JLiteSpider：轻量级的分布式 Java 爬虫框架
StephaineRF
7年前
<h2><strong>JLiteSpider</strong></h2> <p><strong>A lite distributed Java spider framework.</strong></p> <p><strong>这是一个轻量级的分布式java爬虫框架</strong></p> <h3><strong>特点</strong></h3> <p>这是一个强大，但又轻量级的分布式爬虫框架。jlitespider天生具有分布式的特点，各个worker之间需要通过一个或者多个消息队列来连接。消息队列我的选择是 rabbitmq 。worker和消息之间可以是一对一，一对多，多对一或多对多的关系，这些都可以自由而又简单地配置。消息队列中存储的消息分为四种：url，页面源码，解析后的结果以及自定义的消息。同样的，worker的工作也分为四部分：下载页面，解析页面，数据持久化和自定义的操作。</p> <p>用户只需要在配置文件中，规定好worker和消息队列之间的关系。接着在代码中，定义好worker的四部分工作。即可完成爬虫的编写。</p> <p>总体的使用流程如下：</p> <ul> <li>启动rabbitmq。</li> <li>在配置文件中定义worker和消息队列之间的关系。</li> <li>在代码中编写worker的工作。</li> <li>最后，启动爬虫。</li> </ul> <h3><strong>安装</strong></h3> <p>使用maven：</p> <pre> <code class="language-java"><dependency> <groupId>com.github.luohaha</groupId> <artifactId>jlitespider</artifactId> <version>0.4.1</version> </dependency></code></pre> <p>直接下载jar包:</p> <h3><strong>Worker和消息队列之间关系</strong></h3> <p>worker和消息队列之间的关系可以是一对一，多对一，一对多，多对多，都是可以配置的。在配置文件中，写上要监听的消息队列和要发送的消息队列。例如：</p> <pre> <code class="language-java">{ "workerid" : 2, "mq" : [{ "name" : "one", "host" : "localhost", "port" : 5672, "qos" : 3 , "queue" : "url" }, { "name" : "two", "host" : "localhost", "port" : 5672, "qos" : 3 , "queue" : "hello" }], "sendto" : ["two"], "recvfrom" : ["one", "two"] }</code></pre> <p>workerid : worker的id号</p> <p>mq : 各个消息队列所在的位置，和配置信息。 name 字段为这个消息队列的唯一标识符，供消息队列的获取使用。 host 为消息队列所在的主机ip， port 为消息队列的监听端口号（rabbitmq中默认为5672）。 qos 为消息队列每次将消息发给worker时的消息个数。 queue 为消息队列的名字。 host + port + queue 可以理解为是消息队列的唯一地址。</p> <p>sendto : 要发送到的消息队列，填入的信息为 mq 中的 name 字段中的标识符。</p> <p>recvfrom : 要监听的消息队列，消息队列会把消息分发到这个worker中。填入的信息同样为 mq 中的 name 字段中的标识符。</p> <h3><strong>消息的设计</strong></h3> <p>在消息队列中，消息一共有四种类型。分别是url，page，result和自定义类型。在worker的程序中，可以通过messagequeue的四种方法(sendUrl, sendPage, sendResult, send)来插入消息。worker的downloader会处理url消息，processor会处理page消息，saver会处理result消息，freeman会处理所有的自定义的消息。我们所要做的工作，就是实现好worker中的这四个函数。</p> <h3><strong>Worker接口的设计</strong></h3> <p>JLiteSpider将整个的爬虫抓取流程抽象成四个部分，由四个接口来定义。分别是downloader，processor，saver和freeman。它们分别处理上述提到的四种消息。</p> <p>你所需要做的是，实现这个接口，并将想要抓取的url链表返回。具体的实现细节，可以由你高度定制。</p> <p><strong>1. Downloader:</strong></p> <p>这部分实现的是页面下载的任务，将想要抓取的url链表，转化（下载后存储）为相应的页面数据链表。</p> <p>接口设计如下：</p> <pre> <code class="language-java">public interface Downloader { /** * 下载url所指定的页面。 * @param url * 收到的由消息队列传过来的消息 * @param mQueue * 提供把消息发送到各个消息队列的方法 * @throws IOException */ public void download(Object url, Map<String, MessageQueue> mQueue) throws IOException; }</code></pre> <p>你同样可以实现这个接口，具体的实现可由你自由定制，只要实现 download 函数。 url 是消息队列推送过来的消息，里面不一定是一条 url ，具体是什么内容，是由你当初传入消息队列时决定的。 mQueue 提供了消息发送到各个消息队列的方法，通过 mQueue.get("...") 选取消息队列，然后执行messagequeue的四种方法(sendUrl, sendPage, sendResult, send)来插入消息。</p> <p><strong>2. Processor:</strong></p> <p>Processor 是解析器的接口，这里会从网页的原始文件中提取出有用的信息。</p> <p>接口设计：</p> <pre> <code class="language-java">public interface Processor{ /** * 处理下载下来的页面源代码 * @param page * 消息队列推送过来的页面源代码数据消息 * @param mQueue * 提供把消息发送到各个消息队列的方法 * @throws IOException */ public void process(Object page, Map<String, MessageQueue> mQueue) throws IOException; }</code></pre> <p>实现这个接口，完成对页面源码的解析处理。 page 是由消息队列推送过来的消息，具体格式同样是由你在传入时决定好的。 mQueue 使用同上。</p> <p><strong>3. Saver:</strong></p> <p>Saver 实现的是对解析得到结果的处理，可以将你解析后得到的数据存入数据库，文件等等。或者将url重新存入消息队列，实现迭代抓取。</p> <p>接口的设计：</p> <pre> <code class="language-java">public interface Saver { /** * 处理最终解析得到的结果 * @param result * 消息队列推送过来的结果消息 * @param mQueue * 提供把消息发送到各个消息队列的方法 * @throws IOException */ public void save(Object result, Map<String, MessageQueue> mQueue) throws IOException; }</code></pre> <p>通过实现这个接口，可以完成对结果的处理。