Puppeteer: 更友好的 Headless Chrome Node API

很早很早之前，前端就有了对 headless 浏览器的需求，最多的应用场景有两个

1. UI 自动化测试：摆脱手工浏览点击页面确认功能模式
2. 爬虫：解决页面内容异步加载等问题

也就有了很多杰出的实现，前端经常使用的莫过于 PhantomJS 和 selenium-webdriver，但两个库有一个共性——难用！环境安装复杂，API 调用不友好，1027 年 Chrome 团队连续放了两个大招 Headless Chrome 和对应的 NodeJS API Puppeteer，直接让 PhantomJS 和 Selenium IDE for Firefox 作者悬宣布没必要继续维护其产品

Puppeteer

如同其 github 项目介绍：Puppeteer 是一个通过 DevTools Protocol 控制 headless chrome 的 high-level Node 库，也可以通过设置使用 非 headless Chrome

我们手工可以在浏览器上做的事情 Puppeteer 都能胜任

1. 生成网页截图或者 PDF
2. 爬取大量异步渲染内容的网页，基本就是人肉爬虫
3. 模拟键盘输入、表单自动提交、UI 自动化测试

官方提供了一个 playground，可以快速体验一下。关于其具体使用不在赘述，官网的 demo 足矣让完全不了解的同学入门

const puppeteer = require('puppeteer');

(async () => {
  const browser = await puppeteer.launch();
  const page = await browser.newPage();
  await page.goto('https://example.com');
  await page.screenshot({path: 'example.png'});

  await browser.close();
})();

实现网页截图就这么简单，自己也实现了一个简单的爬取百度图片的搜索结果的 demo，代码不过 40 行，用过 selenium-webdriver 的同学看了会流泪，接下来介绍几个好玩的特性

哲学

虽然 Puppeteer API 足够简单，但如果是从 webdriver 流转过来的同学会很不适应，主要是在 webdirver 中我们操作网页更多的是从程序的视角，而在 Puppeteer 中网页浏览者的视角。举个简单的例子，我们希望对一个表单的 input 做输入

webdriver 流程

1. 通过选择器找到页面 input 元素
2. 给元素设置值

    const input = await driver.findElement(By.id('kw'));
    await input.sendKeys('test');

Puppeteer 流程

1. 光标应该 focus 到元素上
2. 键盘点击输入

await page.focus('#kw');
await page.keyboard.sendCharacter('test');

在使用中可以多感受一下区别，会发现 Puppeteer 的使用会自然很多

async/await

看官方的例子就可以看出来，几乎所有的操作都是异步的，如果坚持使用回调或者 Promise.then 写出来的代码会非常丑陋且难读，Puppeteer 官方推荐的也是使用高版本 Node 用 async/await 语法

const puppeteer = require('puppeteer');

(async () => {
  const browser = await puppeteer.launch();
  const page = await browser.newPage();
  await page.goto('https://news.ycombinator.com', {waitUntil: 'networkidle'});
  await page.pdf({path: 'hn.pdf', format: 'A4'});

  await browser.close();
})();

查找元素

这是 UI 自动化测试最常用的功能了，Puppeteer 的处理也相当简单

1. page.$(selector)
2. page.$$(selector)

这两个函数分别会在页面内执行 document.querySelector 和 document.querySelectorAll，但返回值却不是 DOM 对象，如同 jQuery 的选择器，返回的是经过自己包装的 Promise<ElementHandle>，ElementHandle 帮我们封装了常用的 click 、boundingBox 等方法

获取 DOM 属性

我们写爬虫爬取页面图片列表，感觉可以通过 page.$$(selector) 获取到页面的元素列表，然后再去转成 DOM 对象，获取 src，然后并不行，想做对获取元素对应 DOM 属性的获取，需要用专门的 API

1. page.$eval(selector, pageFunction[, ...args])
2. page.$$eval(selector, pageFunction[, ...args])

大概用法

const searchValue = await page.$eval('#search', el => el.value);
const preloadHref = await page.$eval('link[rel=preload]', el => el.href);
const html = await page.$eval('.main-container', e => e.outerHTML);

const divsCounts = await page.$$eval('div', divs => divs.length);

值得注意的是如果 pageFunction 返回的是 Promise，那么 page.$eval 会等待方法 resolve

evaluate

如果我们有一些及其个性的需求，无法通过 page.$() 或者 page.$eval() 实现，可以用大招——evaluate，有几个相关的 API

1. page.evaluate(pageFunction, …args)
2. page.evaluateHandle(pageFunction, …args):
3. page.evaluateOnNewDocument(pageFunction, ...args)

这几个函数非常类似，都是可以在页面环境执行我们舒心的 JavaScript，区别主要在执行环境和返回值上

前两个函数都是在当前页面环境内执行，的主要区别在返回值上，第一个返回一个 Serializable 的 Promise，第二个返回值是前面提到的 ElementHandle 对象父类型 JSHandle 的 Promise

const result = await page.evaluate(() => {
  return Promise.resolve(8 * 7);
});
console.log(result); // prints "56"

const aWindowHandle = await page.evaluateHandle(() => Promise.resolve(window));
aWindowHandle; // Handle for the window object. 相当于把返回对象做了一层包裹

page.evaluateOnNewDocument(pageFunction, ...args) 是在 browser 环境中执行，执行时机是文档被创建完成但是 script 没有执行阶段，经常用于修改 JavaScript 环境

