Python實現(xiàn)多線程抓取網頁功能實例詳解
本文實例講述了Python實現(xiàn)多線程抓取網頁功能。分享給大家供大家參考，具體如下：
最近，一直在做網絡爬蟲相關的東西。 看了一下開源C++寫的larbin爬蟲，仔細閱讀了里面的設計思想和一些關鍵技術的實現(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異步的開源組件；
3、對于url隊列的處理，則是用部分緩存到內存，部分寫入文件的策略。
4、larbin對文件的相關操作做了很多工作
5、在larbin里有連接池，通過創(chuàng)建套接字，向目標站點發(fā)送HTTP協(xié)議中GET方法，獲取內容，再解析header之類的東西
6、大量描述字，通過poll方法進行I/O復用，很高效
7、larbin可配置性很強
8、作者所使用的大量數(shù)據(jù)結構都是自己從最底層寫起的，基本沒用STL之類的東西
......
還有很多，以后有時間在好好寫篇文章，總結下。
這兩天，用python寫了個多線程下載頁面的程序，對于I/O密集的應用而言，多線程顯然是個很好的解決方案。剛剛寫過的線程池，也正好可以利用上了。其實用python爬取頁面非常簡單，有個urllib2的模塊，使用起來很方便，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題，但是對個人的技術積累而言沒有什么好處，因為關鍵的算法都是別人實現(xiàn)的，而不是你自己實現(xiàn)的，很多細節(jié)的東西，你根本就無法了解。 我們做技術的，不能一味的只是用別人寫好的模塊或是api，要自己動手實現(xiàn)，才能讓自己學習得更多。
我決定從socket寫起，也是去封裝GET協(xié)議，解析header，而且還可以把DNS的解析過程單獨處理，例如DNS緩存一下，所以這樣自己寫的話，可控性更強，更有利于擴展。對于timeout的處理，我用的全局的5秒鐘的超時處理，對于重定位（301or302）的處理是，最多重定位3次，因為之前測試過程中，發(fā)現(xiàn)很多站點的重定位又定位到自己，這樣就無限循環(huán)了，所以設置了上限。具體原理，比較簡單，直接看代碼就好了。
自己寫完之后，與urllib2進行了下性能對比，自己寫的效率還是比較高的，而且urllib2的錯誤率稍高一些，不知道為什么。網上有人說urllib2在多線程背景下有些小問題，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，進行頁面下載，并存儲為文件
'''
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，實現(xiàn)多線程下的并行爬取，并用上面自己寫的下載頁面的方法和urllib2進行一下性能對比。
'''
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)
實驗分析：
實驗數(shù)據(jù)：larbin抓取下來的3000條url，經過Mercator隊列模型（我用c++實現(xiàn)的，以后有機會發(fā)個blog）處理后的url集合，具有隨機和代表性。使用50個線程的線程池。
實驗環(huán)境：ubuntu10.04，網絡較好，python2.6
存儲：小文件，每個頁面，一個文件進行存儲
PS：由于學校上網是按流量收費的，做網絡爬蟲，灰常費流量?。。?！過幾天，可能會做個大規(guī)模url下載的實驗，用個幾十萬的url試試。
實驗結果：
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
下載頁面的物理存儲大小：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
下載頁面的物理存儲大?。?7168kb
小結： 自己寫的下載頁面程序，效率還是很不錯的，而且丟失的頁面也較少。但其實自己考慮一下，還是有很多地方可以優(yōu)化的，比如文件過于分散，過多的小文件創(chuàng)建和釋放定會產生不小的性能開銷，而且程序里用的是hash命名，也會產生很多的計算，如果有好的策略，其實這些開銷都是可以省略的。另外DNS，也可以不使用python自帶的DNS解析，因為默認的DNS解析都是同步的操作，而DNS解析一般比較耗時，可以采取多線程的異步的方式進行，再加以適當?shù)腄NS緩存很大程度上可以提高效率。不僅如此，在實際的頁面抓取過程中，會有大量的url ，不可能一次性把它們存入內存，而應該按照一定的策略或是算法進行合理的分配。 總之，采集頁面要做的東西以及可以優(yōu)化的東西，還有很多很多。
附：demo源碼點擊此處本站下載。
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希望本文所述對大家Python程序設計有所幫助。
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