同樣適用於 HTML 文檔的搜索。它提供了超過 100 個內建的函數。


這些函數用於字符串值、數值、日期和時間比較、節點和 QName 處理、序列處理、邏輯值等等,並且XQuery和XPointer都構建於XPath基礎上。


 


Re正則表達式通常被用來檢索、替換那些符合某個模式(規則)的文本。


 


個人認爲前端基礎比較紮實的,用pyquery是最方便的,beautifulsoup也不錯,re速度比較快,但是寫正則比較麻煩。


當然了,既然用python,肯定還是自己用着方便最好。


 


推薦解析器資源:


pyquery  https://dwz.cn/1EwUKsEG


Beautifulsoup  http://t.im/ddfv


xpath教程   http://t.im/ddg2


re文檔   http://t.im/ddg6


 



 


 


 


3、數據存儲


 


當爬回來的數據量較小時,你可以使用文檔的形式來儲存,支持TXT、json、csv等格式。


 


但當數據量變大,文檔的儲存方式就行不通了,所以掌握一種數據庫是必須的。


 


Mysql 作爲關係型數據庫的代表,擁有較爲成熟的體系,成熟度很高,可以很好地去存儲一些數據,但在在海量數據處理的時候效率會顯著變慢,已然滿足不了某些大數據的處理要求。


 


MongoDB已經流行了很長一段時間,相對於MySQL ,MongoDB可以方便你去存儲一些非結構化的數據,比如各種評論的文本,圖片的鏈接等等。


你也可以利用PyMongo,更方便地在Python中操作MongoDB。


因爲這裏要用到的數據庫知識其實非常簡單,主要是數據如何入庫、如何進行提取,在需要的時候再學習就行。


 


Redis是一個不折不扣的內存數據庫,Redis 支持的數據結構豐富,包括hash、set、list等。


數據全部存在內存,訪問速度快,可以存儲大量的數據,一般應用於分佈式爬蟲的數據存儲當中。


 


推薦數據庫資源:


mysql文檔  https://dev.mysql.com/doc/


mongoDB文檔   https://docs.mongodb.com/     


redis文檔   https://redis.io/documentation/


 




 

 


 


 


  工程化爬蟲


 


 


掌握前面的技術你就可以實現輕量級的爬蟲,一般量級的數據和代碼基本沒有問題。


 


但是在面對複雜情況的時候表現不盡人意,此時,強大的爬蟲框架就非常有用了。


 


首先是出身名門的Apache頂級項目Nutch,它提供了我們運行自己的搜索引擎所需的全部工具。


支持分佈式抓取,並有Hadoop支持,可以進行多機分佈抓取,存儲和索引。


另外很吸引人的一點在於,它提供了一種插件框架,使得其對各種網頁內容的解析、各種數據的採集、查詢、集羣、過濾等功能能夠方便的進行擴展。


 


其次是GitHub上衆人star的scrapy,scary是一個功能非常強大的爬蟲框架。


它不僅能便捷地構建request,還有強大的 selector 能夠方便地解析 response,然而它最讓人驚喜的還是它超高的性能,讓你可以將爬蟲工程化、模塊化。


學會scrapy,你可以自己去搭建一些爬蟲框架,你就基本具備爬蟲工程師的思維了。


 


最後Pyspider作爲人氣飆升的國內大神開發的框架,滿足了絕大多數Python爬蟲的需求 —— 定向抓取,結構化化解析。


它能在瀏覽器界面上進行腳本的編寫,功能的調度和爬取結果的實時查看,後端使用常用的數據庫進行爬取結果的存儲等。


其功能強大到更像一個產品而不是一個框架。


 


這是三個最有代表性的爬蟲框架,它們都有遠超別人的有點,比如Nutch天生的搜索引擎解決方案、Pyspider產品級的WebUI、Scrapy最靈活的定製化爬取。


建議先從最接近爬蟲本質的框架scary學起,再去接觸人性化的Pyspider,爲搜索引擎而生的Nutch。


 


