【0基础学爬虫】爬虫基础之scrapy的使用

大数据时代，各行各业对数据采集的需求日益增多，网络爬虫的运用也更为广泛，越来越多的人开始学习网络爬虫这项技术，K哥爬虫此前已经推出不少爬虫进阶、逆向相关文章，为实现从易到难全方位覆盖，特设【0基础学爬虫】专栏，帮助小白快速入门爬虫，本期为自动化工具 Selenium 的使用。

scrapy简介

Scrapy 是一个用于爬取网站并提取结构化数据的强大且灵活的开源框架。它提供了简单易用的工具和组件，使开发者能够定义爬虫、调度请求、处理响应并存储提取的数据。Scrapy 具有高效的异步处理能力，支持分布式爬取，通过其中间件和扩展机制可以方便地定制和扩展功能，广泛应用于数据挖掘、信息聚合和自动化测试等领域。

scrapy 工作流程

1、启动爬虫：Scrapy 启动并激活爬虫，从初始URL开始爬取。
2、调度请求：爬虫生成初始请求，并将其发送给调度器。
3、下载页面：调度器将请求发送给下载器，下载器从互联网获取页面。
4、处理响应：下载器将响应返回给引擎，传递给爬虫。
5、提取数据：爬虫从响应中提取数据（items）和更多的URL（新的请求）。
6、处理数据：提取的数据通过项目管道进行处理，清洗并存储。
7、继续爬取：新的请求被调度器处理，继续下载和提取数据，直到所有请求处理完毕。

scrapy 每个模块的具体作用

安装scrapy

pip install scrapy

安装成功后，直接在命令终端输入 scrapy ，输出内容如下：

新建scrapy项目

使用 scrapy startproject + 项目名创建新项目。

这里我们使用 scrapy startproject scrapy_demo 创建项目示例:

然后通过下面命令创建我们的爬虫模板，这里就按照scrapy 给出的实例创建:

cd scrapy_demo
scrapy genspider example example.com

使用pycharm 打开我们的项目，项目格式如下：

各个文件夹的含义：

spiders：存放爬虫文件
items：定义爬取的数据结构
middlewares：定义下载中间件和爬虫中间件。中间件是处理请求和响应的钩子，可以修改请求、响应、异常等
pipelines：定义管道，用于处理爬虫提取的数据，例如数据清洗、验证和存储等操作。
settings：定义了项目的基本配置

使用scrapy

这里以我们熟悉的某瓣为例来说明 scrapy 的用法。

修改 example.py 文件：

import scrapy


class ExampleSpider(scrapy.Spider):
    name = "example"
    # allowed_domains = ["example.com"]   # 允许爬取的网站范围，可以不要
    start_urls = ["https://movie.douban.com/top250"]

    def parse(self, response):
        print(response.text)

在终端输入 scrapy crawl example 运行结果如下：

输出了很多信息，包含版本号、插件、启用的中间件等信息。

Versions:版本信息,包括scrapy和其它库的版本信息
Overridden settings： 重写的相关配置
Enabled downloader middlewares：开启的下载器中间件
Enabled spider middlewares：开启的爬虫中间件
Enabled item pipelines：开启的管道
Telnet Password：Telnet 平台密码（Scrapy附带一个内置的telnet控制台，用于检查和控制Scrapy运行过程）
Enabled extensions ：开启的拓展功能
Dumping Scrapy stats：所以的信息汇总

我们重点看这里：

可以发现，我们返回了403状态码，原因是因为我们少了请求头和有robots协议。

在 setting.py 增加请求头、修改 robots 协议：

# Obey robots.txt rules
ROBOTSTXT_OBEY = False   # 这里改成False，表示不遵守robots协议

# Override the default request headers:
DEFAULT_REQUEST_HEADERS = {
    "Accept": "text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8",
    "Accept-Language": "en",
    "User-Agent": "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/125.0.0.0 Safari/537.36 Edg/125.0.0.0"
}  # 然后把这个放开，这个表示该项目的默认请求头

