2.03_01_Python网络爬虫urllib2库

一：urllib2库的基本使用

所谓网页抓取，就是把URL地址中指定的网络资源从网络流中抓取出来。在Python中有很多库可以用来抓取网页，我们先学习urllib2。

urllib2 是 Python2.7 自带的模块(不需要下载，导入即可使用)

urllib2 官方文档：https://docs.python.org/2/library/urllib2.html

urllib2 源码：https://hg.python.org/cpython/file/2.7/Lib/urllib2.py

在 python3 中，urllib2 被改为urllib.request

urllib2.urlopen()

我们先来段代码：urllib2_urlopen.py

# 导入urllib2 库
import urllib2

# 向指定的url发送请求，并返回服务器响应的类文件对象
response = urllib2.urlopen("http://www.baidu.com")

# 类文件对象支持 文件对象的操作方法，如read()方法读取文件全部内容，返回字符串
html = response.read()

# 打印字符串
print html

实际上，如果我们在浏览器上打开百度主页， 右键选择“查看源代码”，你会发现，跟我们刚才打印出来的是一模一样。也就是说，上面的4行代码就已经帮我们把百度的首页的全部代码爬了下来。

urllib2.Request()

在我们第一个例子里，urlopen()的参数就是一个url地址；

但是如果需要执行更复杂的操作，比如增加HTTP报头，必须创建一个 Request 实例来作为urlopen()的参数；而需要访问的url地址则作为 Request 实例的参数。

我们编辑urllib2_request.py

import urllib2

# url 作为Request()方法的参数，构造并返回一个Request对象
request = urllib2.Request("http://www.baidu.com")

# Request对象作为urlopen()方法的参数，发送给服务器并接收响应
response = urllib2.urlopen(request)

html = response.read()

print html

新建Request实例，除了必须要有 url 参数之外，还可以设置另外两个参数：

1. data（默认空）：是伴随 url 提交的数据（比如要post的数据），同时 HTTP 请求将从 "GET"方式 改为 "POST"方式。

2. headers（默认空）：是一个字典，包含了需要发送的HTTP报头的键值对。

User-Agent

但是这样直接用urllib2给一个网站发送请求的话，确实略有些唐突了，就好比，人家每家都有门，你以一个路人的身份直接闯进去显然不是很礼貌。而且有一些站点不喜欢被程序（非人为访问）

访问，有可能会拒绝你的访问请求。

但是如果我们用一个合法的身份去请求别人网站，显然人家就是欢迎的，所以我们就应该给我们的这个代码加上一个身份，就是所谓的User-Agent头。

• 浏览器 就是互联网世界上公认被允许的身份，如果我们希望我们的爬虫程序更像一个真实用户，那我们第一步，就是需要伪装成一个被公认的浏览器。用不同的浏览器在发送请求的时候，会有不同的User-Agent头。 urllib2默认的User-Agent头为：Python-urllib/x.y（x和y是Python主版本和次版本号,例如 Python-urllib/2.7）

import urllib2

url = "http://www.baidu.com"

#IE 9.0 的 User-Agent，包含在 ua_header里
ua_header = {"User-Agent" : "Mozilla/5.0 (compatible; MSIE 9.0; Windows NT 6.1; Trident/5.0;"} 

#  url 连同 headers，一起构造Request请求，这个请求将附带 IE9.0 浏览器的User-Agent
request = urllib2.Request(url, headers = ua_header)

# 向服务器发送这个请求
response = urllib2.urlopen(request)

html = response.read()
print html

添加更多的Header信息

在 HTTP Request 中加入特定的 Header，来构造一个完整的HTTP请求消息。

可以通过调用Request.add_header() 添加/修改一个特定的header 也可以通过调用Request.get_header()来查看已有的header。

• 添加一个特定的header

import urllib2

url = "http://www.baidu.com"

#IE 9.0 的 User-Agent
header = {"User-Agent" : "Mozilla/5.0 (compatible; MSIE 9.0; Windows NT 6.1; Trident/5.0;"}
request = urllib2.Request(url, headers = header)

#也可以通过调用Request.add_header() 添加/修改一个特定的header
request.add_header("Connection", "keep-alive")

