基于Java HttpClient和Htmlparser實現網絡爬蟲代碼

2020-03-24 16:04:22

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供稿：網友

開發環境的搭建，在工程的 Build Path 中導入下載的Commons-httpClient3.1.Jar，htmllexer.jar 以及 htmlparser.jar 文件。圖 1. 開發環境搭建 HttpClient 基本類庫使用HttpClinet 提供了幾個類來支持 HTTP 訪問。下面我們通過一些示例代碼來熟悉和說明這些類的功能和使用。 HttpClient 提供的 HTTP 的訪問主要是通過 GetMethod 類和 PostMethod 類來實現的，他們分別對應了 HTTP Get 請求與 Http Post 請求。GetMethod使用 GetMethod 來訪問一個 URL 對應的網頁，需要如下一些步驟。
生成一個 HttpClinet 對象并設置相應的參數。
生成一個 GetMethod 對象并設置響應的參數。
用 HttpClinet 生成的對象來執行 GetMethod 生成的 Get 方法。
處理響應狀態碼。
若響應正常，處理 HTTP 響應內容。
釋放連接。清單 1 的代碼展示了這些步驟，其中的注釋對代碼進行了較詳細的說明。清單 1./* 1 生成 HttpClinet 對象并設置參數*/ HttpClient httpClient=new HttpClient(); //設置 Http 連接超時為5秒httpClient.getHttpConnectionManager().getParams().setConnectionTimeout(5000); /*2 生成 GetMethod 對象并設置參數*/ GetMethod getMethod=new GetMethod(url); //設置 get 請求超時為 5 秒getMethod.getParams().setParameter(HttpMethodParams.SO_TIMEOUT,5000); //設置請求重試處理，用的是默認的重試處理：請求三次getMethod.getParams().setParameter(HttpMethodParams.RETRY_HANDLER, new DefaultHttpMethodRetryHandler()); /*3 執行 HTTP GET 請求*/ try{ int statusCode = httpClient.executeMethod(getMethod); /*4 判斷訪問的狀態碼*/ if (statusCode != HttpStatus.SC_OK) System.err.println("Method failed: "+ getMethod.getStatusLine()); /*5 處理 HTTP 響應內容*/ //HTTP響應頭部信息，這里簡單打印 Header[] headers=getMethod.getResponseHeaders(); for(Header h: headers) System.out.println(h.getName()+" "+h.getValue());*/ //讀取 HTTP 響應內容，這里簡單打印網頁內容 byte[] responseBody = getMethod.getResponseBody();//讀取為字節數組System.out.println(new String(responseBody)); //讀取為 InputStream，在網頁內容數據量大時候推薦使用 InputStream response = getMethod.getResponseBodyAsStream();//catch (HttpException e) // 發生致命的異常，可能是協議不對或者返回的內容有問題 System.out.println("Please check your provided http address!");e.printStackTrace();catch (IOException e) // 發生網絡異常 e.printStackTrace(); } finally { /*6 .釋放連接*/ getMethod.releaseConnection(); } 這里值得注意的幾個地方是：設置連接超時和請求超時，這兩個超時的意義不同，需要分別設置。
響應狀態碼的處理。返回的結果可以為字節數組，也可以為 InputStream，而后者在網頁內容數據量較大的時候推薦使用。
在處理返回結果的時候可以根據自己的需要，進行相應的處理。如筆者是需要保存網頁
到本地，因此就可以寫一個 saveToLocaleFile(byte[] data, String filePath) 的方法，將字節數組保存成本地文件。后續的簡易爬蟲部分會有相應的介紹。PostMethod PostMethod 方法與 GetMethod 方法的使用步驟大體相同。但是由于 PostMethod 使用的是HTTP 的 Post 請求，因而請求參數的設置與 GetMethod 有所不同。在 GetMethod 中，請求的參數直接寫在 URL 里，一般以這樣形式出現：http://hostname:port//file name1=value1&name2=value …。請求參數是 name，value 對。比如我想得到百度搜索“Thinking In Java”的結果網頁，就可以使 GetMethod 的構造方法中的 url 為：http://www.baidu.com/s wd=Thinking+In+Java 。而 PostMethod 則可以模擬網頁里表單提交的過程，通過設置表單里 post 請求參數的值，來動態的獲得返回的網頁結果。清單 2 中的代碼展示了如何創建一個 Post 對象，并設置相應的請求參數。清單2PostMethod postMethod = new PostMethod("http://dict.cn/");postMethod.setRequestBody(new NameValuePair[]{new NameValuePair("q","java")}); HtmlParser 基本類庫使用HtmlParser 提供了強大的類庫來處理 Internet 上的網頁，可以實現對網頁特定內容的提取和修改。下面通過幾個例子來介紹 HtmlParser 的一些使用。這些例子其中的代碼，有部分用在了后面介紹的簡易爬蟲中。以下所有的代碼和方法都在在類 HtmlParser.Test.java 里，這是筆者編寫的一個用來測試 HtmlParser 用法的類。迭代遍歷網頁所有節點網頁是一個半結構化的嵌套文本文件，有類似 XML 文件的樹形嵌套結構。使用HtmlParser 可以讓我們輕易的迭代遍歷網頁的所有節點。清單 3 展示了如何來實現這個功能。
