[转] [Java] 知乎下巴第5集：使用HttpClient工具包和宽度爬虫

原文地址:http://blog.csdn.net/pleasecallmewhy/article/details/18010015

下载地址：https://code.csdn.net/wxg694175346/zhihudown

 

说到爬虫，使用Java本身自带的URLConnection可以实现一些基本的抓取页面的功能，但是对于一些比较高级的功能，比如重定向的处理，HTML标记的去除，仅仅使用URLConnection还是不够的。

在这里我们可以使用HttpClient这个第三方jar包，下载地址点击这里。

接下来我们使用HttpClient简单的写一个爬去百度的Demo：

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import org.apache.commons.httpclient.HttpClient;
import org.apache.commons.httpclient.HttpStatus;
import org.apache.commons.httpclient.methods.GetMethod;

/**
 *
 * @author CallMeWhy
 *
 */
public class Spider {
    private static HttpClient httpClient = new HttpClient();

    /**
     * @param path
     *            目标网页的链接
     * @return 返回布尔值，表示是否正常下载目标页面
     * @throws Exception
     *             读取网页流或写入本地文件流的IO异常
     */
    public static boolean downloadPage(String path) throws Exception {
        // 定义输入输出流
        InputStream input = null;
        OutputStream output = null;
        // 得到 post 方法
        GetMethod getMethod = new GetMethod(path);
        // 执行，返回状态码
        int statusCode = httpClient.executeMethod(getMethod);
        // 针对状态码进行处理
        // 简单起见，只处理返回值为 200 的状态码
        if (statusCode == HttpStatus.SC_OK) {
            input = getMethod.getResponseBodyAsStream();
            // 通过对URL的得到文件名
            String filename = path.substring(path.lastIndexOf('/') + 1)
                    + ".html";
            // 获得文件输出流
            output = new FileOutputStream(filename);
            // 输出到文件
            int tempByte = -1;
            while ((tempByte = input.read()) > 0) {
                output.write(tempByte);
            }
            // 关闭输入流
            if (input != null) {
                input.close();
            }
            // 关闭输出流
            if (output != null) {
                output.close();
            }
            return true;
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 抓取百度首页，输出
            Spider.downloadPage("http://www.baidu.com");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

但是这样基本的爬虫是不能满足各色各样的爬虫需求的。

 

先来介绍宽度优先爬虫。

宽度优先相信大家都不陌生，简单说来可以这样理解宽度优先爬虫。

我们把互联网看作一张超级大的有向图，每一个网页上的链接都是一个有向边，每一个文件或没有链接的纯页面则是图中的终点：

 

宽度优先爬虫就是这样一个爬虫，爬走在这个有向图上，从根节点开始一层一层往外爬取新的节点的数据。

宽度遍历算法如下所示：

(1) 顶点 V 入队列。
(2) 当队列非空时继续执行，否则算法为空。
(3) 出队列，获得队头节点 V，访问顶点 V 并标记 V 已经被访问。
(4) 查找顶点 V 的第一个邻接顶点 col。
(5) 若 V 的邻接顶点 col 未被访问过，则 col 进队列。
(6) 继续查找 V 的其他邻接顶点 col，转到步骤(5)，若 V 的所有邻接顶点都已经被访问过，则转到步骤(2)。

 

按照宽度遍历算法，上图的遍历顺序为：A->B->C->D->E->F->H->G->I，这样一层一层的遍历下去。

而宽度优先爬虫其实爬取的是一系列的种子节点，和图的遍历基本相同。

我们可以把需要爬取页面的URL都放在一个TODO表中，将已经访问的页面放在一个Visited表中：

则宽度优先爬虫的基本流程如下：

(1) 把解析出的链接和 Visited 表中的链接进行比较，若 Visited 表中不存在此链接， 表示其未被访问过。
(2) 把链接放入 TODO 表中。
(3) 处理完毕后，从 TODO 表中取得一条链接，直接放入 Visited 表中。
(4) 针对这个链接所表示的网页，继续上述过程。如此循环往复。

 

下面我们就来一步一步制作一个宽度优先的爬虫。

首先，对于先设计一个数据结构用来存储TODO表， 考虑到需要先进先出所以采用队列，自定义一个Quere类：

import java.util.LinkedList;

/**
 * 自定义队列类 保存TODO表
 */
public class Queue {

    /**
     * 定义一个队列，使用LinkedList实现
     */
    private LinkedList<Object> queue = new LinkedList<Object>(); // 入队列

    /**
     * 将t加入到队列中
     */
    public void enQueue(Object t) {
        queue.addLast(t);
    }

    /**
     * 移除队列中的第一项并将其返回
     */
    public Object deQueue() {
        return queue.removeFirst();
    }

