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Python實(shí)現(xiàn)多線程抓取網(wǎng)頁(yè)功能實(shí)例詳解

 更新時(shí)間:2017年06月08日 09:55:25   作者:糖拌咸魚(yú)  
這篇文章主要介紹了Python實(shí)現(xiàn)多線程抓取網(wǎng)頁(yè)功能,結(jié)合具體實(shí)例形式詳細(xì)分析了Python多線程編程的相關(guān)操作技巧與注意事項(xiàng),并附帶demo實(shí)例給出了多線程抓取網(wǎng)頁(yè)的實(shí)現(xiàn)方法,需要的朋友可以參考下

本文實(shí)例講述了Python實(shí)現(xiàn)多線程抓取網(wǎng)頁(yè)功能。分享給大家供大家參考,具體如下:

最近,一直在做網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)相關(guān)的東西。 看了一下開(kāi)源C++寫(xiě)的larbin爬蟲(chóng),仔細(xì)閱讀了里面的設(shè)計(jì)思想和一些關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

1、larbin的URL去重用的很高效的bloom filter算法;
2、DNS處理,使用的adns異步的開(kāi)源組件;
3、對(duì)于url隊(duì)列的處理,則是用部分緩存到內(nèi)存,部分寫(xiě)入文件的策略。
4、larbin對(duì)文件的相關(guān)操作做了很多工作
5、在larbin里有連接池,通過(guò)創(chuàng)建套接字,向目標(biāo)站點(diǎn)發(fā)送HTTP協(xié)議中GET方法,獲取內(nèi)容,再解析header之類(lèi)的東西
6、大量描述字,通過(guò)poll方法進(jìn)行I/O復(fù)用,很高效
7、larbin可配置性很強(qiáng)
8、作者所使用的大量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是自己從最底層寫(xiě)起的,基本沒(méi)用STL之類(lèi)的東西
......

還有很多,以后有時(shí)間在好好寫(xiě)篇文章,總結(jié)下。

這兩天,用python寫(xiě)了個(gè)多線程下載頁(yè)面的程序,對(duì)于I/O密集的應(yīng)用而言,多線程顯然是個(gè)很好的解決方案。剛剛寫(xiě)過(guò)的線程池,也正好可以利用上了。其實(shí)用python爬取頁(yè)面非常簡(jiǎn)單,有個(gè)urllib2的模塊,使用起來(lái)很方便,基本兩三行代碼就可以搞定。雖然使用第三方模塊,可以很方便的解決問(wèn)題,但是對(duì)個(gè)人的技術(shù)積累而言沒(méi)有什么好處,因?yàn)殛P(guān)鍵的算法都是別人實(shí)現(xiàn)的,而不是你自己實(shí)現(xiàn)的,很多細(xì)節(jié)的東西,你根本就無(wú)法了解。 我們做技術(shù)的,不能一味的只是用別人寫(xiě)好的模塊或是api,要自己動(dòng)手實(shí)現(xiàn),才能讓自己學(xué)習(xí)得更多。

我決定從socket寫(xiě)起,也是去封裝GET協(xié)議,解析header,而且還可以把DNS的解析過(guò)程單獨(dú)處理,例如DNS緩存一下,所以這樣自己寫(xiě)的話,可控性更強(qiáng),更有利于擴(kuò)展。對(duì)于timeout的處理,我用的全局的5秒鐘的超時(shí)處理,對(duì)于重定位(301or302)的處理是,最多重定位3次,因?yàn)橹皽y(cè)試過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)很多站點(diǎn)的重定位又定位到自己,這樣就無(wú)限循環(huán)了,所以設(shè)置了上限。具體原理,比較簡(jiǎn)單,直接看代碼就好了。

自己寫(xiě)完之后,與urllib2進(jìn)行了下性能對(duì)比,自己寫(xiě)的效率還是比較高的,而且urllib2的錯(cuò)誤率稍高一些,不知道為什么。網(wǎng)上有人說(shuō)urllib2在多線程背景下有些小問(wèn)題,具體我也不是特別清楚。

