python网络爬虫学习笔记

浏览数：38 / 时间：2015年06月08日

python网络爬虫学习笔记

By 钟桓

 9月 4 2014 更新日期:9月 4 2014

文章目录
  1. 1. 介绍：
  2. 2. 从简单语句中开始:
  3. 3. 传送数据给服务器
  4. 4. HTTP头—描述数据的数据
  5. 5. 异常
    1. 5.0.1. URLError
    2. 5.0.2. HTTPError
    3. 5.0.3. 处理异常
    4. 5.0.4. info和geturl
  • 6. Opener和Handler
  • 7. Basic Authentication
  • 8. 代理
  • 9. Timeout 设置
  • 10. Cookie
  • 11. Debug Log
  • 12. 参考资料：

    • 介绍：

    网络爬虫的名字很有意思，英文名称web spider。真得很形象，蜘蛛结网为了获取食物，而我们的爬虫程序，也是为了获取网络上的资源。这篇blog是本人学习过程中的记录。学习过程中，使用的语言是python2.7；python2.7有两个模块，urllib和urllib2，这两个模块提供了很好的网络访问的功能。下面会更好的体会。值得一提的时，在python3中，将urllib和urllib2这两个模块合为一个urllib。感兴趣的可以看这里

    urllib和urllib2是python中功能强大得网络工作库，它们让你的网络访问像文件访问一样（例如，文件访问我们要先open()一个文件，它的操作也是类似的，后面就会看到例子）。之所以能够这么方便，因为这些模块的内部很好的使用不同的网络协议来完成这些功能，（学过网络应该了解，访问一个网页这个简单的过程，其实涉及到很多的网络协议，像http，dns等等，而urllib和urllib2封装了这些协议，让我们不用和它们打交道，只需要调用这些模块的方法来完成我们需要的功能）。同时，这些模块也提供一些稍微更复杂一点的借口来处理一些情形，例如用户认证，cookies和代理等等。下面让我们开始来学习它们吧。

    从简单语句中开始:

    前面说过，使用两个模块，访问网页变得就会像访问文件一样方便。在一般情况下，urllib2访问会更好些（效率上更好，不过urllib还是需要使用，后面会介绍需要urllib做一些事情），所以下面我们来看看使用urllib2的最简单的例子。

    import urllib2;

response = urllib2.urlopen("http://www.zhonghuan.info");
html = response.read();
print html;

    在终端下下输入命令行 python test.py > zhonghuan.html ,
    打开文件后显示的是我的个人blog首页的html代码：

    这是最简单的一个利用urllib2访问网页的例子，urllib2是根据URL中:前面的部分来判断是用什么协议访问的，例如，上面的例子我们用的时http，这里也可以换成ftp:,file:,等。。。我们可以不用去了解它内部是如何封装这些网络协议的。

    urllib2中可以用一个镜像对象（Request Object）来表示我们http访问，它标示你想要访问的URL地址，我们来看一下下面的例子。

    import urllib2

req = urllib2.Request('http://www.zhonghuan.info')
response = urllib2.urlopen(req)
the_page = response.read()
print(the_page)


    req变量就是一个Request对象。它确切的标示了你要访问的URL地址。（这里是http://www.zhonghuan.info）；对于其它的形式的访问，例如ftp和file，形式也是类似的，具体可以看[这里][2];

    其实，Request对象还能做两个额外的事情。

    1. 你可以发送数据给服务器。
    2. 你可以发送一些额外的信息（又叫元数据，描述数据的数据。一些语言里面的元类是生成类的类，如python就在这些语言中；所以元数据，顾名思义，描述数据的数据，那么这些被描述的数据是什么呢？上面中，还有request对象的一些信息，而这些描述被放在http头部发送出去了。有关http header，可以看这里）;

