Scrapy 爬虫框架入门案例详解

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作者：崔庆才

Scrapy入门

本篇会通过介绍一个简单的项目，走一遍Scrapy抓取流程，通过这个过程，可以对Scrapy对基本用法和原理有大体的了解，作为入门。

在本篇开始之前，假设已经安装成功了Scrapy，如果尚未安装，请参照上一节安装课程。

本节要完成的任务有：

创建一个Scrapy项目
创建一个Spider来抓取站点和处理数据
通过命令行将抓取的内容导出

创建项目

在抓取之前，你必须要先创建一个Scrapy项目，可以直接用scrapy命令生成，命令如下：

scrapy startproject tutorial

在任意文件夹运行都可以，如果提示权限问题，可以加sudo运行。这个命令将会创建一个名字为tutorial的文件夹，文件夹结构如下：

|____scrapy.cfg     # Scrapy部署时的配置文件
|____tutorial         # 项目的模块，引入的时候需要从这里引入
| |______init__.py
| |______pycache__
| |____items.py     # Items的定义，定义爬取的数据结构
| |____middlewares.py   # Middlewares的定义，定义爬取时的中间件
| |____pipelines.py       # Pipelines的定义，定义数据管道
| |____settings.py       # 配置文件
| |____spiders         # 放置Spiders的文件夹
| | |______init__.py
| | |______pycache__

创建Spider

Spider是由你来定义的Class，Scrapy用它来从网页里抓取内容，并将抓取的结果解析。不过这个Class必须要继承Scrapy提供的Spider类scrapy.Spider，并且你还要定义Spider的名称和起始请求以及怎样处理爬取后的结果的方法。

创建一个Spider也可以用命令生成，比如要生成Quotes这个Spider，可以执行命令。

cd tutorial
scrapy genspider quotes

首先进入到刚才创建的tutorial文件夹，然后执行genspider这个命令，第一个参数是Spider的名称，第二个参数是网站域名。执行完毕之后，你会发现在spiders文件夹中多了一个quotes.py，这就是你刚刚创建的Spider，内容如下：

# -*- coding: utf-8 -*-
import scrapy
 
class QuotesSpider(scrapy.Spider):
    name = "quotes"
    allowed_domains = ["quotes.toscrape.com"]
    start_urls = ['http://quotes.toscrape.com/']
 
    def parse(self, response):
        pass

可以看到有三个属性，name，allowed_domains，start_urls，另外还有一个方法parse

name，每个项目里名字是唯一的，用来区分不同的Spider。
allowed_domains允许爬取的域名，如果初始或后续的请求链接不是这个域名下的，就会被过滤掉。
start_urls，包含了Spider在启动时爬取的url列表，初始请求是由它来定义的。
parse，是Spider的一个方法，默认情况下，被调用时start_urls里面的链接构成的请求完成下载后，返回的response就会作为唯一的参数传递给这个函数，该方法负责解析返回的response，提取数据或者进一步生成要处理的请求。

创建Item

Item是保存爬取数据的容器，它的使用方法和字典类似，虽然你可以用字典来表示，不过Item相比字典多了额外的保护机制，可以避免拼写错误或者为定义字段错误。

创建Item需要继承scrapy.Item类，并且定义类型为scrapy.Field的类属性来定义一个Item。观察目标网站，我们可以获取到到内容有text, author, tags

所以可以定义如下的Item，修改items.py如下：

import scrapy
 
class QuoteItem(scrapy.Item):
 
    text = scrapy.Field()
    author = scrapy.Field()
    tags = scrapy.Field()

定义了三个Field，接下来爬取时我们会使用它。

解析Response

在上文中说明了parse方法的参数resposne是start_urls里面的链接爬取后的结果。所以在parse方法中，我们可以直接对response包含的内容进行解析，比如看看请求结果的网页源代码，或者进一步分析源代码里面包含什么，或者找出结果中的链接进一步得到下一个请求。

观察网站，我们可以看到网页中既有我们想要的结果，又有下一页的链接，所以两部分我们都要进行处理。

首先看一下网页结构，每一页都有多个class为quote的区块，每个区块内都包含text，author，tags，所以第一部需要找出所有的quote，然后对每一个quote进一步提取其中的内容。

提取的方式可以选用CSS选择器或XPath选择器，在这里我们使用CSS选择器进行选择，parse方法改写如下：

def parse(self, response):
    quotes = response.css('.quote')
    for quote in quotes:
        text = quote.css('.text::text').extract_first()
        author = quote.css('.author::text').extract_first()
        tags = quote.css('.tags .tag::text').extract()

