一、导读
1、爬虫基础知识
2、优秀国产开源爬虫框架webmagic剖析
二、爬虫基础
1、爬虫的本质
爬虫的本质：基于Http协议请求目标地址获取响应结果解析并存储。
2、HTTP请求
（1）、请求头（Request Headers）：包装了http请求的基本信息，比较重要的如：user-agent、referer、cookie、accept-language（接受语言）、请求方法（post、get）。
（2）、响应头（Response Headers）：包装了服务器返回的头信息，如content-language内容语言、content-type内容的类型text/html等 、server服务器类型（tomcat、jetty、nginx等）、status响应状态（如：200、302、404等等）。
（3）、Response：服务端具体的返回，类型多种多样，有html页面、js代码、json串、css样式、流等等。
3、解析
通常情况下，web返回的基本都是html页面、json。
（1）、xpath
xml路径语言，具备很强的解析能力，chrome、firefox都有对应的工具生成xpath语法，可以很方便的对标准html文件进行解析。
（2）、jsonpath
jsonpath是一个json解析的利器，非常类似于xpath语法，用非常简洁的表达式解析json串。
（3）、css选择器
这里的css选择器和jquery有点类似，通过元素的css样式来定位元素，大名鼎鼎的jsoup提供丰富的css选择器
（4）、正则表达式
（5）、字符串分割
4、难点
（1）、分析请求
ajax的普及，很多网站都采用了动态渲染的模式，请求不再是简单的返回html的模式，那么给爬取带来了巨大的难度，一般只能靠分析异步请求返回的json来具体分析，解析成我们需要的数据格式。还有一类是通过服务端内部转发来渲染页面，这类是最难的，请求不是通过浏览器来请求，而是再服务端跳转几次才渲染给浏览器，这时候需要使用模拟器来模拟请求，如selenium等。
（2）、网站的限制
cookie限制：很多网站是要登陆后才能绕过filter才能访问，这时候必须模拟cookie
user-agent：有的网站为了防爬虫，必须要求是真正浏览器才能访问，这时候可以模拟 user-agent
请求加密：网站的请求如果加密过，那就看不清请求的本来面目，这时候只能靠猜测，通常加密会采用简单的编码，如：base64、urlEncode等，如果过于复杂，只能穷尽的去尝试
IP限制：有些网站，会对爬虫ip进行限制，这时候要么换ip，要么伪装ip
曲线方案：对应pc端，很多网站做的防护比较全面，有时候可以改一下思路，请求app端服务试试，通常会有意想不到的收获。
（3）、爬取深度
网站通常的表现形式是一个页面超链接着另外的页面，理论上是无限延伸下去的，这时候必须设置一个爬取深度，不能无穷无尽的爬取。
5、总结
爬虫本质上只做了两件事情：请求和解析结果，但是爬虫的开发是非常困难的，需要不停的分析网站的请求，不停的跟随目标网站来升级自己的程序，试探解密、破解目标网站限制，把它当做网络攻防一点也不为过。
三、webmagic架构解析
webmagic是一个优秀的国产爬虫框架、简单易用、提供多种选择器，如css选择器、xpath、正则等等，预留了多个扩展接口，如Pipeline、Scheduler、Downloader等。
上图复制于webmagic官方文档，webmagic由四部分组成
Downloader：负责请求url获取访问的数据（html页面、json等）。
PageProcessor：解析Downloader获取的数据。
Pipeline：PageProcessor解析出的数据由Pipeline来进行保存或者说叫持久化。
Scheduler：调度器通常负责url去重，或者保存url队列，PageProcessor解析出的url可以加入Scheduler队列，用于下一次的爬取。
Webmagic使用非常简单，实现PageProcessor 接口，即可利用Spider类启动爬虫任务了。
Spider.create(new GithubRepoPageProcessor()) //从"https://github.com/code4craft"开始抓 .addUrl("https://github.com/code4craft") //开启5个线程抓取 .thread(5) //启动爬虫 .run(); 下面重点解析一下Spider类的几个重要方法，包括锁的使用
1、addUrl
public Spider addUrl(String... urls) { for (String url : urls) { addRequest(new Request(url)); } signalNewUrl(); return this; }private void addRequest(Request request) { if (site.getDomain() == null && request != null && request.getUrl() != null) { site.setDomain(UrlUtils.getDomain(request.getUrl())); } scheduler.push(request, this); } scheduler.push(request, this)，把需要爬取的url加入到Scheduler队列。
2、initComponent
protected void initComponent() { if (downloader == null) { this.downloader = new HttpClientDownloader(); } if (pipelines.isEmpty()) { pipelines.add(new ConsolePipeline()); } downloader.setThread(threadNum); if (threadPool == null || threadPool.isShutdown()) { if (executorService != null && !executorService.isShutdown()) { threadPool = new CountableThreadPool(threadNum, executorService); } else { threadPool = new CountableThreadPool(threadNum); } } if (startRequests != null) { for (Request request : startRequests) { addRequest(request); } startRequests.clear(); } startTime = new Date(); } 初始化downloader、pipelines、threadPool线程池，这里有必要说明一下，webmagic默认down是HttpClientDownloader、默认pipeline是ConsolePipeline.