注册函数

page.exposeFunction(name, puppeteerFunction) 用于在 window 对象注册一个函数，我们可以添加一个 window.readfile 函数

const puppeteer = require('puppeteer');
const fs = require('fs');

puppeteer.launch().then(async browser => {
  const page = await browser.newPage();
  page.on('console', msg => console.log(msg.text));
  
  // 注册 window.readfile
  await page.exposeFunction('readfile', async filePath => {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      fs.readFile(filePath, 'utf8', (err, text) => {
        if (err)
          reject(err);
        else
          resolve(text);
      });
    });
  });
  
  await page.evaluate(async () => {
    // use window.readfile to read contents of a file
    const content = await window.readfile('/etc/hosts');
    console.log(content);
  });
  await browser.close();
});

修改终端

Puppeteer 提供了几个有用的方法让我们可以修改设备信息

1. page.setViewport(viewport)
2. page.setUserAgent(userAgent)

await page.setViewport({
   1920,
  height: 1080
});

await page.setUserAgent('Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_12_6) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/61.0.3163.100 Safari/537.36');

page.emulateMedia(mediaType)：可以用来修改页面访问的媒体类型，但仅仅支持

1. screen
2. print
3. null：禁用 media emulation

page.emulate(options)：前面介绍的几个函数相当于这个函数的快捷方式，这个函数可以设置多个内容

1. viewport
   1. width
   2. height
   3. deviceScaleFactor
   4. isMobile
   5. hasTouch
   6. isLandscape
2. userAgent

puppeteer/DeviceDescriptors 还给我们提供了几个大礼包

const puppeteer = require('puppeteer');
const devices = require('puppeteer/DeviceDescriptors');
const iPhone = devices['iPhone 6'];

puppeteer.launch().then(async browser => {
  const page = await browser.newPage();
  await page.emulate(iPhone);
  await page.goto('https://www.google.com');
  // other actions...
  await browser.close();
});

键盘

1. keyboard.down
2. keyboard.up
3. keyboard.press
4. keyboard.type
5. keyboard.sendCharacter

// 直接输入、按键
page.keyboard.type('Hello World!');
page.keyboard.press('ArrowLeft');

// 按住不放
page.keyboard.down('Shift');
for (let i = 0; i < ' World'.length; i++)
  page.keyboard.press('ArrowLeft');
page.keyboard.up('Shift');

page.keyboard.press('Backspace');
page.keyboard.sendCharacter('嗨');

鼠标 & 屏幕

1. mouse.click(x, y, [options]): options 可以设置
   1. button
   2. clickCount
2. mouse.move(x, y, [options]): options 可以设置
   1. steps
3. mouse.down([options])
4. mouse.up([options])
5. touchscreen.tap(x, y)

页面跳转控制

这几个 API 比较简单，不在展开介绍

1. page.goto(url, options)
2. page.goback(options)
3. page.goForward(options)

事件

Puppeteer 提供了对一些页面常见事件的监听，用法和 jQuery 很类似，常用的有

1. console：调用 console API
2. dialog：页面出现弹窗
3. error：页面 crash
4. load
5. pageerror：页面内未捕获错误

page.on('load', async () => {
  console.log('page loading done, start fetch...');

  const srcs = await page.$$eval((img) => img.src);
  console.log(`get ${srcs.length} images, start download`);

  srcs.forEach(async (src) => {
    // sleep
    await page.waitFor(200);
    await srcToImg(src, mn);
  });

  await browser.close();

});

性能

通过 page.getMetrics() 可以得到一些页面性能数据

• Timestamp The timestamp when the metrics sample was taken.
• Documents 页面文档数
• Frames 页面 frame 数
• JSEventListeners 页面内事件监听器数
• Nodes 页面 DOM 节点数
• LayoutCount 页面 layout 数
• RecalcStyleCount 样式重算数
• LayoutDuration 页面 layout 时间
• RecalcStyleDuration 样式重算时长
• ScriptDuration script 时间
• TaskDuration 所有浏览器任务时长
• JSHeapUsedSize JavaScript 占用堆大小
• JSHeapTotalSize JavaScript 堆总量

{ 
  Timestamp: 382305.912236,
  Documents: 5,
  Frames: 3,
  JSEventListeners: 129,
  Nodes: 8810,
  LayoutCount: 38,
  RecalcStyleCount: 56,
  LayoutDuration: 0.596341000346001,
  RecalcStyleDuration: 0.180430999898817,
  ScriptDuration: 1.24401400075294,
  TaskDuration: 2.21657899935963,
  JSHeapUsedSize: 15430816,
  JSHeapTotalSize: 23449600 
}

最后

本文知识介绍了部分常用的 API，全部的 API 可以在 github 上查看，由于 Puppeteer 还没有发布正式版，API 迭代比较迅速，在使用中遇到问题也可以在 issue 中反馈。

在 0.11 版本中只有 page.$eval 并没有 page.$$eval，使用的时候只能通过 page.evaluate，通过大家的反馈，在 0.12 中已经添加了该功能，总体而言 Puppeteer 还是一个十分值得期待的 Node headless API

参考

Getting Started with Headless Chrome

无头浏览器 Puppeteer 初探

Getting started with Puppeteer and Chrome Headless for Web Scraping