在这里使用了CSS选择器的语法，首先利用选择器选取所有的quote赋值为quotes变量。
然后利用for循环对每个quote遍历，解析每个quote的内容。

对text来说，观察到它的class为text，所以可以用.text来选取，这个结果实际上是整个带有标签的元素，要获取它的内容，可以加::text来得到。这时的结果是大小为1的数组，所以还需要用extract_first方法来获取第一个元素，而对于tags来说，由于我们要获取所有的标签，所以用extract方法获取即可。

以第一个quote的结果为例，各个选择方法及结果归类如下：

源码

<div class="quote" itemscope="" itemtype="http://schema.org/CreativeWork">
        <span class="text" itemprop="text">“The world as we have created it is a process of our thinking. It cannot be changed without changing our thinking.”</span>
        <span>by <small class="author" itemprop="author">Albert Einstein</small>
        <a href="/author/Albert-Einstein">(about)</a>
        </span>
        <div class="tags">
            Tags:
            <meta class="keywords" itemprop="keywords" content="change,deep-thoughts,thinking,world">
            <a class="tag" href="/tag/change/page/1/">change</a>
            <a class="tag" href="/tag/deep-thoughts/page/1/">deep-thoughts</a>
            <a class="tag" href="/tag/thinking/page/1/">thinking</a>
            <a class="tag" href="/tag/world/page/1/">world</a>
        </div>
    </div>

quote.css('.text')

[<Selector xpath="descendant-or-self::*[@class and contains(concat(' ', normalize-space(@class), ' '), ' text ')]" data='<span class="text" itemprop="text">“The '>]

quote.css('.text::text')

[<Selector xpath="descendant-or-self::*[@class and contains(concat(' ', normalize-space(@class), ' '), ' text ')]/text()" data='“The world as we have created it is a pr'>]

quote.css('.text').extract()

['<span class="text" itemprop="text">“The world as we have created it is a process of our thinking. It cannot be changed without changing our thinking.”</span>']

quote.css('.text::text').extract()

['“The world as we have created it is a process of our thinking. It cannot be changed without changing our thinking.”']

quote.css('.text::text').extract_first()

“The world as we have created it is a process of our thinking. It cannot be changed without changing our thinking.”

所以，对于text，要获取第一个元素即可，所以使用extract_first()方法，对于tags，要获取所有元素，使用extract()方法。

使用Item

刚才定义了Item，接下来就要轮到使用它了，你可以把它理解为一个字典，不过在声明的时候需要实例化。然后依次对刚才解析的结果赋值，返回即可。

接下来QuotesSpider改写如下：

import scrapy
from tutorial.items import QuoteItem
 
class QuotesSpider(scrapy.Spider):
    name = "quotes"
    allowed_domains = ["quotes.toscrape.com"]
    start_urls = ['http://quotes.toscrape.com/']
 
    def parse(self, response):
        quotes = response.css('.quote')
        for quote in quotes:
            item = QuoteItem()
            item['text'] = quote.css('.text::text').extract_first()
            item['author'] = quote.css('.author::text').extract_first()
            item['tags'] = quote.css('.tags .tag::text').extract()
            yield item

如此一来，首页的所有内容就解析出来了，并赋值成了一个个QuoteItem。

后续Request

如上的操作实现了从初始页面抓取内容，不过下一页的内容怎样继续抓取？这就需要我们从该页面中找到信息来生成下一个请求，然后下一个请求的页面里找到信息再构造下一个请求，这样循环往复迭代，从而实现整站的爬取。

观察到刚才的页面拉到最下方，有一个Next按钮，查看一下源代码，可以发现它的链接是/page/2/，实际上全链接就是http://quotes.toscrape.com/page/2，通过这个链接我们就可以构造下一个请求。

构造请求时需要用到scrapy.Request，在这里我们传递两个参数，url和callback。

url，请求链接
callback，回调函数，当这个请求完成之后，获取到response，会将response作为参数传递给这个回调函数，回调函数进行解析或生成下一个请求，如上文的parse方法。

在这里，由于parse就是用来解析text，author，tags的方法，而下一页的结构和刚才已经解析的页面结构是一样的，所以我们还可以再次使用parse方法来做页面解析。

好，接下来我们要做的就是利用选择器得到下一页链接并生成请求，在parse方法后追加下面的代码。

next = response.css('.pager .next a::attr(href)').extract_first()
url = response.urljoin(next)
yield scrapy.Request(url=url, callback=self.parse)