    传送数据给服务器

    有时候，你需要发送数据给服务器，这个地址是URL表示的，通常呢，这个地址的指向是CGI（Common Gateway Interface）脚本或者是其它一些网络应用。（关于CGI脚本,可以看这里，简单的说就是处理上传数据的脚本程序）。在HTTP访问中，通常使用哪个POST方式将数据发送出去，就好像你填完了html中得表单，你需要把表单中得数据发送出去，通常这里使用post请求。当然，post使用还有其它的情况，不单单指的是表单这一种情况。

    让我们先看下面的代码：

    import urllib
import urllib2

url = 'http://www.someserver.com/cgi-bin/register.cgi'
values = {'name' : 'Michael Foord',
      'location' : 'Northampton',
      'language' : 'Python' }
data = urllib.urlencode(values)  #数据需要重新编码成合适的格式，这里使用的时urllib中得方法，因为urllib2中没有编码的方法
req = urllib2.Request(url, data)  # #这里将需要上传的数据，传递给了equest对象，作为它的参数
response = urllib2.urlopen(req)
the_page = response.read()

    关于其它类型的数据上传，可以看这里

    除了使用post方式上传数据外，还可以使用get方式上传数据，get上传和post上传明显的区别就是get上传的数据会在URL中得尾部显示出来。可以看下面的代码：

    import urllib
import urllib2

data = {}
data['name'] = 'Somebody Here'
data['location'] = 'Northampton'
data['language'] = 'Python'

url_values = urllib.urlencode(data)
print url_values  # 这里的顺序不一定

url = 'http://www.example.com/example.cgi'
full_url = url + '?' + url_values
data = urllib2.urlopen(full_url)

    可以悄悄打印出来url_value的形式。

    HTTP头—描述数据的数据

    现在，我们来讨论一下HTTP头，来看看如何在你的HTTP的Request对象，增加一个HTTP头。

    有一些网站，它比较智能，它不喜欢被程序访问（非人为的点击只会加重它服务器的负担）。或者有些网站更加智能点，对于不同的浏览器，会发送不同的网页数据。

    可是呢，urllib2默认,会这样标示自己，Python-urllib/x.y(其中，x和y分别是大小版本号，例如我现在使用的时Python-urllib/2.7);而这些数据可能会让一些站点觉得迷惑，要是遇上了不喜欢被程序访问的网站，那么这样的访问可能会直接被忽视。所以，你可以构造一些身份，让站点不会拒绝你。看下面的例子。

    import urllib
import urllib2

url = 'http://www.someserver.com/cgi-bin/register.cgi'
user_agent = 'Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows NT)' #user_agent用来标示你的浏览器的，向这里就是mozilla
values = {'name' : 'Michael Foord',
      'location' : 'Northampton',
      'language' : 'Python' }

headers = { 'User-Agent' : user_agent }
data = urllib.urlencode(values)

req = urllib2.Request(url, data, headers)

response = urllib2.urlopen(req)

the_page = response.read()

    异常

    异常时常有，要小心提防呐！想想一般文件操作的时候，会有什么异常呢？文件无法打开，什么权限不够啊，文件不存在啊等等异常。同样的，对于URL访问，也会遇到这些问题，（python一些内部异常，例如ValueError，TypeError等异常，也可能会发生）


    URLError

    先说说URLError，当没有网络连接，或者访问的服务器地址不存在的时候，在这种情况下，URLError会被抛出来，这个时候，URLError异常会有个“reason”属性，它是一个元组，包含error code（int型）和text error message（string型），看下面的代码

    import urllib
import urllib2


req = urllib2.Request('http://www.pretend_server.org')
try: urllib2.urlopen(req)
except urllib2.URLError as e:
    print e.reason

    输出[Errno 8] nodename nor servname provided, or not known;输出的内容就是reason，


    HTTPError

    每一个HTTP访问，会从服务器那儿获得一个“status code”（状态码），通常这些状态码告诉我们服务器无法满足一些访问（直白点说就是一些数据而已，只不过表示的是当前访问的状态，比如当前访问被拒绝了，status code可以告诉你，你哪些举动过分了，出格了，注意，咸猪手不可以有啊~~）。