先貼代碼:

fetchPage.py  使用Http協(xié)議的Get方法,進(jìn)行頁(yè)面下載,并存儲(chǔ)為文件

'''
Created on 2012-3-13
Get Page using GET method
Default using HTTP Protocol , http port 80
@author: xiaojay
'''
import socket
import statistics
import datetime
import threading
socket.setdefaulttimeout(statistics.timeout)
class Error404(Exception):
  '''Can not find the page.'''
  pass
class ErrorOther(Exception):
  '''Some other exception'''
  def __init__(self,code):
    #print 'Code :',code
    pass
class ErrorTryTooManyTimes(Exception):
  '''try too many times'''
  pass
def downPage(hostname ,filename , trytimes=0):
  try :
    #To avoid too many tries .Try times can not be more than max_try_times
    if trytimes >= statistics.max_try_times :
      raise ErrorTryTooManyTimes
  except ErrorTryTooManyTimes :
    return statistics.RESULTTRYTOOMANY,hostname+filename
  try:
    s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    #DNS cache
    if statistics.DNSCache.has_key(hostname):
      addr = statistics.DNSCache[hostname]
    else:
      addr = socket.gethostbyname(hostname)
      statistics.DNSCache[hostname] = addr
    #connect to http server ,default port 80
    s.connect((addr,80))
    msg = 'GET '+filename+' HTTP/1.0\r\n'
    msg += 'Host: '+hostname+'\r\n'
    msg += 'User-Agent:xiaojay\r\n\r\n'
    code = ''
    f = None
    s.sendall(msg)
    first = True
    while True:
      msg = s.recv(40960)
      if not len(msg):
        if f!=None:
          f.flush()
          f.close()
        break
      # Head information must be in the first recv buffer
      if first:
        first = False
        headpos = msg.index("\r\n\r\n")
        code,other = dealwithHead(msg[:headpos])
        if code=='200':
          #statistics.fetched_url += 1
          f = open('pages/'+str(abs(hash(hostname+filename))),'w')
          f.writelines(msg[headpos+4:])
        elif code=='301' or code=='302':
          #if code is 301 or 302 , try down again using redirect location
          if other.startswith("http") :
            hname, fname = parse(other)
            downPage(hname,fname,trytimes+1)#try again
          else :
            downPage(hostname,other,trytimes+1)
        elif code=='404':
          raise Error404
        else :
          raise ErrorOther(code)
      else:
        if f!=None :f.writelines(msg)
    s.shutdown(socket.SHUT_RDWR)
    s.close()
    return statistics.RESULTFETCHED,hostname+filename
  except Error404 :
    return statistics.RESULTCANNOTFIND,hostname+filename
  except ErrorOther:
    return statistics.RESULTOTHER,hostname+filename
  except socket.timeout:
    return statistics.RESULTTIMEOUT,hostname+filename
  except Exception, e:
    return statistics.RESULTOTHER,hostname+filename
def dealwithHead(head):
  '''deal with HTTP HEAD'''
  lines = head.splitlines()
  fstline = lines[0]
  code =fstline.split()[1]
  if code == '404' : return (code,None)
  if code == '200' : return (code,None)
  if code == '301' or code == '302' :
    for line in lines[1:]:
      p = line.index(':')
      key = line[:p]
      if key=='Location' :
        return (code,line[p+2:])
  return (code,None)
def parse(url):
  '''Parse a url to hostname+filename'''
  try:
    u = url.strip().strip('\n').strip('\r').strip('\t')
    if u.startswith('http://') :
      u = u[7:]
    elif u.startswith('https://'):
      u = u[8:]
    if u.find(':80')>0 :
      p = u.index(':80')
      p2 = p + 3
    else:
      if u.find('/')>0:
        p = u.index('/')
        p2 = p
      else:
        p = len(u)
        p2 = -1
    hostname = u[:p]
    if p2>0 :
      filename = u[p2:]
    else : filename = '/'
    return hostname, filename
  except Exception ,e:
    print "Parse wrong : " , url
    print e
def PrintDNSCache():
  '''print DNS dict'''
  n = 1
  for hostname in statistics.DNSCache.keys():
    print n,'\t',hostname, '\t',statistics.DNSCache[hostname]
    n+=1
def dealwithResult(res,url):
  '''Deal with the result of downPage'''
  statistics.total_url+=1
  if res==statistics.RESULTFETCHED :
    statistics.fetched_url+=1
    print statistics.total_url , '\t fetched :', url
  if res==statistics.RESULTCANNOTFIND :
    statistics.failed_url+=1
    print "Error 404 at : ", url
  if res==statistics.RESULTOTHER :
    statistics.other_url +=1
    print "Error Undefined at : ", url
  if res==statistics.RESULTTIMEOUT :
    statistics.timeout_url +=1
    print "Timeout ",url
  if res==statistics.RESULTTRYTOOMANY:
    statistics.trytoomany_url+=1
    print e ,"Try too many times at", url
if __name__=='__main__':
  print 'Get Page using GET method'