运行之后，可以发现能正常返回 html 页面数据。

scrapy 运行项目的两种方式

上面我们是通过终端运行的，下面我们使用 python 运行。

修改 example.py 文件代码：

import scrapy
from scrapy import cmdline


class ExampleSpider(scrapy.Spider):
    name = "example"
    # allowed_domains = ["example.com"]   # 允许爬取的网站范围，可以不要
    start_urls = ["https://movie.douban.com/top250"]

    def parse(self, response):
        print(response.text)


if __name__ == '__main__':
    cmdline.execute("scrapy crawl example".split())
    # cmdline.execute("scrapy crawl example --nolog".split()) 不输出提示信息

如果不想输出与爬虫无关的信息，可以在后面加上 --nolog 命令，这样就不会打印提示信息了。

数据翻页抓取

scrapy实现翻页请求

我们可以直接利用scrapy 内置的数据解析方法对数据进行抓取：

代码如下：

import scrapy
from scrapy import cmdline


class ExampleSpider(scrapy.Spider):
    name = "example"
    # allowed_domains = ["example.com"]   # 允许爬取的网站范围，可以不要
    start_urls = ["https://movie.douban.com/top250"]

    def parse(self, response):
        print(response.text)
        ol_list = response.xpath('//ol[@class="grid_view"]/li')
        for ol in ol_list:
            item = {}
            # 利用scrapy封装好的xpath选择器定位元素，并通过extract()或extract_first()来获取结果
            item['title'] = ol.xpath('.//div[@class="hd"]/a/span[1]/text()').extract_first()
            item['rating'] = ol.xpath('.//div[@class="bd"]/div/span[2]/text()').extract_first()
            item['quote'] = ol.xpath('.//div[@class="bd"]//p[@class="quote"]/span/text()').extract_first()
            print(item)


if __name__ == '__main__':
    cmdline.execute("scrapy crawl example --nolog".split())
    # cmdline.execute("scrapy crawl example".split())

上面只抓取到了第一页，那么我们怎么抓取后面的每一页呢？

这里介绍两种方式：

1、利用callback 参数，进入项目源码，找到Request请求对象：

Request 对象含义如下：

参数	描述
url (str)	请求的 URL。
callback (callable)	用于处理该请求的回调函数。默认是 `parse` 方法。
method (str)	HTTP 请求方法，如 `'GET'`, `'POST'` 等。默认为 `'GET'`。
headers (dict)	请求头信息。
body (bytes or str)	请求体，通常在 POST 请求中使用。
cookies (dict or list)	请求携带的 Cookies，可以是一个字典或字典的列表。
meta (dict)	该请求的元数据字典，用于在不同请求之间传递数据。
encoding (str)	请求的编码格式。默认为 `'utf-8'`。
priority (int)	请求的优先级，默认值为 0。优先级值越高，优先级越高。

callback 就是回调函数，接收一个函数名为参数。

实现如下：

def parse(self, response):
    print(response.text)
    ol_list = response.xpath('//ol[@class="grid_view"]/li')
    for ol in ol_list:
        item = {}
        # extract_first() 提取第一个元素
        item['title'] = ol.xpath('.//div[@class="hd"]/a/span[1]/text()').extract_first()
        item['rating'] = ol.xpath('.//div[@class="bd"]/div/span[2]/text()').extract_first()
        item['quote'] = ol.xpath('.//div[@class="bd"]//p[@class="quote"]/span/text()').extract_first()
        print(item)
        if response.xpath("//a[text()='后页>']/@href").extract_first() is not None:
            next_url = response.urljoin(response.xpath("//a[text()='后页>']/@href").extract_first())
            print(next_url)
            yield scrapy.Request(url=next_url, callback=self.parse)

2、重写 start_requests 方法:

代码如下：

    def start_requests(self):
        for i in range(0, 5):
            url = 'https://movie.douban.com/top250?start={}&filter='.format(i * 25)
            yield scrapy.Request(url)

    def parse(self, response):
        ol_list = response.xpath('//ol[@class="grid_view"]/li')
        for ol in ol_list:
            item = {}
            # extract_first() 提取第一个元素
            item['title'] = ol.xpath('.//div[@class="hd"]/a/span[1]/text()').extract_first()
            item['rating'] = ol.xpath('.//div[@class="bd"]/div/span[2]/text()').extract_first()
            item['quote'] = ol.xpath('.//div[@class="bd"]//p[@class="quote"]/span/text()').extract_first()
            print(item)

Responses 对象含义如下：

参数	描述
url (str)	响应的 URL。
status (int)	HTTP 响应状态码。
headers (dict)	响应头信息。
body (bytes)	响应体内容，二进制格式。
flags (list)	响应的标志列表。
request (Request)	生成此响应的请求对象。
meta (dict)	该请求的元数据字典，用于在不同请求之间传递数据。
encoding (str)	响应的编码格式。通常由 Scrapy 自动检测，但可以手动设置。
text (str)	响应体内容，解码为字符串格式。
css (callable)	选择器，用于通过 CSS 表达式提取数据。
xpath (callable)	选择器，用于通过 XPath 表达式提取数据。
json (callable)	解析 JSON 响应体并返回字典或列表。

数据定义

数据爬取下来之后，我们通过scrapy 的 items 进行操作。item就是即提前规划好哪些字段需要抓取，比如上面的标题、评分这些字段就需要使用 item 提前定义好。

Scrapy Item 的作用

结构化数据：通过定义 Item，可以明确抓取数据的结构。例如，一个商品的信息可能包含名称、价格、库存等字段。
数据验证：可以在 Item 中定义字段的类型和验证规则，确保抓取的数据符合预期。
代码可读性：通过定义 Item，可以使代码更具可读性和可维护性，清晰地了解抓取的数据结构。

定义item

item.py 编写如下：

import scrapy

class ScrapyDemoItem(scrapy.Item):
    # define the fields for your item here like:
    # name = scrapy.Field()
    title = scrapy.Field()
    rating = scrapy.Field()
    quote = scrapy.Field()

使用item

使用 item 需要先实例化，使用方法和 python 字典方式一样

在example.py 导入我们需要使用的 item 类，这里我们就用默认的 ScrapyDemoItem 类

import scrapy  
from scrapy import cmdline
from scrapy_demo.items import ScrapyDemoItem

class ExampleSpider(scrapy.Spider):
    name = "example"

    def start_requests(self):
        for i in range(0, 5):
            url = 'https://movie.douban.com/top250?start={}&filter='.format(i * 25)
            yield scrapy.Request(url)

    def parse(self, response):
        ol_list = response.xpath('//ol[@class="grid_view"]/li')
        for ol in ol_list:
            item = ScrapyDemoItem()
            # extract_first() 提取第一个元素
            item['title'] = ol.xpath('.//div[@class="hd"]/a/span[1]/text()').extract_first()
            item['rating'] = ol.xpath('.//div[@class="bd"]/div/span[2]/text()').extract_first()
            item['quote'] = ol.xpath('.//div[@class="bd"]//p[@class="quote"]/span/text()').extract_first()
            print(item)


if __name__ == '__main__':
    cmdline.execute("scrapy crawl example --nolog".split())

数据存储

Scrapy Pipeline 的作用

数据清洗和验证：你可以在 pipeline 中编写代码来清洗和验证数据。例如，去除空白字符、处理缺失值、验证数据格式等。
去重：可以检查和去除重复的数据项，确保最终的数据集是唯一的。
存储：将处理过的数据存储到不同的存储后端，如数据库（MySQL、MongoDB）
进一步处理：执行复杂的转换、聚合等操作，以便在存储之前对数据进行进一步处理。