你同样可以实现这个接口，具体的实现可由你自由定制，只要实现 download 函数。 result 是消息队列推送过来的结果消息，具体的格式是由你当初传入消息队列时决定的。 mQueue 的使用同上。</p> <p><strong>4. Freeman:</strong></p> <p>通过上述的三个流程，可以实现爬虫抓取的一个正常流程。但是 jlitespider 同样提供了自定义的功能，你可以完善，加强，改进甚至颠覆上述的抓取流程。 freeman 就是一个处理自定义消息格式的接口，实现它就可以定义自己的格式，以至于定义自己的流程。</p> <p>接口的设计：</p> <pre> <code class="language-java">public interface Freeman { /** * 自定义的处理函数 * @param key * key为自定义的消息标记 * @param msg * 消息队列推送的消息 * @param mQueue * 提供把消息发送到各个消息队列的方法 * @throws IOException */ public void doSomeThing(String key, Object msg, Map<String, MessageQueue> mQueue) throws IOException; }</code></pre> <p>通过实现 doSomeThing 函数，你就可以处理来自消息队列的自定义消息。 key 为消息的标记， msg 为消息的内容。同样，通过 mQueue 的 send 方法，可以实现向消息队列发送自定义消息的操作。(需要注意，自定义的消息标记不能为： url ， page ， result 。否则会被认为是 jlitespider 的保留消息，也就是由上述的三个接口函数来处理。)</p> <h3><strong>总结说明</strong></h3> <p>jlitespider 的设计可能会让您有些疑惑，不过等您熟悉这一整套的设计之后，您就会发现 jlitespider 是多么的灵活和易于使用。</p> <h3><strong>使用方法</strong></h3> <p>JLiteSpider使用：</p> <pre> <code class="language-java">//worker的启动 Spider.create() //创建实例 .setDownloader(...) //设置实现了Downloader接口的下载器 .setProcessor(...) //设置实现了Processor接口的解析器 .setSaver(...) //设置实现了Saver接口的数据持久化方法 .setFreeman(...) //设置自定义消息的处理函数 .setSettingFile(...) //设置配置文件 .begin(); //开始爬虫 //消息队列中初始消息添加器的使用 MessageQueueAdder.create("localhost", 5672, "url") .addUrl(...) //向消息队列添加url类型的消息 .addPage(...) //向消息队列添加page类型的消息 .addResult(...) //向消息队列添加result类型的消息 .add(..., ...) //向消息队列添加自定义类型的消息 .close() //关闭连接，一定要记得在最后调用！</code></pre> <p>以豆瓣电影的页面为例子，假设我们要抓取豆瓣电影的爱情分类中的所有电影名称，并存入txt文件中：</p> <ul> <li> <p>首先，需要设计消息队列和worker之间的关系。我的设计是有两个worker和两个消息队列，其中一个worker在main消息队列上，负责下载，解析并把最终结果传入data消息队列。第二个worker从data消息队列中取数据，并存入txt文件中。两个worker的配置文件如下：</p> </li> </ul> <p>第一个worker：</p> <pre> <code class="language-java">{ "workerid" : 1, "mq" : [{ "name" : "main", "host" : "localhost", "port" : 5672, "qos" : 3 , "queue" : "main" }, { "name" : "data", "host" : "localhost", "port" : 5672, "qos" : 3 , "queue" : "data" }], "sendto" : ["main", "data"], "recvfrom" : ["main"] }</code></pre> <p>第二个worker：</p> <pre> <code class="language-java">{ "workerid" : 2, "mq" : [{ "name" : "main", "host" : "localhost", "port" : 5672, "qos" : 3 , "queue" : "main" }, { "name" : "data", "host" : "localhost", "port" : 5672, "qos" : 3 , "queue" : "data" }], "sendto" : [], "recvfrom" : ["data"] }</code></pre> <ul> <li> <p>接着，编写第一个worker的代码，如下：</p> </li> </ul> <pre> <code class="language-java">//下载页面数据，并存入main队列。 public class DoubanDownloader implements Downloader { private Logger logger = Logger.getLogger("DoubanDownloader"); @Override public void download(Object url, Map<String, MessageQueue> mQueue) throws IOException { // TODO Auto-generated method stub String result = ""; try { result = Network.create() .setUserAgent("...") .setCookie("...") .downloader(url.toString()); } catch (IOException e) { logger.info("本次下载失败！重新下载！"); //因为下载失败，所以将url重新放入main队列中 mQueue.get("main").sendUrl(url); } //下载成功，将页面数据放入main消息队列 mQueue.get("main").sendPage(result); } }</code></pre> <pre> <code class="language-java">//解析页面数据，将结果放入main消息队列。同时，后面页面的url信息同样需要放入队列，以便迭代抓取。 