    /**
     * 返回队列是否为空
     */
    public boolean isQueueEmpty() {
        return queue.isEmpty();
    }

    /**
     * 判断并返回队列是否包含t
     */
    public boolean contians(Object t) {
        return queue.contains(t);
    }

    /**
     * 判断并返回队列是否为空
     */
    public boolean empty() {
        return queue.isEmpty();
    }

}

 

还需要一个数据结构来记录已经访问过的 URL，即Visited表。

考虑到这个表的作用，每当要访问一个 URL 的时候，首先在这个数据结构中进行查找，如果当前的 URL 已经存在，则丢弃这个URL任务。

这个数据结构需要不重复并且能快速查找，所以选择HashSet来存储。

综上，我们另建一个SpiderQueue类来保存Visited表和TODO表：

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

/**
 * 自定义类 保存Visited表和unVisited表
 */
public class SpiderQueue {

    /**
     * 已访问的url集合，即Visited表
     */
    private static Set<Object> visitedUrl = new HashSet<>();

    /**
     * 添加到访问过的 URL 队列中
     */
    public static void addVisitedUrl(String url) {
        visitedUrl.add(url);
    }

    /**
     * 移除访问过的 URL
     */
    public static void removeVisitedUrl(String url) {
        visitedUrl.remove(url);
    }

    /**
     * 获得已经访问的 URL 数目
     */
    public static int getVisitedUrlNum() {
        return visitedUrl.size();
    }

    /**
     * 待访问的url集合，即unVisited表
     */
    private static Queue unVisitedUrl = new Queue();

    /**
     * 获得UnVisited队列
     */
    public static Queue getUnVisitedUrl() {
        return unVisitedUrl;
    }

    /**
     * 未访问的unVisitedUrl出队列
     */
    public static Object unVisitedUrlDeQueue() {
        return unVisitedUrl.deQueue();
    }

    /**
     * 保证添加url到unVisitedUrl的时候每个 URL只被访问一次
     */
    public static void addUnvisitedUrl(String url) {
        if (url != null && !url.trim().equals("") && !visitedUrl.contains(url)
                && !unVisitedUrl.contians(url))
            unVisitedUrl.enQueue(url);
    }

    /**
     * 判断未访问的 URL队列中是否为空
     */
    public static boolean unVisitedUrlsEmpty() {
        return unVisitedUrl.empty();
    }
}

上面是一些自定义类的封装，接下来就是一个定义一个用来下载网页的工具类，我们将其定义为DownTool类：

package controller;

import java.io.*;
import org.apache.commons.httpclient.*;
import org.apache.commons.httpclient.methods.*;
import org.apache.commons.httpclient.params.*;

public class DownTool {
    /**
     * 根据 URL 和网页类型生成需要保存的网页的文件名，去除 URL 中的非文件名字符
     */
    private String getFileNameByUrl(String url, String contentType) {
        // 移除 "http://" 这七个字符
        url = url.substring(7);
        // 确认抓取到的页面为 text/html 类型
        if (contentType.indexOf("html") != -1) {
            // 把所有的url中的特殊符号转化成下划线
            url = url.replaceAll("[\?/:*|<>"]", "_") + ".html";
        } else {
            url = url.replaceAll("[\?/:*|<>"]", "_") + "."
                    + contentType.substring(contentType.lastIndexOf("/") + 1);
        }
        return url;
    }

    /**
     * 保存网页字节数组到本地文件，filePath 为要保存的文件的相对地址
     */
    private void saveToLocal(byte[] data, String filePath) {
        try {
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(new FileOutputStream(
                    new File(filePath)));
            for (int i = 0; i < data.length; i++)
                out.write(data[i]);
            out.flush();
            out.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 下载 URL 指向的网页
    public String downloadFile(String url) {
        String filePath = null;
        // 1.生成 HttpClinet对象并设置参数
        HttpClient httpClient = new HttpClient();
        // 设置 HTTP连接超时 5s
        httpClient.getHttpConnectionManager().getParams()
                .setConnectionTimeout(5000);
        // 2.生成 GetMethod对象并设置参数
        GetMethod getMethod = new GetMethod(url);
        // 设置 get请求超时 5s
        getMethod.getParams().setParameter(HttpMethodParams.SO_TIMEOUT, 5000);
        // 设置请求重试处理
        getMethod.getParams().setParameter(HttpMethodParams.RETRY_HANDLER,
                new DefaultHttpMethodRetryHandler());
        // 3.执行GET请求
        try {
            int statusCode = httpClient.executeMethod(getMethod);
            // 判断访问的状态码
            if (statusCode != HttpStatus.SC_OK) {
                System.err.println("Method failed: "
                        + getMethod.getStatusLine());
                filePath = null;
            }
            // 4.处理 HTTP 响应内容
            byte[] responseBody = getMethod.getResponseBody();// 读取为字节数组
            // 根据网页 url 生成保存时的文件名
            filePath = "temp\"
                    + getFileNameByUrl(url,
                            getMethod.getResponseHeader("Content-Type")
                                    .getValue());
            saveToLocal(responseBody, filePath);
        } catch (HttpException e) {
            // 发生致命的异常，可能是协议不对或者返回的内容有问题
            System.out.println("请检查你的http地址是否正确");
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            // 发生网络异常
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 释放连接
            getMethod.releaseConnection();
        }
        return filePath;
    }
}

