[转] [Java] 知乎下巴第5集:使用HttpClient工具包和宽度爬虫

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说到爬虫,使用Java本身自带的URLConnection可以实现一些基本的抓取页面的功能,但是对于一些比较高级的功能,比如重定向的处理,HTML标记的去除,仅仅使用URLConnection还是不够的。

在这里我们可以使用HttpClient这个第三方jar包,下载地址点击这里

接下来我们使用HttpClient简单的写一个爬去百度的Demo:

[cpp] view plain copy

  1. import java.io.FileOutputStream;
  2. import java.io.InputStream;
  3. import java.io.OutputStream;
  4. import org.apache.commons.httpclient.HttpClient;
  5. import org.apache.commons.httpclient.HttpStatus;
  6. import org.apache.commons.httpclient.methods.GetMethod;
  7. /**
  8. *
  9. * @author CallMeWhy
  10. *
  11. */
  12. public class Spider {
  13. private static HttpClient httpClient = new HttpClient();
  14. /**
  15. * @param path
  16. *            目标网页的链接
  17. * @return 返回布尔值,表示是否正常下载目标页面
  18. * @throws Exception
  19. *             读取网页流或写入本地文件流的IO异常
  20. */
  21. public static boolean downloadPage(String path) throws Exception {
  22. // 定义输入输出流
  23. InputStream input = null;
  24. OutputStream output = null;
  25. // 得到 post 方法
  26. GetMethod getMethod = new GetMethod(path);
  27. // 执行,返回状态码
  28. int statusCode = httpClient.executeMethod(getMethod);
  29. // 针对状态码进行处理
  30. // 简单起见,只处理返回值为 200 的状态码
  31. if (statusCode == HttpStatus.SC_OK) {
  32. input = getMethod.getResponseBodyAsStream();
  33. // 通过对URL的得到文件名
  34. String filename = path.substring(path.lastIndexOf(‘/‘) + 1)
  35. + ".html";
  36. // 获得文件输出流
  37. output = new FileOutputStream(filename);
  38. // 输出到文件
  39. int tempByte = -1;
  40. while ((tempByte = input.read()) > 0) {
  41. output.write(tempByte);
  42. }
  43. // 关闭输入流
  44. if (input != null) {
  45. input.close();
  46. }
  47. // 关闭输出流
  48. if (output != null) {
  49. output.close();
  50. }
  51. return true;
  52. }
  53. return false;
  54. }
  55. public static void main(String[] args) {
  56. try {
  57. // 抓取百度首页,输出
  58. Spider.downloadPage("http://www.baidu.com");
  59. } catch (Exception e) {
  60. e.printStackTrace();
  61. }
  62. }
  63. }

但是这样基本的爬虫是不能满足各色各样的爬虫需求的。

先来介绍宽度优先爬虫。

宽度优先相信大家都不陌生,简单说来可以这样理解宽度优先爬虫。

我们把互联网看作一张超级大的有向图,每一个网页上的链接都是一个有向边,每一个文件或没有链接的纯页面则是图中的终点:

宽度优先爬虫就是这样一个爬虫,爬走在这个有向图上,从根节点开始一层一层往外爬取新的节点的数据。

宽度遍历算法如下所示:

(1) 顶点 V 入队列。
(2) 当队列非空时继续执行,否则算法为空。
(3) 出队列,获得队头节点 V,访问顶点 V 并标记 V 已经被访问。
(4) 查找顶点 V 的第一个邻接顶点 col。
(5) 若 V 的邻接顶点 col 未被访问过,则 col 进队列。
(6) 继续查找 V 的其他邻接顶点 col,转到步骤(5),若 V 的所有邻接顶点都已经被访问过,则转到步骤(2)。

按照宽度遍历算法,上图的遍历顺序为:A->B->C->D->E->F->H->G->I,这样一层一层的遍历下去。

而宽度优先爬虫其实爬取的是一系列的种子节点,和图的遍历基本相同。

我们可以把需要爬取页面的URL都放在一个TODO表中,将已经访问的页面放在一个Visited表中:

则宽度优先爬虫的基本流程如下:

(1) 把解析出的链接和 Visited 表中的链接进行比较,若 Visited 表中不存在此链接, 表示其未被访问过。
(2) 把链接放入 TODO 表中。
(3) 处理完毕后,从 TODO 表中取得一条链接,直接放入 Visited 表中。
(4) 针对这个链接所表示的网页,继续上述过程。如此循环往复。

下面我们就来一步一步制作一个宽度优先的爬虫。

首先,对于先设计一个数据结构用来存储TODO表, 考虑到需要先进先出所以采用队列,自定义一个Quere类:

[java] view plain copy

  1. import java.util.LinkedList;
  2. /**
  3. * 自定义队列类 保存TODO表
  4. */
  5. public class Queue {
  6. /**
  7. * 定义一个队列,使用LinkedList实现
  8. */
  9. private LinkedList<Object> queue = new LinkedList<Object>(); // 入队列
  10. /**
  11. * 将t加入到队列中
  12. */
  13. public void enQueue(Object t) {
  14. queue.addLast(t);
  15. }
  16. /**
  17. * 移除队列中的第一项并将其返回
  18. */
  19. public Object deQueue() {
  20. return queue.removeFirst();
  21. }
  22. /**
  23. * 返回队列是否为空
  24. */
  25. public boolean isQueueEmpty() {
  26. return queue.isEmpty();
  27. }
  28. /**
  29. * 判断并返回队列是否包含t
  30. */
  31. public boolean contians(Object t) {
  32. return queue.contains(t);
  33. }
  34. /**
  35. * 判断并返回队列是否为空
  36. */
  37. public boolean empty() {
  38. return queue.isEmpty();
  39. }
  40. }

还需要一个数据结构来记录已经访问过的 URL,即Visited表。

考虑到这个表的作用,每当要访问一个 URL 的时候,首先在这个数据结构中进行查找,如果当前的 URL 已经存在,则丢弃这个URL任务。

这个数据结构需要不重复并且能快速查找,所以选择HashSet来存储。

综上,我们另建一个SpiderQueue类来保存Visited表和TODO表:

[java] view plain copy

  1. import java.util.HashSet;
  2. import java.util.Set;
  3. /**
  4. * 自定义类 保存Visited表和unVisited表
  5. */
  6. public class SpiderQueue {
  7. /**
  8. * 已访问的url集合,即Visited表
  9. */
  10. private static Set<Object> visitedUrl = new HashSet<>();
  11. /**
  12. * 添加到访问过的 URL 队列中
  13. */
  14. public static void addVisitedUrl(String url) {
  15. visitedUrl.add(url);
  16. }
  17. /**
  18. * 移除访问过的 URL
  19. */
  20. public static void removeVisitedUrl(String url) {
  21. visitedUrl.remove(url);
  22. }
  23. /**
  24. * 获得已经访问的 URL 数目
  25. */
  26. public static int getVisitedUrlNum() {
  27. return visitedUrl.size();
  28. }
  29. /**
  30. * 待访问的url集合,即unVisited表
  31. */
  32. private static Queue unVisitedUrl = new Queue();
  33. /**
  34. * 获得UnVisited队列
  35. */
  36. public static Queue getUnVisitedUrl() {
  37. return unVisitedUrl;
  38. }
  39. /**
  40. * 未访问的unVisitedUrl出队列
  41. */
  42. public static Object unVisitedUrlDeQueue() {
  43. return unVisitedUrl.deQueue();
  44. }
  45. /**
  46. * 保证添加url到unVisitedUrl的时候每个 URL只被访问一次
  47. */
  48. public static void addUnvisitedUrl(String url) {
  49. if (url != null && !url.trim().equals("") && !visitedUrl.contains(url)
  50. && !unVisitedUrl.contians(url))
  51. unVisitedUrl.enQueue(url);
  52. }
  53. /**
  54. * 判断未访问的 URL队列中是否为空
  55. */
  56. public static boolean unVisitedUrlsEmpty() {
  57. return unVisitedUrl.empty();
  58. }
  59. }

上面是一些自定义类的封装,接下来就是一个定义一个用来下载网页的工具类,我们将其定义为DownTool类:

[java] view plain copy

  1. package controller;
  2. import java.io.*;
  3. import org.apache.commons.httpclient.*;
  4. import org.apache.commons.httpclient.methods.*;
  5. import org.apache.commons.httpclient.params.*;
  6. public class DownTool {
  7. /**
  8. * 根据 URL 和网页类型生成需要保存的网页的文件名,去除 URL 中的非文件名字符
  9. */
  10. private String getFileNameByUrl(String url, String contentType) {
  11. // 移除 "http://" 这七个字符
  12. url = url.substring(7);
  13. // 确认抓取到的页面为 text/html 类型
  14. if (contentType.indexOf("html") != -1) {
  15. // 把所有的url中的特殊符号转化成下划线
  16. url = url.replaceAll("[\\?/:*|<>\"]", "_") + ".html";
  17. } else {
  18. url = url.replaceAll("[\\?/:*|<>\"]", "_") + "."
  19. + contentType.substring(contentType.lastIndexOf("/") + 1);
  20. }
  21. return url;
  22. }
  23. /**
  24. * 保存网页字节数组到本地文件,filePath 为要保存的文件的相对地址
  25. */
  26. private void saveToLocal(byte[] data, String filePath) {
  27. try {
  28. DataOutputStream out = new DataOutputStream(new FileOutputStream(
  29. new File(filePath)));
  30. for (int i = 0; i < data.length; i++)
  31. out.write(data[i]);
  32. out.flush();
  33. out.close();
  34. } catch (IOException e) {
  35. e.printStackTrace();
  36. }
  37. }
  38. // 下载 URL 指向的网页
  39. public String downloadFile(String url) {
  40. String filePath = null;
  41. // 1.生成 HttpClinet对象并设置参数
  42. HttpClient httpClient = new HttpClient();
  43. // 设置 HTTP连接超时 5s
  44. httpClient.getHttpConnectionManager().getParams()
  45. .setConnectionTimeout(5000);
  46. // 2.生成 GetMethod对象并设置参数
  47. GetMethod getMethod = new GetMethod(url);
  48. // 设置 get请求超时 5s
  49. getMethod.getParams().setParameter(HttpMethodParams.SO_TIMEOUT, 5000);
  50. // 设置请求重试处理
  51. getMethod.getParams().setParameter(HttpMethodParams.RETRY_HANDLER,
  52. new DefaultHttpMethodRetryHandler());
  53. // 3.执行GET请求
  54. try {
  55. int statusCode = httpClient.executeMethod(getMethod);
  56. // 判断访问的状态码
  57. if (statusCode != HttpStatus.SC_OK) {
  58. System.err.println("Method failed: "
  59. + getMethod.getStatusLine());
  60. filePath = null;
  61. }
  62. // 4.处理 HTTP 响应内容
  63. byte[] responseBody = getMethod.getResponseBody();// 读取为字节数组
  64. // 根据网页 url 生成保存时的文件名
  65. filePath = "temp\\"
  66. + getFileNameByUrl(url,
  67. getMethod.getResponseHeader("Content-Type")
  68. .getValue());
  69. saveToLocal(responseBody, filePath);
  70. } catch (HttpException e) {
  71. // 发生致命的异常,可能是协议不对或者返回的内容有问题
  72. System.out.println("请检查你的http地址是否正确");
  73. e.printStackTrace();
  74. } catch (IOException e) {
  75. // 发生网络异常
  76. e.printStackTrace();
  77. } finally {
  78. // 释放连接
  79. getMethod.releaseConnection();
  80. }
  81. return filePath;
  82. }
  83. }

在这里我们需要一个HtmlParserTool类来处理Html标记:

[java] view plain copy

  1. package controller;
  2. import java.util.HashSet;
  3. import java.util.Set;
  4. import org.htmlparser.Node;
  5. import org.htmlparser.NodeFilter;
  6. import org.htmlparser.Parser;
  7. import org.htmlparser.filters.NodeClassFilter;
  8. import org.htmlparser.filters.OrFilter;
  9. import org.htmlparser.tags.LinkTag;
  10. import org.htmlparser.util.NodeList;
  11. import org.htmlparser.util.ParserException;
  12. import model.LinkFilter;
  13. public class HtmlParserTool {
  14. // 获取一个网站上的链接,filter 用来过滤链接
  15. public static Set<String> extracLinks(String url, LinkFilter filter) {
  16. Set<String> links = new HashSet<String>();
  17. try {
  18. Parser parser = new Parser(url);
  19. parser.setEncoding("gb2312");
  20. // 过滤 <frame >标签的 filter,用来提取 frame 标签里的 src 属性
  21. NodeFilter frameFilter = new NodeFilter() {
  22. private static final long serialVersionUID = 1L;
  23. @Override
  24. public boolean accept(Node node) {
  25. if (node.getText().startsWith("frame src=")) {
  26. return true;
  27. } else {
  28. return false;
  29. }
  30. }
  31. };
  32. // OrFilter 来设置过滤 <a> 标签和 <frame> 标签
  33. OrFilter linkFilter = new OrFilter(new NodeClassFilter(
  34. LinkTag.class), frameFilter);
  35. // 得到所有经过过滤的标签
  36. NodeList list = parser.extractAllNodesThatMatch(linkFilter);
  37. for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
  38. Node tag = list.elementAt(i);
  39. if (tag instanceof LinkTag)// <a> 标签
  40. {
  41. LinkTag link = (LinkTag) tag;
  42. String linkUrl = link.getLink();// URL
  43. if (filter.accept(linkUrl))
  44. links.add(linkUrl);
  45. } else// <frame> 标签
  46. {
  47. // 提取 frame 里 src 属性的链接, 如 <frame src="test.html"/>
  48. String frame = tag.getText();
  49. int start = frame.indexOf("src=");
  50. frame = frame.substring(start);
  51. int end = frame.indexOf(" ");
  52. if (end == -1)
  53. end = frame.indexOf(">");
  54. String frameUrl = frame.substring(5, end - 1);
  55. if (filter.accept(frameUrl))
  56. links.add(frameUrl);
  57. }
  58. }
  59. } catch (ParserException e) {
  60. e.printStackTrace();
  61. }
  62. return links;
  63. }
  64. }

最后我们来写个爬虫类调用前面的封装类和函数:

[java] view plain copy

  1. package controller;
  2. import java.util.Set;
  3. import model.LinkFilter;
  4. import model.SpiderQueue;
  5. public class BfsSpider {
  6. /**
  7. * 使用种子初始化URL队列
  8. */
  9. private void initCrawlerWithSeeds(String[] seeds) {
  10. for (int i = 0; i < seeds.length; i++)
  11. SpiderQueue.addUnvisitedUrl(seeds[i]);
  12. }
  13. // 定义过滤器,提取以 http://www.xxxx.com开头的链接
  14. public void crawling(String[] seeds) {
  15. LinkFilter filter = new LinkFilter() {
  16. public boolean accept(String url) {
  17. if (url.startsWith("http://www.baidu.com"))
  18. return true;
  19. else
  20. return false;
  21. }
  22. };
  23. // 初始化 URL 队列
  24. initCrawlerWithSeeds(seeds);
  25. // 循环条件:待抓取的链接不空且抓取的网页不多于 1000
  26. while (!SpiderQueue.unVisitedUrlsEmpty()
  27. && SpiderQueue.getVisitedUrlNum() <= 1000) {
  28. // 队头 URL 出队列
  29. String visitUrl = (String) SpiderQueue.unVisitedUrlDeQueue();
  30. if (visitUrl == null)
  31. continue;
  32. DownTool downLoader = new DownTool();
  33. // 下载网页
  34. downLoader.downloadFile(visitUrl);
  35. // 该 URL 放入已访问的 URL 中
  36. SpiderQueue.addVisitedUrl(visitUrl);
  37. // 提取出下载网页中的 URL
  38. Set<String> links = HtmlParserTool.extracLinks(visitUrl, filter);
  39. // 新的未访问的 URL 入队
  40. for (String link : links) {
  41. SpiderQueue.addUnvisitedUrl(link);
  42. }
  43. }
  44. }
  45. // main 方法入口
  46. public static void main(String[] args) {
  47. BfsSpider crawler = new BfsSpider();
  48. crawler.crawling(new String[] { "http://www.baidu.com" });
  49. }
  50. }

运行可以看到,爬虫已经把百度网页下所有的页面都抓取出来了:

时间: 2024-08-28 14:38:18

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