第一句代码是通过CSS选择器获取下一个页面的链接，需要获取<a>超链接中的href属性，在这里用到了::attr(href)操作，通过::attr加属性名称我们可以获取属性的值。然后再调用extract_first方法获取内容。

第二句是调用了urljoin方法，它可以将相对url构造成一个绝对的url，例如获取到的下一页的地址是/page/2，通过urljoin方法处理后得到的结果就是http://quotes.toscrape.com/page/2/

第三句是通过url和callback构造了一个新的请求，回调函数callback依然使用的parse方法。这样在完成这个请求后，response会重新经过parse方法处理，处理之后，得到第二页的解析结果，然后生成第二页的下一页，也就是第三页的请求。这样就进入了一个循环，直到最后一页。

通过几行代码，我们就轻松地实现了一个抓取循环，将每个页面的结果抓取下来了。

现在改写之后整个Spider类是这样的：

import scrapy
from tutorial.items import QuoteItem
 
class QuotesSpider(scrapy.Spider):
    name = "quotes"
    allowed_domains = ["quotes.toscrape.com"]
    start_urls = ['http://quotes.toscrape.com/']
 
    def parse(self, response):
        quotes = response.css('.quote')
        for quote in quotes:
            item = QuoteItem()
            item['text'] = quote.css('.text::text').extract_first()
            item['author'] = quote.css('.author::text').extract_first()
            item['tags'] = quote.css('.tags .tag::text').extract()
            yield item
 
        next = response.css('.pager .next a::attr("href")').extract_first()
        url = response.urljoin(next)
        yield scrapy.Request(url=url, callback=self.parse)

接下来让我们试着运行一下看看结果，进入目录，运行如下命令：

scrapy crawl quotes

就可以看到Scrapy的运行结果了。

2017-02-19 13:37:20 [scrapy.utils.log] INFO: Scrapy 1.3.0 started (bot: tutorial)
2017-02-19 13:37:20 [scrapy.utils.log] INFO: Overridden settings: {'NEWSPIDER_MODULE': 'tutorial.spiders', 'SPIDER_MODULES': ['tutorial.spiders'], 'ROBOTSTXT_OBEY': True, 'BOT_NAME': 'tutorial'}
2017-02-19 13:37:20 [scrapy.middleware] INFO: Enabled extensions:
['scrapy.extensions.logstats.LogStats',
 'scrapy.extensions.telnet.TelnetConsole',
 'scrapy.extensions.corestats.CoreStats']
2017-02-19 13:37:20 [scrapy.middleware] INFO: Enabled downloader middlewares:
['scrapy.downloadermiddlewares.robotstxt.RobotsTxtMiddleware',
 'scrapy.downloadermiddlewares.httpauth.HttpAuthMiddleware',
 'scrapy.downloadermiddlewares.downloadtimeout.DownloadTimeoutMiddleware',
 'scrapy.downloadermiddlewares.defaultheaders.DefaultHeadersMiddleware',
 'scrapy.downloadermiddlewares.useragent.UserAgentMiddleware',
 'scrapy.downloadermiddlewares.retry.RetryMiddleware',
 'scrapy.downloadermiddlewares.redirect.MetaRefreshMiddleware',
 'scrapy.downloadermiddlewares.httpcompression.HttpCompressionMiddleware',
 'scrapy.downloadermiddlewares.redirect.RedirectMiddleware',
 'scrapy.downloadermiddlewares.cookies.CookiesMiddleware',
 'scrapy.downloadermiddlewares.stats.DownloaderStats']
2017-02-19 13:37:20 [scrapy.middleware] INFO: Enabled spider middlewares:
['scrapy.spidermiddlewares.httperror.HttpErrorMiddleware',
 'scrapy.spidermiddlewares.offsite.OffsiteMiddleware',
 'scrapy.spidermiddlewares.referer.RefererMiddleware',
 'scrapy.spidermiddlewares.urllength.UrlLengthMiddleware',
 'scrapy.spidermiddlewares.depth.DepthMiddleware']
2017-02-19 13:37:20 [scrapy.middleware] INFO: Enabled item pipelines:
[]
2017-02-19 13:37:20 [scrapy.core.engine] INFO: Spider opened
2017-02-19 13:37:20 [scrapy.extensions.logstats] INFO: Crawled 0 pages (at 0 pages/min), scraped 0 items (at 0 items/min)
2017-02-19 13:37:20 [scrapy.extensions.telnet] DEBUG: Telnet console listening on 127.0.0.1:6023
2017-02-19 13:37:21 [scrapy.core.engine] DEBUG: Crawled (404) <GET http://quotes.toscrape.com/robots.txt> (referer: None)
2017-02-19 13:37:21 [scrapy.core.engine] DEBUG: Crawled (200) <GET http://quotes.toscrape.com/> (referer: None)
2017-02-19 13:37:21 [scrapy.core.scraper] DEBUG: Scraped from <200 http://quotes.toscrape.com/>
{'author': u'Albert Einstein',
 'tags': [u'change', u'deep-thoughts', u'thinking', u'world'],
 'text': u'\u201cThe world as we have created it is a process of our thinking. It cannot be changed without changing our thinking.\u201d'}
2017-02-19 13:37:21 [scrapy.core.scraper] DEBUG: Scraped from <200 http://quotes.toscrape.com/>
{'author': u'J.K. Rowling',
 'tags': [u'abilities', u'choices'],
 'text': u'\u201cIt is our choices, Harry, that show what we truly are, far more than our abilities.\u201d'}
...
2017-02-19 13:37:27 [scrapy.core.engine] INFO: Closing spider (finished)
2017-02-19 13:37:27 [scrapy.statscollectors] INFO: Dumping Scrapy stats:
{'downloader/request_bytes': 2859,
 'downloader/request_count': 11,
 'downloader/request_method_count/GET': 11,
 'downloader/response_bytes': 24871,
 'downloader/response_count': 11,
 'downloader/response_status_count/200': 10,
 'downloader/response_status_count/404': 1,
 'dupefilter/filtered': 1,
 'finish_reason': 'finished',
 'finish_time': datetime.datetime(2017, 2, 19, 5, 37, 27, 227438),
 'item_scraped_count': 100,
 'log_count/DEBUG': 113,
 'log_count/INFO': 7,
 'request_depth_max': 10,
 'response_received_count': 11,
 'scheduler/dequeued': 10,
 'scheduler/dequeued/memory': 10,
 'scheduler/enqueued': 10,
 'scheduler/enqueued/memory': 10,
 'start_time': datetime.datetime(2017, 2, 19, 5, 37, 20, 321557)}
2017-02-19 13:37:27 [scrapy.core.engine] INFO: Spider closed (finished)