编写Pipeline

这里我们使用mysql 进行数据保存。

pipeline.py

import pymysql
from itemadapter import ItemAdapter
class MysqlPipeline:
    def __init__(self):
        self.connection = pymysql.connect(
            user='root',  # 换上你自己的账密和数据库 
            password='root', 
            db='scrapy_demo',
        )
        self.cursor = self.connection.cursor()
        self.create_table()
    def create_table(self):
        table = """
        CREATE TABLE IF NOT EXISTS douban (
            id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
            title VARCHAR(255) NOT NULL,
            rating FLOAT NOT NULL,
            quote TEXT
        )CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci;
        """
        self.cursor.execute(table)
        self.connection.commit()
    def process_item(self, item, spider):
        try:
            self.cursor.execute("INSERT INTO douban(id,title, rating, quote) VALUES (%s,%s, %s, %s)",(0, item['title'], item['rating'], item['quote']))
            self.connection.commit()
        except pymysql.MySQLError as e:
            spider.logger.error(f"Error saving item: {e}")
            print(e)
        return item
    def close_spider(self, spider):
        self.cursor.close()
        self.connection.close()

settings.py

ITEM_PIPELINES = {
   "scrapy_demo.pipelines.MysqlPipeline": 300,
}  # 放开Item

配置好后，运行example 就能看到我们的数据被正确入库了。

数据不止能存储mysql，还存储到mongo、csv等等，感兴趣的小伙伴可以查看官方文档，有很详细的教程。

scrapy 中间件

scrapy中间件的分类和作用

根据scrapy运行流程中所在位置不同分为：

下载中间件
爬虫中间件

Scrapy 中间件 (middlewares) 的作用是处理 Scrapy 请求和响应的钩子(hook)，允许你在它们被scrapy引擎处理前或处理后对它们进行处理和修改。中间件为用户提供了一种方式，可以在请求和响应的不同阶段插入自定义逻辑。

一般我们常用的是下载中间件，所以下面我们用下载中间件来说明用法。

middlewares.py

Downloader Middlewares默认的方法：

- process_request(self, request, spider)：
  - 当每个request通过下载中间件时，该方法被调用。
  - 返回None值：继续请求
  - 返回Response对象：不再请求，把response返回给引擎
  - 返回Request对象：把request对象交给调度器进行后续的请求
- process_response(self, request, response, spider)：
  - 当下载器完成http请求，传递响应给引擎的时候调用
  - 返回Resposne：交给process_response来处理
  - 返回Request对象：交给调取器继续请求
- from_crawler(cls, crawler):
  - 类似于init初始化方法,只不过这里使用的classmethod类方法
  - 可以直接crawler.settings获得参数，也可以搭配信号使用

自定义随机ua

我们借助 feapder 给我们封装好的 ua 来进行测试:

middlewares.py

from feapder.network import user_agent
class ScrapyDemoDownloaderMiddleware:
    def process_request(self, request, spider):
        request.headers['User-Agent'] = user_agent.get()
        return None

settings.py

DOWNLOADER_MIDDLEWARES = {
   "scrapy_demo.middlewares.ScrapyDemoDownloaderMiddleware": 543,
} #放开下载中间件

example.py

import scrapy
from scrapy import cmdline

class ExampleSpider(scrapy.Spider):
    name = "example"
    start_urls = ["https://movie.douban.com/top250"]

    def parse(self, response):
        print(response.request.headers)


if __name__ == '__main__':
    cmdline.execute("scrapy crawl example --nolog".split())

可以发现每次输出的 ua 不一样。

自定义代理

通过Request 对象的 mata 参数来设置代理，这里以本地的 7890 端口为例：

middlewares.py

    def process_request(self, request, spider):
        request.headers['User-Agent'] = user_agent.get()
        request.meta['proxy'] = "http://127.0.0.1:7890"
        return None

中间件权重

当涉及到多个中间件的时候，请求时数字越小权重越高,越先执行，响应时数字越大越先执行。这里我们可以借助scrapy 流程图来理解，谁离scrapy engine 引擎越近，表明权重越高。

这里我们创建两个类来测试一下：

middlewares.py

class OneMiddleware(object):
    def process_request(self, request, spider):
        print('one 请求')

    def process_response(self, request, response, spider):
        print('one 响应')
        # return None


class TwoMiddleware(object):
    def process_request(self, request, spider):
        print('two 请求')

    def process_response(self, request, response, spider):
        print('two 响应')
        return response

settings.py

DOWNLOADER_MIDDLEWARES = {
   "scrapy_demo.middlewares.OneMiddleware": 543,
   "scrapy_demo.middlewares.TwoMiddleware": 544
}