    不过呢，urllib2的默认处理器能够帮助你处理一些服务器的响应，比如说你当前访问的网址被服务器重定向了，就是说你的服务器给你一个新的URL访问了，处理器会帮你直接去访问新的URL。

    但是默认的处理器毕竟功能有限，它不能帮助你解决所有问题，比如你访问的网站不存在了（对应404错误，我们有时候会看到这个错误），或者你的访问被禁止了（对应403错误，禁止的原因可能是因为你的权限不够啦等等），又或者是需要你验证啦（对应401）。具体的其它错误本文就不介绍啦，具体可以看这里

    让我们看下面的程序，看一下当HTTPError的404错误，也就是页面不存在时候，它会输出点什么。

    import urllib
import urllib2


req = urllib2.Request('http://www.zhonghuan.info/no_way')
try: urllib2.urlopen(req)
except urllib2.HTTPError as e:
       print e.code;
     print e.read();

    输出：
    404

    <!DOCTYPE html>

    …

    <title>Page not found &middot; GitHub Pages</title>

    …


    处理异常

    假设你想要捕捉HTTPError和URLError，有两种基本的方法，推荐第二种噢！

    第一种：

    from urllib2 import Request, urlopen, URLError, HTTPError


req = Request(http://zhonghuan.info)
try:
    response = urlopen(req)
except HTTPError as e:
    print 'The server couldn\'t fulfill the request.'
    print 'Error code: ', e.code
except URLError as e:
    print 'We failed to reach a server.'
    print 'Reason: ', e.reason
else:
    # everything is fine

    第一种方法，HTTPError一定要放在URLError前面，原因呢，和很多语言的异常处理机制一样，HTTPError是URLError的子类，如果发生了HTTPError，它可以被当做是URLError被捕捉。

    第二种：

    from urllib2 import Request, urlopen, URLError


req = Request(someurl)
try:
       response = urlopen(req)
except URLError as e:
    if hasattr(e, 'reason'):
        print 'We failed to reach a server.'
        print 'Reason: ', e.reason
    elif hasattr(e, 'code'):
        print 'The server couldn\'t fulfill the request.'
        print 'Error code: ', e.code
else:
    # everything is fine


    info和geturl

    这里介绍两个方法info()和geturl()；

    geturl():该方法会返回访问的页面的真实的URL，它的价值在于我们访问的网页可能会被重定向，所以导致访问的URL和我们输入的可能不一样。看下面的例子：

    import urllib
import urllib2

url = 'http://weibo.com/u/2103243911';
req = urllib2.Request(url);
response = urllib2.urlopen(req)

print "URL:",url;
print "After redirection:",response.geturl();

    以我的微博个人主页为例，其实真实访问被重定向了，真实的网址，从输出中可以看出:

    URL: http://weibo.com/u/2103243911

    After redirection: http://passport.weibo.com/visitor/visitor?a=enter&url=http%3A%2F%2Fweibo.com%2Fu%2F2103243911&_rand=1409761358.1794



    info():可以得到描述页面的信息，返回的是一个httplib.HTTPMessage实例，打印出来很像字典。看下面的代码：

    import urllib
import urllib2


url = 'http://zhonghuan.info';
req = urllib2.Request(url);
response = urllib2.urlopen(req);
print response.info();
print response.info().__class__;

    输出：

    Server: GitHub.com
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Last-Modified: Tue, 02 Sep 2014 17:01:39 GMT
Expires: Wed, 03 Sep 2014 15:23:02 GMT
Cache-Control: max-age=600
Content-Length: 4784
Accept-Ranges: bytes
Date: Wed, 03 Sep 2014 16:38:29 GMT
Via: 1.1 varnish
Age: 5127
Connection: close
X-Served-By: cache-lax1433-LAX
X-Cache: HIT
X-Cache-Hits: 1
X-Timer: S1409762309.465760,VS0,VE0
Vary: Accept-Encoding