# 也可以通过调用Request.get_header()来查看header信息
# request.get_header(header_name="Connection")

response = urllib2.urlopen(request)

print response.code     #可以查看响应状态码
html = response.read()

print html

• 随机添加/修改User-Agent

import urllib2
import random

url = "http://www.baidu.com"

ua_list = [
    "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; ) Apple.... ",
    "Mozilla/5.0 (X11; CrOS i686 2268.111.0)... ",
    "Mozilla/5.0 (Macintosh; U; PPC Mac OS X.... ",
    "Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS... "
]

user_agent = random.choice(ua_list)

request = urllib2.Request(url)

#也可以通过调用Request.add_header() 添加/修改一个特定的header
request.add_header("User-Agent", user_agent)

# get_header()的字符串参数，第一个字母大写，后面的全部小写
request.get_header("User-agent")

response = urllib2.urlopen(request )

html = response.read()
print html

二：urllib2默认只支持HTTP/HTTPS的GET和POST方法

URL编码转换：urllib的urlencode()

urllib 和 urllib2 都是接受URL请求的相关模块，但是提供了不同的功能。两个最显著的不同如下：

• urllib 模块仅可以接受URL，不能创建设置了headers 的Request 类实例；

• 但是 urllib 提供 urlencode 方法用来产生GET查询字符串，而 urllib2 则没有。（这是 urllib 和 urllib2 经常一起使用的主要原因）

• 编码工作使用urllib的urlencode()函数，帮我们将key:value这样的键值对，转换成"key=value"这样的字符串，解码工作可以使用urllib的unquote()函数。（ 注意，不是urllib2.urlencode())

# IPython2 中的测试结果
In [1]: import urllib

In [2]: word = {"wd" : "人人网"}

# 通过urllib.urlencode()方法，将字典键值对按URL编码转换，从而能被web服务器接受。
In [3]: urllib.urlencode(word)
Out[3]: "wd=%E4%BA%BA%E4%BA%BA%E7%BD%91"

# 通过urllib.unquote()方法，把 URL编码字符串，转换回原先字符串。
In [4]: print urllib.unquote("wd=%E4%BA%BA%E4%BA%BA%E7%BD%91")
wd=人人网

一般HTTP请求提交数据，需要编码成 URL编码格式，然后做为url的一部分，或者作为参数传到Request对象中。

Get方式

GET请求一般用于我们向服务器获取数据，比如说，我们用百度搜索人人网：https://www.baidu.com/s?wd=人人网

在其中我们可以看到在请求部分里，http://www.baidu.com/s? 之后出现一个长长的字符串，其中就包含我们要查询的关键词传智播客，于是我们可以尝试用默认的Get方式来发送请求。

import urllib      #负责url编码处理
import urllib2

url = "http://www.baidu.com/s"
word = {"wd":"人人网"}
word = urllib.urlencode(word) #转换成url编码格式（字符串）
newurl = url + "?" + word    # url首个分隔符就是 ?

headers={ "User-Agent": "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/51.0.2704.103 Safari/537.36"}

request = urllib2.Request(newurl, headers=headers)

response = urllib2.urlopen(request)

print response.read()

批量爬取贴吧页面数据

首先我们创建一个python文件, tiebaSpider.py，我们要完成的是，输入一个百度贴吧的地址，以及起始页和结束页，就能将所有的网页源码下载并保存到本地。

比如百度贴吧LOL吧：

第一页：http://tieba.baidu.com/f?kw=lol&ie=utf-8&pn=0

第二页： http://tieba.baidu.com/f?kw=lol&ie=utf-8&pn=50

第三页： http://tieba.baidu.com/f?kw=lol&ie=utf-8&pn=100

发现规律了吧，贴吧中每个页面不同之处，就是url最后的pn的值，其余的都是一样的，我们可以抓住这个规律。

简单写一个小爬虫程序，来爬取百度LOL吧的所有网页。

• 先写一个main，提示用户输入要爬取的贴吧名，并用urllib.urlencode()进行转码，然后组合url，假设是lol吧，那么组合后的url就是：http://tieba.baidu.com/f?kw=lol

# 模拟 main 函数
if __name__ == "__main__":

    kw = raw_input("请输入需要爬取的贴吧:")
    # 输入起始页和终止页，str转成int类型
    beginPage = int(raw_input("请输入起始页："))
    endPage = int(raw_input("请输入终止页："))

    url = "http://tieba.baidu.com/f?"
    key = urllib.urlencode({"kw" : kw})