在这里贴出部分运行结果，中间的一些抓取结果输出已省略。

首先Scrapy输出了当前的版本号，启动的项目。其次输出了当前在settings.py中的一些重写后的配置。然后输出了当前所应用的middlewares和pipelines，middlewares是默认启用的，如果要修改，我们可以在settings.py中修改，pipelines默认是空，同样也可以在settings.py中配置，后面会进行讲解。

再接下来就是输出各个页面的抓取结果了，可以看到它一边解析，一边翻页，直至将所有内容抓取完毕，然后终止。

在最后Scrapy输出了整个抓取过程的统计信息，如请求的字节数，请求次数，响应次数，完成原因等等。

这样整个Scrapy程序就成功运行完毕了。

可以发现我们通过非常简单的一些代码就完成了一个网站内容的爬取，相比之前自己一点点写程序是不是简洁太多了？

保存到文件

刚才运行完Scrapy后，我们只在控制台看到了输出结果，如果想将结果保存该怎么办呢？

比如最简单的形式，将结果保存成Json文件。

要完成这个其实不需要你写任何额外的代码，Scrapy提供了Feed Exports可以轻松地将抓取结果输出，例如我们想将上面的结果保存成Json文件，可以执行如下命令：

scrapy crawl quotes -o quotes.json

运行后发现项目内就会多了一个quotes.json文件，里面包含的就是刚才抓取的所有内容，是一个Json格式，多个项目由中括号包围，是一个合法的Json格式。

另外你还可以每一个Item一个Json，最后的结果没有中括号包围，一行对应一个Item，命令如下：

scrapy crawl quotes -o quotes.jl

或

scrapy crawl quotes -o quotes.jsonlines

另外还支持很多格式输出，例如csv，xml，pickle，marshal等等，还支持ftp，s3等远程输出，另外还可以通过自定义ItemExporter来实现其他的输出。

例如如下命令分别对应输出为csv，xml，pickle，marshal，格式以及ftp远程输出：

scrapy crawl quotes -o quotes.csv
scrapy crawl quotes -o quotes.xml
scrapy crawl quotes -o quotes.pickle
scrapy crawl quotes -o quotes.marshal
scrapy crawl quotes -o ftp://user:pass@ftp.example.com/path/to/quotes.csv

其中ftp输出需要你正确配置好你的用户名，密码，地址，输出路径，否则会报错。

通过Scrapy提供的Feed Exports我们可以轻松地输出抓取结果到文件，对于一些小型项目这应该是足够了，不过如果想要更复杂的输出，如输出到数据库等等，你可以使用Item Pileline更方便地实现。