推薦爬蟲框架資源:


Nutch文檔 http://nutch.apache.org/


scary文檔  https://scrapy.org/


pyspider文檔 http://t.im/ddgj


 




 


 


 


 


  反爬及應對措施


 


 


爬蟲像一隻蟲子,密密麻麻地爬行到每一個角落獲取數據,蟲子或許無害,但總是不受歡迎的。


 


因爲爬蟲技術造成的大量IP訪問網站侵佔帶寬資源、以及用戶隱私和知識產權等危害,很多互聯網企業都會花大力氣進行“反爬蟲”。


 


你的爬蟲會遭遇比如被網站封IP、比如各種奇怪的驗證碼、userAgent訪問限制、各種動態加載等等。


 


常見的反爬蟲措施有:


 


·通過Headers反爬蟲


·基於用戶行爲反爬蟲


·基於動態頁面的反爬蟲


·字體反爬


.....


 


 


遇到這些反爬蟲的手段,當然還需要一些高級的技巧來應對,控制訪問頻率儘量保證一次加載頁面加載且數據請求最小化,每個頁面訪問增加時間間隔;


禁止cookie可以防止可能使用cookies識別爬蟲的網站來ban掉我們;


根據瀏覽器正常訪問的請求頭對爬蟲的請求頭進行修改,儘可能和瀏覽器保持一致等等。


 


往往網站在高效開發和反爬蟲之間會偏向前者,這也爲爬蟲提供了空間,掌握這些應對反爬蟲的技巧,絕大部分的網站已經難不到你了。


 




 


 

 


 


  分佈式爬蟲 


 


 


爬取基本數據已經沒有問題,還能使用框架來面對一寫較爲複雜的數據,此時,就算遇到反爬,你也掌握了一些反反爬技巧。


 


你的瓶頸會集中到爬取海量數據的效率,這個時候相信你會很自然地接觸到一個很厲害的名字:分佈式爬蟲。


 


分佈式這個東西,聽起來很恐怖,但其實就是利用多線程的原理將多臺主機組合起來,共同完成一個爬取任務,需要你掌握 Scrapy +Redis+MQ+Celery 這些工具。


 


Scrapy 前面我們說過了,用於做基本的頁面爬取, Redis 則用來存儲要爬取的網頁隊列,也就是任務隊列。


 


scarpy-redis就是用來在scrapy中實現分佈式的組件,通過它可以快速實現簡單分佈式爬蟲程序。


 


由於在高併發環境下,由於來不及同步處理,請求往往會發生堵塞,通過使用消息隊列MQ,我們可以異步處理請求,從而緩解系統的壓力。


 


RabbitMQ本身支持很多的協議:AMQP,XMPP, SMTP,STOMP,使的它變的非常重量級,更適合於企業級的開發。


 


Scrapy-rabbitmq-link是可以讓你從RabbitMQ 消息隊列中取到URL並且分發給Scrapy spiders的組件。


 


Celery 是一個簡單、靈活且可靠的,處理大量消息的分佈式系統。


支持 RabbitMQ、Redis 甚至其他數據庫系統作爲其消息代理中間件, 在處理異步任務、任務調度、處理定時任務、分佈式調度等場景表現良好。


 


所以分佈式爬蟲只是聽起來有些可怕,也不過如此。當你能夠寫分佈式的爬蟲的時候,那麼你可以去嘗試打造一些基本的爬蟲架構了,實現一些更加自動化的數據獲取。


 


推薦分佈式資源:


scrapy-redis文檔 http://t.im/ddgk


scrapy-rabbitmq文檔  http://t.im/ddgn


celery文檔  http://t.im/ddgr


 



 


你看,通過這條完整的學習路徑走下來,爬蟲對你來說根本不是問題。


 


因爲爬蟲這種技術,既不需要你係統地精通一門語言,也不需要多麼高深的數據庫技術。


 


解鎖每一個部分的知識點並且有針對性的去學習,走完這一條順暢的學習之路,你就能掌握python爬蟲。


 


 




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