Class: httplib.HTTPMessage


    Opener和Handler

    这里介绍Opener和Handler。

    什么是Opener呢？其实上面的例子我们一直在用Opener了，就是urlopen。这个是默认的opener，网络访问情况很多，你可以创建比较合适的opener，

    什么是Handler呢？其实Opener会调用Handler来处理访问中得琐事，所以Handler很重要，对于特定的协议（例如FTP，HTTP），它知道如何如何处理访问，例如它会帮你处理重定向问题。

    在访问的时候，你可能对于Opener有一些要求，例如，你希望得到的Opener能够处理cookie，或者你不希望Opener帮助你处理重定向。

    我们如何生成需要得Opener呢？（这里插一下，个人觉得这里的Opener生成方式，和设计模式中得生成器欧式，又叫建造者模式，英文名称Builder Pattern；有些相似，不过不完全一样，但总觉得，在看下去之前，先了解一下这个模式会有好处，没有接触过的朋友可以看这篇Builder pattern）;

    要创建一个 opener，可以实例化一个OpenerDirector，
    然后调用.add_handler(some_handler_instance)。

    不过，可以使用build_opener，这是一个更加方便的函数，用来创建opener对象，他只需要一次函数调用。build_opener默认添加几个处理器，但提供快捷的方法来添加或更新默认处理器。
    其他的处理器handlers你或许会希望处理代理，验证，和其他常用但有点特殊的情况。

    刚刚提到handler会帮我们处理重定向，但是，如果我们不想要重定向呢，该怎么办，自定义一个handler。看下面的代码：

    mport urllib
import urllib2


class RedirectHandler(urllib2.HTTPRedirectHandler):# 这个RedirectHandler继承了HTTPRedirectHandler，不过，它覆盖了父类的方法，让它什么都不做，失去了重定向的功能。
    def http_error_301(self, req, fp, code, msg, headers):
        pass
    def http_error_302(self, req, fp, code, msg, headers):
        pass


webo = "http://weibo.com/u/2103243911"; #访问的是我的微博页面，因为正常情况下，访问时会发生重定向
opener = urllib2.build_opener(RedirectHandler) #这里，我们自定义了一个opener，添加了一个重定向时处理的自定义handler
response = opener.open(webo);# response  = urllib2.urlopen(webo);
print response.geturl();
urllib2.install_opener(opener);  #安装自定义的opener，以后调用urllib2的时候，返回的就是这个opener。

    输出结果是：
    urllib2.HTTPError: HTTP Error 302: Moved Temporarily

    之所以发生http error 302，是因为本来访问我的微博个人主页的时候，它应该发生重定向的，可是我们自己的重定向Handler什么都不做，结果就是发生异常了。

    可以看看下面的urllib2关于创建自定义Opener的类图




    Basic Authentication

    如果一个网站，他提供注册登入这些功能，那么一般它有用户名/密码,如果你访问的页面，系统要求你提供用户名/密码，这个过程叫做Authentication，实在服务器那端所做的操作。它给一些页面提供了安全保护。

    一个基本的Authentication（验证）过程是这样的：

    1. 客户端提出请求访问某些页面。
    2. 服务器返回一个错误，要求进行身份验证。
    3. 客户端把用户名/密码（一般这样）编码后发给服务器。
    4. 服务器检查这对用户名/密码是否正确，然后返回用户请求的页面或者是一些错误。

    上面的过程，还有可能是其它形式，这里只是举个比较普遍的。

    通常服务器返回的是401错误，表明访问的网页未授权，同时，返回的response的header内有形如

    WWW-Authenticate: SCHEME realm="REALM".