下面,我將利用上一篇的線程池作為輔助,實(shí)現(xiàn)多線程下的并行爬取,并用上面自己寫(xiě)的下載頁(yè)面的方法和urllib2進(jìn)行一下性能對(duì)比。

'''
Created on 2012-3-16
@author: xiaojay
'''
import fetchPage
import threadpool
import datetime
import statistics
import urllib2
'''one thread'''
def usingOneThread(limit):
  urlset = open("input.txt","r")
  start = datetime.datetime.now()
  for u in urlset:
    if limit <= 0 : break
    limit-=1
    hostname , filename = parse(u)
    res= fetchPage.downPage(hostname,filename,0)
    fetchPage.dealwithResult(res)
  end = datetime.datetime.now()
  print "Start at :\t" , start
  print "End at :\t" , end
  print "Total Cost :\t" , end - start
  print 'Total fetched :', statistics.fetched_url
'''threadpoll and GET method'''
def callbackfunc(request,result):
  fetchPage.dealwithResult(result[0],result[1])
def usingThreadpool(limit,num_thread):
  urlset = open("input.txt","r")
  start = datetime.datetime.now()
  main = threadpool.ThreadPool(num_thread)
  for url in urlset :
    try :
      hostname , filename = fetchPage.parse(url)
      req = threadpool.WorkRequest(fetchPage.downPage,args=[hostname,filename],kwds={},callback=callbackfunc)
      main.putRequest(req)
    except Exception:
      print Exception.message
  while True:
    try:
      main.poll()
      if statistics.total_url >= limit : break
    except threadpool.NoResultsPending:
      print "no pending results"
      break
    except Exception ,e:
      print e
  end = datetime.datetime.now()
  print "Start at :\t" , start
  print "End at :\t" , end
  print "Total Cost :\t" , end - start
  print 'Total url :',statistics.total_url
  print 'Total fetched :', statistics.fetched_url
  print 'Lost url :', statistics.total_url - statistics.fetched_url
  print 'Error 404 :' ,statistics.failed_url
  print 'Error timeout :',statistics.timeout_url
  print 'Error Try too many times ' ,statistics.trytoomany_url
  print 'Error Other faults ',statistics.other_url
  main.stop()
'''threadpool and urllib2 '''
def downPageUsingUrlib2(url):
  try:
    req = urllib2.Request(url)
    fd = urllib2.urlopen(req)
    f = open("pages3/"+str(abs(hash(url))),'w')
    f.write(fd.read())
    f.flush()
    f.close()
    return url ,'success'
  except Exception:
    return url , None
def writeFile(request,result):
  statistics.total_url += 1
  if result[1]!=None :
    statistics.fetched_url += 1
    print statistics.total_url,'\tfetched :', result[0],
  else:
    statistics.failed_url += 1
    print statistics.total_url,'\tLost :',result[0],
def usingThreadpoolUrllib2(limit,num_thread):
  urlset = open("input.txt","r")
  start = datetime.datetime.now()
  main = threadpool.ThreadPool(num_thread)
  for url in urlset :
    try :
      req = threadpool.WorkRequest(downPageUsingUrlib2,args=[url],kwds={},callback=writeFile)
      main.putRequest(req)
    except Exception ,e:
      print e
  while True:
    try:
      main.poll()
      if statistics.total_url >= limit : break
    except threadpool.NoResultsPending:
      print "no pending results"
      break
    except Exception ,e:
      print e
  end = datetime.datetime.now()
  print "Start at :\t" , start
  print "End at :\t" , end
  print "Total Cost :\t" , end - start
  print 'Total url :',statistics.total_url
  print 'Total fetched :', statistics.fetched_url
  print 'Lost url :', statistics.total_url - statistics.fetched_url
  main.stop()
if __name__ =='__main__':
  '''too slow'''
  #usingOneThread(100)
  '''use Get method'''
  #usingThreadpool(3000,50)
  '''use urllib2'''
  usingThreadpoolUrllib2(3000,50)