    # 组合后的url示例：http://tieba.baidu.com/f?kw=lol
    url = url + key
    tiebaSpider(url, beginPage, endPage)

• 接下来，我们写一个百度贴吧爬虫接口，我们需要传递3个参数给这个接口， 一个是main里组合的url地址，以及起始页码和终止页码，表示要爬取页码的范围。

def tiebaSpider(url, beginPage, endPage):
    """
        作用：负责处理url，分配每个url去发送请求
        url：需要处理的第一个url
        beginPage: 爬虫执行的起始页面
        endPage: 爬虫执行的截止页面
    """

    for page in range(beginPage, endPage + 1):
        pn = (page - 1) * 50

        filename = "第" + str(page) + "页.html"
        # 组合为完整的 url，并且pn值每次增加50
        fullurl = url + "&pn=" + str(pn)
        #print fullurl

        # 调用loadPage()发送请求获取HTML页面
        html = loadPage(fullurl, filename)
        # 将获取到的HTML页面写入本地磁盘文件
        writeFile(html, filename)

• 我们已经之前写出一个爬取一个网页的代码。现在，我们可以将它封装成一个小函数loadPage，供我们使用。

def loadPage(url, filename):
    '''
        作用：根据url发送请求，获取服务器响应文件
        url：需要爬取的url地址
        filename: 文件名
    '''
    print "正在下载" + filename

    headers = {"User-Agent": "Mozilla/5.0 (compatible; MSIE 9.0; Windows NT 6.1; Trident/5.0;"}

    request = urllib2.Request(url, headers = headers)
    response = urllib2.urlopen(request)
    return response.read()

• 最后如果我们希望将爬取到了每页的信息存储在本地磁盘上，我们可以简单写一个存储文件的接口。
• 参考资料:https://www.cnblogs.com/dragonisnotghost/p/4515581.html

def writeFile(html, filename):
    """
        作用：保存服务器响应文件到本地磁盘文件里
        html: 服务器响应文件
        filename: 本地磁盘文件名
    """
    print "正在存储" + filename
    with open(filename.decode('utf-8'), 'w') as f: 
　　　　　f.write(html) 
　　 print "-" * 20

其实很多网站都是这样的，同类网站下的html页面编号，分别对应网址后的网页序号，只要发现规律就可以批量爬取页面了。

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获取AJAX加载的内容

有些网页内容使用AJAX请求加载，这种数据无法直接对网页url进行获取。但是只要记住，AJAX请求一般返回给网页的是JSON文件，只要对AJAX请求地址进行POST或GET，就能返回JSON数据了。

如果非要从HTML页面里获取展现出来的数据，也不是不可以。但是要记住，作为一名爬虫工程师，你更需要关注的是数据的来源。

# demo1

url = "https://movie.douban.com/j/chart/top_list?type=11&interval_id=100%3A90&action=&"

headers={"User-Agent": "Mozilla...."}

# 变动的是这两个参数，从start开始往后显示limit个
formdata = {
    'start':'0',
    'limit':'10'
}
data = urllib.urlencode(formdata)

request = urllib2.Request(url + data, headers = headers)
response = urllib2.urlopen(request)

print response.read()

# demo2

url = "https://movie.douban.com/j/chart/top_list?"
headers={"User-Agent": "Mozilla...."}

# 处理所有参数
formdata = {
    'type':'11',
    'interval_id':'100:90',
    'action':'',
    'start':'0',
    'limit':'10'
}
data = urllib.urlencode(formdata)

request = urllib2.Request(url + data, headers = headers)
response = urllib2.urlopen(request)

print response.read()

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POST方式：

之前我们说了，Request请求对象的里有data参数，它就是用在POST里的，我们要传送的数据就是这个参数data，data是一个字典，里面要匹配键值对。

有道词典翻译网站：

输入测试数据，再通过使用Fiddler观察，其中有一条是POST请求，而向服务器发送的请求数据并不是在url里，那么我们可以试着模拟这个POST请求。

于是，我们可以尝试用POST方式发送请求。

import urllib
import urllib2

# POST请求的目标URL
url = "http://fanyi.youdao.com/translate?smartresult=dict&smartresult=rule&smartresult=ugc&sessionFrom=null"

headers={"User-Agent": "Mozilla...."}

formdata = {
    "type":"AUTO",
    "i":"i love python",
    "doctype":"json",
    "xmlVersion":"1.8",
    "keyfrom":"fanyi.web",
    "ue":"UTF-8",
    "action":"FY_BY_ENTER",
    "typoResult":"true"
}

data = urllib.urlencode(formdata)

request = urllib2.Request(url, data = data, headers = headers)
response = urllib2.urlopen(request)
print response.read()