2、run
run方法是整个爬行运行的核心
public void run() { checkRunningStat(); initComponent(); logger.info("Spider {} started!",getUUID()); while (!Thread.currentThread().isInterrupted() && stat.get() == STAT_RUNNING) { final Request request = scheduler.poll(this); if (request == null) { if (threadPool.getThreadAlive() == 0 && exitWhenComplete) { break; } // wait until new url added waitNewUrl(); } else { threadPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { processRequest(request); onSuccess(request); } catch (Exception e) { onError(request); logger.error("process request " + request + " error", e); } finally { pageCount.incrementAndGet(); signalNewUrl(); } } }); } } stat.set(STAT_STOPPED); // release some resources if (destroyWhenExit) { close(); } logger.info("Spider {} closed! {} pages downloaded.", getUUID(), pageCount.get()); } （1）、任务结束时机
队列为空并且所有正在运行请求完成，且设置了exitWhenComplete为true，这时才会退出任务，这时候必须注意一点是，当页面请求过于慢，导致新解析的url来不及进队列，这时候任务退出导致爬取不完整。一般设置exitWhenComplete为false，但是有时候开启两个爬虫，必须等上一个爬虫完成，才运行下一个爬虫，这时候就会出问题了。实现这种场景，得改一下webmagic源码
（2）、等待新请求时间，默认是30s
private void waitNewUrl() { newUrlLock.lock(); try { //double check if (threadPool.getThreadAlive() == 0 && exitWhenComplete) { return; } newUrlCondition.await(emptySleepTime, TimeUnit.MILLISECONDS); } catch (InterruptedException e) { logger.warn("waitNewUrl - interrupted, error {}", e); } finally { newUrlLock.unlock(); } } （3）、若scheduler队列里有url，在把任务丢进线程池，页面download成功，则执行pageProcessor的process方法，如果有pipeline，则执行pipeline链里的process方法
private void onDownloadSuccess(Request request, Page page) { onSuccess(request); if (site.getAcceptStatCode().contains(page.getStatusCode())){ pageProcessor.process(page); extractAndAddRequests(page, spawnUrl); if (!page.getResultItems().isSkip()) { for (Pipeline pipeline : pipelines) { pipeline.process(page.getResultItems(), this); } } } sleep(site.getSleepTime()); return; } 有一点要注意，对于PageProcessor接口和Pipeline接口的实现，特别要注意线程安全的问题，切记不可对单例集合对象塞元素。
（4）、线程池CountableThreadPool的execute方法
public void execute(final Runnable runnable) { if (threadAlive.get() >= threadNum) { try { reentrantLock.lock(); while (threadAlive.get() >= threadNum) { try { condition.await(); } catch (InterruptedException e) { } } } finally { reentrantLock.unlock(); } } threadAlive.incrementAndGet(); executorService.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { runnable.run(); } finally { try { reentrantLock.lock(); threadAlive.decrementAndGet(); condition.signal(); } finally { reentrantLock.unlock(); } } } }); } 当任务数大于初始约定的线程数时，该任务就会处于等待状态，直到condition signal发生，并通知被阻塞的线程，这里有点要注意，await会释放与condition关联的锁，当await返回时，该线程肯定是重新获得了与condition关联的锁。
总体说来，Webmagic架构清晰，扩展容易，使用方便，是一款不错的爬虫框架。
快乐源于分享。
此博客乃作者原创， 转载请注明出处