使用Item Pipeline

至此，你已经可以成功地完成抓取并将结果保存了，如果你想进行更复杂的操作，如将结果保存到数据库，如MongoDB，或者筛选某些有用的Item，可以定义Item Pileline来实现。

Item Pipeline意为项目管道，当生成Item后，它会自动被送到Item Pipeline进行处理，我们常用它来做如下操作：

清理HTML数据
验证爬取数据，检查爬取字段
查重并丢弃重复内容
将爬取结果储存到数据库

要实现一个Item Pipeline很简单，只需要定义一个类并实现process_item方法即可，启用后，Item Pipeline会自动调用这个方法，这个方法必须返回包含数据的字典或是Item对象，或者抛出DropItem异常。

这个方法由两个参数，一个是item，每次Spider生成的Item都会作为参数传递过来，另一个是spider，就是Spider的实例。

好，接下来我们实现一个Item Pipeline，筛掉text长度大于50的Item并将结果保存到MongoDB。

修改项目里的pipelines.py文件，之前自动生成的可以删掉，增加一个TextPipeline类，内容如下：

from scrapy.exceptions import DropItem
 
class TextPipeline(object):
    def __init__(self):
        self.limit = 50
 
    def process_item(self, item, spider):
        if item['text']:
            if len(item['text']) > self.limit:
                item['text'] = item['text'][0:self.limit].rstrip() + '...'
            return item
        else:
            return DropItem('Missing Text')

在构造方法里面定义了限制长度，长度限制为50，然后实现了process_item方法，参数是item和spider，首先判断item的text属性是否存在，如果不存在，那就跑出DropItem异常，如果存在，再判断长度是否大于50，如果大于，那就截断然后拼接省略号，再将item返回即可。

接下来，我们再将处理后的item存入MongoDB，如果你还没有安装，请先安装好MongoDB。

另外还需要安装一个MongoDB开发包pymongo，利用pip安装即可：

pip3 install pymongo

接下来定义另外一个Pipeline，同样在pipelines.py中，实现另一个类MongoPipeline，内容如下：

import pymongo
 
class MongoPipeline(object):
    def __init__(self, mongo_uri, mongo_db):
        self.mongo_uri = mongo_uri
        self.mongo_db = mongo_db
 
    @classmethod
    def from_crawler(cls, crawler):
        return cls(
            mongo_uri=crawler.settings.get('MONGO_URI'),
            mongo_db=crawler.settings.get('MONGO_DB')
        )
 
    def open_spider(self, spider):
        self.client = pymongo.MongoClient(self.mongo_uri)
        self.db = self.client[self.mongo_db]
 
    def process_item(self, item, spider):
        name = item.__class__.__name__
        self.db[name].insert(dict(item))
        return item
 
    def close_spider(self, spider):
        self.client.close()

在这个类中，实现了API定义的另外几个方法。

from_crawler，这是一个类方法，用@classmethod标识，是一种依赖注入的方式，方法的参数就是crawler，通过crawler这个我们可以拿到全局配置的每个配置信息，在全局配置settings.py中我们可以定义MONGO_URI和MONGO_DB来指定MongoDB连接需要的地址和数据库名称，拿到配置信息之后返回类对象即可。所以这个方法的定义主要是用来获取settings.py中的配置的。
open_spider，当spider被开启时，这个方法被调用。在这里主要进行了一些初始化操作。
close_spider，当spider被关闭时，这个方法会调用，在这里将数据库连接关闭。

那么最主要的process_item方法则执行了数据插入操作。

好，定义好这两个类后，我们需要在settings.py中使用他们，还需要定义MongoDB的连接信息。

在settings.py中加入如下内容：

ITEM_PIPELINES = {
   'tutorial.pipelines.TextPipeline': 300,
   'tutorial.pipelines.MongoPipeline': 400,
}
MONGO_URI='localhost'
MONGO_DB='tutorial'

赋值ITEM_PIPELINES字典，键名是Pipeline的类名称，键值是调用优先级，数字越小越先被调用。

定义好了之后，再重新执行爬取，命令如下：

scrapy crawl quotes

爬取结束后，可以观察到MongoDB中创建了一个tutorial的数据库，QuoteItem的表。

到现在，我们就通过抓取quotes完成了整个Scrapy的简单入门，但这只是冰山一角，还有很多内容等待我们去探索，后面会进行讲解。

源代码

本节代码：https://github.com/Germey/ScrapyTutorial

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