實(shí)驗(yàn)分析:

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):larbin抓取下來(lái)的3000條url,經(jīng)過(guò)Mercator隊(duì)列模型(我用c++實(shí)現(xiàn)的,以后有機(jī)會(huì)發(fā)個(gè)blog)處理后的url集合,具有隨機(jī)和代表性。使用50個(gè)線程的線程池。
實(shí)驗(yàn)環(huán)境:ubuntu10.04,網(wǎng)絡(luò)較好,python2.6
存儲(chǔ):小文件,每個(gè)頁(yè)面,一個(gè)文件進(jìn)行存儲(chǔ)
PS:由于學(xué)校上網(wǎng)是按流量收費(fèi)的,做網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng),灰常費(fèi)流量啊?。?!過(guò)幾天,可能會(huì)做個(gè)大規(guī)模url下載的實(shí)驗(yàn),用個(gè)幾十萬(wàn)的url試試。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

使用urllib2 ,usingThreadpoolUrllib2(3000,50)

Start at :    2012-03-16 22:18:20.956054
End at :    2012-03-16 22:22:15.203018
Total Cost :    0:03:54.246964
Total url : 3001
Total fetched : 2442
Lost url : 559

下載頁(yè)面的物理存儲(chǔ)大小:84088kb

使用自己的getPageUsingGet ,usingThreadpool(3000,50)

Start at :    2012-03-16 22:23:40.206730
End at :    2012-03-16 22:26:26.843563
Total Cost :    0:02:46.636833
Total url : 3002
Total fetched : 2484
Lost url : 518
Error 404 : 94
Error timeout : 312
Error Try too many times  0
Error Other faults  112

下載頁(yè)面的物理存儲(chǔ)大?。?7168kb

小結(jié): 自己寫(xiě)的下載頁(yè)面程序,效率還是很不錯(cuò)的,而且丟失的頁(yè)面也較少。但其實(shí)自己考慮一下,還是有很多地方可以?xún)?yōu)化的,比如文件過(guò)于分散,過(guò)多的小文件創(chuàng)建和釋放定會(huì)產(chǎn)生不小的性能開(kāi)銷(xiāo),而且程序里用的是hash命名,也會(huì)產(chǎn)生很多的計(jì)算,如果有好的策略,其實(shí)這些開(kāi)銷(xiāo)都是可以省略的。另外DNS,也可以不使用python自帶的DNS解析,因?yàn)槟J(rèn)的DNS解析都是同步的操作,而DNS解析一般比較耗時(shí),可以采取多線程的異步的方式進(jìn)行,再加以適當(dāng)?shù)腄NS緩存很大程度上可以提高效率。不僅如此,在實(shí)際的頁(yè)面抓取過(guò)程中,會(huì)有大量的url ,不可能一次性把它們存入內(nèi)存,而應(yīng)該按照一定的策略或是算法進(jìn)行合理的分配。 總之,采集頁(yè)面要做的東西以及可以?xún)?yōu)化的東西,還有很多很多。

附:demo源碼點(diǎn)擊此處本站下載

更多關(guān)于Python相關(guān)內(nèi)容感興趣的讀者可查看本站專(zhuān)題:《Python進(jìn)程與線程操作技巧總結(jié)》、《Python Socket編程技巧總結(jié)》、《Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法教程》、《Python函數(shù)使用技巧總結(jié)》、《Python字符串操作技巧匯總》、《Python入門(mén)與進(jìn)階經(jīng)典教程》及《Python文件與目錄操作技巧匯總

希望本文所述對(duì)大家Python程序設(shè)計(jì)有所幫助。

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