public class DoubanProcessor implements Processor { //url去重复 private Set<String> urlset = new HashSet<>(); @Override public void process(Object page, Map<String, MessageQueue> mQueue) throws IOException { // TODO Auto-generated method stub String path = "//[@id=content]/div/div[1]/div[2]/table/tbody/tr/td[1]/a/@title"; List<String> result = Xsoup.compile(path).evaluate(Jsoup.parse(page.toString())).list(); //将结果放入main消息队列 mQueue.get("main").sendResult(result); path = "//[@id=content]/div/div[1]/div[3]/a/@href"; List<String> url = Xsoup.compile(path).evaluate(Jsoup.parse(page.toString())).list(); for (String each : url) { if (!urlset.contains(each)) { //如果url之前并未抓取过，则加入main队列，作为接下来要抓取的url mQueue.get("main").sendUrl(each); urlset.add(each); } } } }</code></pre> <pre> <code class="language-java">//把最终的数据放入data消息队列 public class DoubanSaver implements Saver { @Override public void save(Object result, Map<String, MessageQueue> mQueue) throws IOException { // TODO Auto-generated method stub List<String> rList = (List<String>) result; for (String each : rList) { //把数据发往data消息队列 mQueue.get("data").send("cc", each); } } }</code></pre> <pre> <code class="language-java">//启动worker的主程序 public class DoubanSpider { public static void main(String[] args) { try { Spider.create().setDownloader(new DoubanDownloader()) .setProcessor(new DoubanProcessor()) .setSaver(new DoubanSaver()) .setSettingFile("./conf/setting.json") .begin(); } catch (ShutdownSignalException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (ConsumerCancelledException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (TimeoutException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (SpiderSettingFileException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } }</code></pre> <ul> <li> <p>接下来，还要写第二个worker的代码。</p> </li> </ul> <pre> <code class="language-java">//接收data消息队列中的数据，写入txt public class SaveToFile implements Freeman { @Override public void doSomeThing(String key, Object msg, Map<String, MessageQueue> mQueue) throws IOException { // TODO Auto-generated method stub File file = new File("./output/name.txt"); FileWriter fileWriter = new FileWriter(file, true); fileWriter.write(msg.toString() + "\n"); fileWriter.flush(); fileWriter.close(); } }</code></pre> <pre> <code class="language-java">//第二个worker的启动主程序 public class SaveToFileSpider { public static void main(String[] args) { try { Spider.create().setFreeman(new SaveToFile()) .setSettingFile("./conf/setting2.json") .begin(); } catch (ShutdownSignalException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (ConsumerCancelledException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (TimeoutException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (SpiderSettingFileException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } }</code></pre> <ul> <li> <p>还要编写一个main消息队列的初始化程序，把第一个入口url放入main消息队列中。</p> </li> </ul> <pre> <code class="language-java">//把入口url放入main消息队列 public class AddUrls { public static void main(String[] args) { try { MessageQueueAdder.create("localhost", 5672, "main") .addUrl("https://movie.douban.com/tag/%E7%88%B1%E6%83%85?start=0&type=T") .close(); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (TimeoutException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } }</code></pre> <ul> <li> <p>最后，依次启动程序。启动的顺序是：rabbitmq -> worker1/2 -> 初始化消息程序。关于rabbitmq的使用，它的官方网站上有详细的安装和使用文档，可用于快速搭建rabbitmq的server。</p> </li> </ul> <h3><strong>辅助工具</strong></h3> <p>当前版本的 jlitespider 能提供的辅助工具并不多，您在使用 jlitespider 的过程中，可以将您实现的辅助工具合并到 jlitespider 中来，一起来完善 jlitespider 的功能。辅助工具在包 com.github.luohaha.jlitespider.extension 中。</p> <ul> <li> <p>Network</p> </li> </ul> <p>简单的网络下载器，输入url，返回页面源代码。使用如下：</p> <pre> <code class="language-java">String result = Network.create() .setCookie("...") .setProxy("...") .setTimeout(...) .setUserAgent("...") .downloader(url);</code></pre> <ul> <li> <p>解析工具</p> </li> </ul> <p>项目中依赖了两个很常用的解析工具：xsoup 和 jsoup 。</p> <p> </p> <p> </p>