    的内容，例如，你想要访问cPanel的管理应用程序，你会收到这样的header：WWW-Authenticate: Basic realm="cPanel"（cPanel 是一套在网页寄存业中最享负盛名的商业软件，其基于 Linux 和 BSD 系统及以 PHP 开发且性质为闭源软件；cPanel 主要是面向客户权级的控制系统）

    当我们访问页面的时候，opener会调用handler来处理各种情况，而处理Authentication的handler是urllib2.HTTPBasicAuthHandler，同时需要一个用户密码管理器urllib2.HTTPPasswordMgr。

    不幸的时，HTTPPasswordMgr有一个小问题，就是在获取网页前，你需要知道它的realm。幸运的是，它有一个表兄弟HTTPPasswordMgrWithDefaultRealm，这个表兄弟可以事先不知道realm，在realm参数位置上，可以传一个None进去，它更友好的被使用。

    下面参考下面的代码：

    import urllib2


url = 'http://www.weibo.com'#分别对应域名，账号，密码
username = 'zhonghuan'
password = 'forget_it'
passman = urllib2.HTTPPasswordMgrWithDefaultRealm() #创建密码管理器
passman.add_password(None, url, username, password)# 参数形式（realm，URL，UserName，Password）
authhandler = urllib2.HTTPBasicAuthHandler(passman)#创建Authentication的handler
opener = urllib2.build_opener(authhandler)
urllib2.install_opener(opener) #和上面介绍的一样，install_opener后，每次调用urllib2的urlopen，返回的就是这个opener
pagehandle = urllib2.urlopen(url)


    代理

    有时候，我们本机不能直接访问，需要代理服务器去访问。urllib2对这个设置代理支持的还不错，可以直接实例化ProxyHandler，它的参数是一个map，key值是代理的访问协议名称，value值是代理的地址。看下面的代码实现。

    import urllib2


enable_proxy = True
proxy_handler = urllib2.ProxyHandler({"http" : 'http://some-proxy.com:8080'})
null_proxy_handler = urllib2.ProxyHandler({})
if enable_proxy:
    opener = urllib2.build_opener(proxy_handler)
else:
    opener = urllib2.build_opener(null_proxy_handler)
urllib2.install_opener(opener)


    Timeout 设置

    在老版 Python 中，urllib2 的 API 并没有暴露 Timeout 的设置，要设置 Timeout 值，只能更改 Socket 的全局 Timeout 值。

    import urllib2
import socket


socket.setdefaulttimeout(10) # 10 秒钟后超时
urllib2.socket.setdefaulttimeout(10) # 另一种方式

    在 Python 2.6 以后，超时可以通过 urllib2.urlopen() 的 timeout 参数直接设置。

    import urllib2

response = urllib2.urlopen('http://www.google.com', timeout=10)


    urllib2 对 Cookie 的处理也是自动的。如果需要得到某个 Cookie 项的值，可以这么做：

    import urllib2
import cookielib


cookie = cookielib.CookieJar()
opener = urllib2.build_opener(urllib2.HTTPCookieProcessor(cookie))
response = opener.open('http://www.google.com')
for item in cookie:
    if item.name == 'some_cookie_item_name':
        print item.value


    Debug Log

    使用 urllib2 时，可以通过下面的方法把 debug Log 打开，这样收发包的内容就会在屏幕上打印出来，方便调试，有时可以省去抓包的工作

    import urllib2


httpHandler = urllib2.HTTPHandler(debuglevel=1)
httpsHandler = urllib2.HTTPSHandler(debuglevel=1)
opener = urllib2.build_opener(httpHandler, httpsHandler)
urllib2.install_opener(opener)
response = urllib2.urlopen('http://www.google.com')

    参考资料：

    1. python urllib2的使用 (推荐)

    2. python网络爬虫入门教程 (推荐)

    3. CGI脚本入门 (推荐)

    4. urllib2 源码小剖

    5. Python 标准库 urllib2 的使用细节 (推荐)

    6. Authentication with Python (推荐)

    7. http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_HTTP_header_fields


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