发送POST请求时，需要了解的headers一些属性：

Content-Length: 144： 是指发送的表单数据长度为144，也就是字符个数是144个。

Content-Type: application/x-www-form-urlencoded ： 表示浏览器提交 Web 表单时使用，表单数据会按照 name1=value1&name2=value2 键值对形式进行编码。

X-Requested-With: XMLHttpRequest ：表示AJAX异步请求。

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问题：GET和POST的区别？

• GET方式是直接以链接形式访问，链接中包含了所有的参数，服务器端用Request.QueryString获取变量的值。如果包含了密码的话是一种不安全的选择，不过你可以直观地看到自己提交了什么内容。

• POST则不会在网址上显示所有的参数，服务器端用Request.Form获取提交的数据，在Form提交的时候。但是HTML代码里如果不指定 method 属性，则默认为GET请求，Form中提交的数据将会附加在url之后，以?分开与url分开。

• 表单数据可以作为 URL 字段（method="get"）或者 HTTP POST （method="post"）的方式来发送。比如在下面的HTML代码中，表单数据将因为 （method="get"） 而附加到 URL 上：

<form action="form_action.asp" method="get">
    <p>First name: <input type="text" name="fname" /></p>
    <p>Last name: <input type="text" name="lname" /></p>
    <input type="submit" value="Submit" />
</form>

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处理HTTPS请求 SSL证书验证

现在随处可见 https 开头的网站，urllib2可以为 HTTPS 请求验证SSL证书，就像web浏览器一样，如果网站的SSL证书是经过CA认证的，则能够正常访问，如：https://www.baidu.com/等...

如果SSL证书验证不通过，或者操作系统不信任服务器的安全证书，比如浏览器在访问12306网站如：https://www.12306.cn/mormhweb/的时候，会警告用户证书不受信任。（据说 12306 网站证书是自己做的，没有通过CA认证）

urllib2在访问的时候则会报出SSLError：

import urllib2

url = "https://www.12306.cn/mormhweb/"
headers = {"User-Agent": "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/54.0.2840.99 Safari/537.36"}

request = urllib2.Request(url, headers = headers)
response = urllib2.urlopen(request)

print response.read()

运行结果：

urllib2.URLError: <urlopen error [SSL: CERTIFICATE_VERIFY_FAILED] certificate verify failed (_ssl.c:590)>

所以，如果以后遇到这种网站，我们需要单独处理SSL证书，让程序忽略SSL证书验证错误，即可正常访问。

import urllib
import urllib2
# 1. 导入Python SSL处理模块
import ssl

# 2. 表示忽略未经核实的SSL证书认证
context = ssl._create_unverified_context()

url = "https://www.12306.cn/mormhweb/"
headers = {"User-Agent": "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/54.0.2840.99 Safari/537.36"}

request = urllib2.Request(url, headers = headers)

# 3. 在urlopen()方法里 指明添加 context 参数
response = urllib2.urlopen(request, context = context)

print response.read()

关于CA（了解）

CA(Certificate Authority)是数字证书认证中心的简称，是指发放、管理、废除数字证书的受信任的第三方机构，如北京数字认证股份有限公司、上海市数字证书认证中心有限公司等...

CA的作用是检查证书持有者身份的合法性，并签发证书，以防证书被伪造或篡改，以及对证书和密钥进行管理。

现实生活中可以用身份证来证明身份， 那么在网络世界里，数字证书就是身份证。和现实生活不同的是，并不是每个上网的用户都有数字证书的，往往只有当一个人需要证明自己的身份的时候才需要用到数字证书。

普通用户一般是不需要，因为网站并不关心是谁访问了网站，现在的网站只关心流量。但是反过来，网站就需要证明自己的身份了。

比如说现在钓鱼网站很多的，比如你想访问的是www.baidu.com，但其实你访问的是www.daibu.com”，所以在提交自己的隐私信息之前需要验证一下网站的身份，要求网站出示数字证书。

一般正常的网站都会主动出示自己的数字证书，来确保客户端和网站服务器之间的通信数据是加密安全的。

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