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Java爬虫框架WebMagic简介及使用

一、介绍

webmagic的是一个无须配置、便于二次开发的爬虫框架，它提供简单灵活的API，只需少量代码即可实现一个爬虫。webmagic采用完全模块化的设计，功能覆盖整个爬虫的生命周期(链接提取、页面下载、内容抽取、持久化)，支持多线程抓取，分布式抓取，并支持自动重试、自定义UA/cookie等功能。

二、概览

WebMagic项目代码分为核心和扩展两部分。核心部分(webmagic-core)是一个精简的、模块化的爬虫实现，而扩展部分则包括一些便利的、实用性的功能（例如注解模式编写爬虫等）。
WebMagic的结构分为Downloader、PageProcessor、Scheduler、Pipeline四大组件，并由Spider将它们彼此组织起来。这四大组件对应爬虫生命周期中的下载、处理、管理和持久化等功能。而Spider则将这几个组件组织起来，让它们可以互相交互，流程化的执行，可以认为Spider是一个大的容器，它也是WebMagic逻辑的核心。

2.1 WebMagic的四个组件

• Downloader

  Downloader负责从互联网上下载页面，以便后续处理。WebMagic默认使用了Apache HttpClient作为下载工具。

• PageProcessor

  PageProcessor负责解析页面，抽取有用信息，以及发现新的链接。WebMagic使用Jsoup作为HTML解析工具，并基于其开发了解析XPath的工具Xsoup。在这四个组件中，PageProcessor对于每个站点每个页面都不一样，是需要使用者定制的部分。

• Scheduler

  Scheduler负责管理待抓取的URL，以及一些去重的工作。WebMagic默认提供了JDK的内存队列来管理URL，并用集合来进行去重。也支持使用Redis进行分布式管理。除非项目有一些特殊的分布式需求，否则无需自己定制Scheduler。

• Pipeline

  Pipeline负责抽取结果的处理，包括计算、持久化到文件、数据库等。WebMagic默认提供了“输出到控制台”和“保存到文件”两种结果处理方案。Pipeline定义了结果保存的方式，如果你要保存到指定数据库，则需要编写对应的Pipeline。对于一类需求一般只需编写一个Pipeline。

2.2 用于数据流转的对象

• Request

  Request是对URL地址的一层封装，一个Request对应一个URL地址。它是PageProcessor与Downloader交互的载体，也是PageProcessor控制Downloader唯一方式。

• Page

  Page代表了从Downloader下载到的一个页面——可能是HTML，也可能是JSON或者其他文本格式的内容。Page是WebMagic抽取过程的核心对象，它提供一些方法可供抽取、结果保存等。

• ReusltItems

  ReusltItems相当于一个Map，它保存PageProcessor处理的结果，供Pipeline使用。它的API与Map很类似，值得注意的是它有一个字段skip，若设置为true，则不应被Pipeline处理。

2.3 控制爬虫运转的引擎—Spider

Spider是WebMagic内部流程的核心。Downloader、PageProcessor、Scheduler、Pipeline都是Spider的一个属性，这些属性是可以自由设置的，通过设置这个属性可以实现不同的功能。Spider也是WebMagic操作的入口，它封装了爬虫的创建、启动、停止、多线程等功能。
对于编写一个爬虫，PageProcessor是需要编写的部分，而Spider则是创建和控制爬虫的入口。

2.4 WebMagic项目组成

WebMagic项目代码包括几个部分，在根目录下以不同目录名分开。它们都是独立的Maven项目。
WebMagic主要包括两个包，这两个包经过广泛实用，已经比较成熟：

• webmagic-core
  webmagic-core是WebMagic核心部分，只包含爬虫基本模块和基本抽取器。

• webmagic-extension

  webmagic-extension是WebMagic的主要扩展模块，提供一些更方便的编写爬虫的工具。包括注解格式定义爬虫、JSON、分布式等支持。






三、 基本的爬虫

3.1 爬虫的流程 (可以参考上边的框架架构图)

• Downloader-页面下载

• 页面下载是一切爬虫的开始。

  大部分爬虫都是通过模拟http请求，接收并分析响应来完成。这方面，JDK自带的HttpURLConnection可以满足最简单的需要，而Apache HttpClient(4.0后整合到HttpCompenent项目中)则是开发复杂爬虫的不二之选。它支持自定义HTTP头(对于爬虫比较有用的就是User-agent、cookie等)、自动redirect、连接复用、cookie保留、设置代理等诸多强大的功能。

  webmagic使用了HttpClient 4.2，并封装到了HttpClientDownloader。学习HttpClient的使用对于构建高性能爬虫是非常有帮助的，官方的Tutorial就是很好的学习资料。目前webmagic对HttpClient的使用仍在初步阶段，不过对于一般抓取任务，已经够用了

• PageProcessor-页面分析及链接抽取

• Selector是webmagic为了简化页面抽取开发的独立模块，是整个项目中我最得意的部分。这里整合了CSS Selector、XPath和正则表达式，并可以进行链式的抽取，很容易就实现强大的功能。即使你使用自己开发的爬虫工具，webmagic的Selector仍然值得一试
  
  

• Jsoup

• HtmlParser

• Apache tika

• HtmlCleaner与Xpath

• 这里说的页面分析主要指HTML页面的分析。页面分析可以说是垂直爬虫最复杂的一部分，在webmagic里，PageProcessor是定制爬虫的核心。通过编写一个实现PageProcessor接口的类，就可以定制一个自己的爬虫

• HTML分析是一个比较复杂的工作，Java世界主要有几款比较方便的分析工具：

• webmagic的Selector

• Scheduler-URL管理

• URL管理的问题可大可小。对于小规模的抓取，URL管理是很简单的。我们只需要将待抓取URL和已抓取URL分开保存，并进行去重即可。使用JDK内置的集合类型Set、List或者Queue都可以满足需要。如果我们要进行多线程抓取，则可以选择线程安全的容器，例如LinkedBlockingQueue以及ConcurrentHashMap。因为小规模的URL管理非常简单，很多框架都并不将其抽象为一个模块，而是直接融入到代码中。但是实际上，抽象出Scheduler模块，会使得框架的解耦程度上升一个档次，并非常容易进行横向扩展，这也是我从scrapy中学到的。

• Pipeline-离线处理和持久化

• Pipeline其实也是容易被忽略的一部分。大家都知道持久化的重要性，但是很多框架都选择直接在页面抽取的时候将持久化一起完成，例如crawer4j。但是Pipeline真正的好处是，将页面的在线分析和离线处理拆分开来，可以在一些线程里进行下载，另一些线程里进行处理和持久化。

3.2 使用WebMagic爬取一个壁纸网站

首先引入WebMagic的依赖，webmagic-core-{version}.jar和webmagic-extension-{version}.jar。在项目中添加这两个包的依赖，即可使用WebMagic。

maven中引入依赖jar包

• <dependency>


•    <groupId>us.codecraft</groupId>


•    <artifactId>webmagic-core</artifactId>


•    <version>0.5.3</version>


• </dependency>


• <dependency>


•    <groupId>us.codecraft</groupId>


•    <artifactId>webmagic-extension</artifactId>


•    <version>0.5.3</version>


• </dependency>1234567891012345678910



不使用maven的用户，可以去http://webmagic.io中下载最新的jar包。