在这里我们需要一个HtmlParserTool类来处理Html标记：

package controller;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import org.htmlparser.Node;
import org.htmlparser.NodeFilter;
import org.htmlparser.Parser;
import org.htmlparser.filters.NodeClassFilter;
import org.htmlparser.filters.OrFilter;
import org.htmlparser.tags.LinkTag;
import org.htmlparser.util.NodeList;
import org.htmlparser.util.ParserException;

import model.LinkFilter;

public class HtmlParserTool {
    // 获取一个网站上的链接，filter 用来过滤链接
    public static Set<String> extracLinks(String url, LinkFilter filter) {
        Set<String> links = new HashSet<String>();
        try {
            Parser parser = new Parser(url);
            parser.setEncoding("gb2312");

            // 过滤 <frame >标签的 filter，用来提取 frame 标签里的 src 属性
            NodeFilter frameFilter = new NodeFilter() {
                private static final long serialVersionUID = 1L;

                @Override
                public boolean accept(Node node) {
                    if (node.getText().startsWith("frame src=")) {
                        return true;
                    } else {
                        return false;
                    }
                }
            };
            // OrFilter 来设置过滤 <a> 标签和 <frame> 标签
            OrFilter linkFilter = new OrFilter(new NodeClassFilter(
                    LinkTag.class), frameFilter);
            // 得到所有经过过滤的标签
            NodeList list = parser.extractAllNodesThatMatch(linkFilter);
            for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
                Node tag = list.elementAt(i);
                if (tag instanceof LinkTag)// <a> 标签
                {
                    LinkTag link = (LinkTag) tag;
                    String linkUrl = link.getLink();// URL
                    if (filter.accept(linkUrl))
                        links.add(linkUrl);
                } else// <frame> 标签
                {
                    // 提取 frame 里 src 属性的链接， 如 <frame src="test.html"/>
                    String frame = tag.getText();
                    int start = frame.indexOf("src=");
                    frame = frame.substring(start);
                    int end = frame.indexOf(" ");
                    if (end == -1)
                        end = frame.indexOf(">");
                    String frameUrl = frame.substring(5, end - 1);
                    if (filter.accept(frameUrl))
                        links.add(frameUrl);
                }
            }
        } catch (ParserException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return links;
    }
}

最后我们来写个爬虫类调用前面的封装类和函数：

package controller;
import java.util.Set;

import model.LinkFilter;
import model.SpiderQueue;

public class BfsSpider {
    /**
     * 使用种子初始化URL队列
     */
    private void initCrawlerWithSeeds(String[] seeds) {
        for (int i = 0; i < seeds.length; i++)
            SpiderQueue.addUnvisitedUrl(seeds[i]);
    }

    // 定义过滤器，提取以 http://www.xxxx.com开头的链接
    public void crawling(String[] seeds) {
        LinkFilter filter = new LinkFilter() {
            public boolean accept(String url) {
                if (url.startsWith("http://www.baidu.com"))
                    return true;
                else
                    return false;
            }
        };
        // 初始化 URL 队列
        initCrawlerWithSeeds(seeds);
        // 循环条件：待抓取的链接不空且抓取的网页不多于 1000
        while (!SpiderQueue.unVisitedUrlsEmpty()
                && SpiderQueue.getVisitedUrlNum() <= 1000) {
            // 队头 URL 出队列
            String visitUrl = (String) SpiderQueue.unVisitedUrlDeQueue();
            if (visitUrl == null)
                continue;
            DownTool downLoader = new DownTool();
            // 下载网页
            downLoader.downloadFile(visitUrl);
            // 该 URL 放入已访问的 URL 中
            SpiderQueue.addVisitedUrl(visitUrl);
            // 提取出下载网页中的 URL
            Set<String> links = HtmlParserTool.extracLinks(visitUrl, filter);
            // 新的未访问的 URL 入队
            for (String link : links) {
                SpiderQueue.addUnvisitedUrl(link);
            }
        }
    }

    // main 方法入口
    public static void main(String[] args) {
        BfsSpider crawler = new BfsSpider();
        crawler.crawling(new String[] { "http://www.baidu.com" });
    }
}

运行可以看到，爬虫已经把百度网页下所有的页面都抓取出来了：