运行 example.py 输出如下结果：

scrapy-redis 组件

Scrapy-Redis 是 Scrapy 的一个扩展，允许你使用 Redis 作为爬虫队列，并共享爬虫状态：

安装

pip install scrapy-redis
注意：这里scrapy 版本需要替换成 2.9.0版本或者2.0.0以下，不然会报错：
TypeError: crawl() got an unexpected keyword argument 'spider'
因为新版本已经不支持了。

然后新建一个 redis_demo 爬虫

scrapy genspider redis_demo  redis_demo.com

配置 scrapy-redis

settings.py

加入下面代码
# 设置 Redis 主机和端口
REDIS_URL = 'redis://127.0.0.1:6379/0'
# 使用 Scrapy-Redis 的调度器
SCHEDULER = "scrapy_redis.scheduler.Scheduler"

# 使用 Scrapy-Redis 的去重器
DUPEFILTER_CLASS = "scrapy_redis.dupefilter.RFPDupeFilter"

开启redis管道
ITEM_PIPELINES = {
    "scrapy_redis.pipelines.RedisPipeline": 301
}

redis_demo.py

from scrapy_redis.spiders import RedisSpider
from scrapy import cmdline

# 继承scrapy——redis 类，实现分布式
class RedisDemoSpider(RedisSpider):
    name = "redis_demo"
    redis_key = "redis_demo:start_urls"  # redis key

    def parse(self, response):
        ol_list = response.xpath('//ol[@class="grid_view"]/li')
        for ol in ol_list:
            item = {}
            # extract_first() 提取第一个元素
            item['title'] = ol.xpath('.//div[@class="hd"]/a/span[1]/text()').extract_first()
            item['rating'] = ol.xpath('.//div[@class="bd"]/div/span[2]/text()').extract_first()
            item['quote'] = ol.xpath('.//div[@class="bd"]//p[@class="quote"]/span/text()').extract_first()
            print(item)
            yield item


if __name__ == '__main__':
    cmdline.execute("scrapy crawl redis_demo".split())

运行后会发现已经在监听端口了：

这时我们新建一个demo 文件：

import redis

r = redis.Redis(db=0)
r.lpush('redis_demo:start_urls',"https://movie.douban.com/top250")
#r.lpush('redis_demo:start_urls',"https://movie.douban.com/top250?start=25&filter=")

然后运行这个demo.py文件，会发现数据已经成功入库了：

我们打开redis 可视化工具进行查看：

外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

但是现在当我们每次跑一个地址的时候，原来的数据就没有了，要想解决这个问题，我们就得运用到scrapy-redis的持久化存储了。

redis 持久化存储

Scrapy-Redis 默认会在爬取全部完成后清空爬取队列和去重指纹集合。初始第一个网址一定会进行请求,后面的重复方式不会进行请求。

如果不想自动清空爬取队列和去重指纹集合，我们在 settings.py 增加如下配置：

SCHEDULER_PERSIST = True   #如果需要持久化爬取状态，可以开启

再次运行 redis_demo.py ,然后运行两次demo.py文件可以测试一下：

至此，完成了持久化存储。

redis 分布式

要想在多台电脑跑同一个程序，只需要把其它电脑的 redis 连接到一台就行。

settings.py
# 设置 Redis 主机和端口
REDIS_URL = '这里写你的远程电脑ip地址'
# 使用 Scrapy-Redis 的调度器
SCHEDULER = "scrapy_redis.scheduler.Scheduler"

# 使用 Scrapy-Redis 的去重器
DUPEFILTER_CLASS = "scrapy_redis.dupefilter.RFPDupeFilter"

开启redis管道
ITEM_PIPELINES = {
    "scrapy_redis.pipelines.RedisPipeline": 301
}