清單 3
// 循環訪問所有節點，輸出包含關鍵字的值節點public static void extractKeyWordText(String url, String keyword) { try { //生成一個解析器對象，用網頁的 url 作為參數 Parser parser = new Parser(url); //設置網頁的編碼,這里只是請求了一個 gb2312 編碼網頁 parser.setEncoding("gb2312"); //迭代所有節點, null 表示不使用 NodeFilter NodeList list = parser.parse(null); //從初始的節點列表跌倒所有的節點 processNodeList(list, keyword); } catch (ParserException e) { e.printStackTrace(); private static void processNodeList(NodeList list, String keyword) { //迭代開始 SimpleNodeIterator iterator = list.elements(); while (iterator.hasMoreNodes()) { Node node = iterator.nextNode(); //得到該節點的子節點列表 NodeList childList = node.getChildren(); //孩子節點為空，說明是值節點 if (null == childList) //得到值節點的值 String result = node.toPlainTextString(); //若包含關鍵字，則簡單打印出來文本 if (result.indexOf(keyword) != -1) System.out.println(result); } //end if //孩子節點不為空，繼續迭代該孩子節點 else processNodeList(childList, keyword); }//end else }//end wile } 上面的中有兩個方法：
private static void processNodeList(NodeList list, String keyword) 該方法是用類似深度優先的方法來迭代遍歷整個網頁節點，將那些包含了某個關鍵字的值節點的值打印出來。
public static void extractKeyWordText(String url, String keyword) 該方法生成針對 String 類型的 url 變量代表的某個特定網頁的解析器，調用 1中的方法實現簡單的遍歷。清單 3 的代碼展示了如何迭代所有的網頁，更多的工作可以在此基礎上展開。比如找到某個特定的網頁內部節點，其實就可以在遍歷所有的節點基礎上來判斷，看被迭代的節點是否滿足特定的需要。使用 NodeFilterNodeFilter 是一個接口，任何一個自定義的 Filter 都需要實現這個接口中的 boolean accept() 方法。如果希望迭代網頁節點的時候保留當前節點，則在節點條件滿足的情況下返回 true；否則返回 false。HtmlParse 里提供了很多實現了 NodeFilter 接口的類，下面就一些筆者所用到的，以及常用的 Filter 做一些介紹：對 Filter 做邏輯操作的 Fitler 有：AndFilter，NotFilter ，OrFilter，XorFilter。
這些 Filter 來組合不同的 Filter，形成滿足兩個 Filter 邏輯關系結果的 Filter。判斷節點的孩子，兄弟，以及父親節點情況的 Filter 有：HasChildFilterHasParentFilter，HasSiblingFilter。
判斷節點本身情況的 Filter 有 HasAttributeFilter：判讀節點是否有特定屬性；LinkStringFilter：判斷節點是否是具有特定模式 (pattern) url 的節點；
TagNameFilter：判斷節點是否具有特定的名字；NodeClassFilter：判讀節點是否是某個 HtmlParser 定義好的 Tag 類型。在 org.htmlparser.tags 包下有對應 Html標簽的各種 Tag，例如 LinkTag，ImgeTag 等。還有其他的一些 Filter 在這里不一一列舉了，可以在 org.htmlparser.filters 下找到。清單 4 展示了如何使用上面提到過的一些 filter 來抽取網頁中的 a 標簽里的 href屬性值， img 標簽里的 src 屬性值，以及 frame 標簽里的 src 的屬性值。清單4// 獲取一個網頁上所有的鏈接和圖片鏈接public static void extracLinks(String url) { try { Parser parser = new Parser(url); parser.setEncoding("gb2312");//過濾 frame 標簽的 filter，用來提取 frame 標簽里的 src 屬性所、表示的鏈接 NodeFilter frameFilter = new NodeFilter() { public boolean accept(Node node) { if (node.getText().startsWith("frame src=")) { return true; } else { return false; //OrFilter 來設置過濾 a 標簽， img 標簽和 frame 標簽，三個標簽是 or 的關系 OrFilte rorFilter = new OrFilter(new NodeClassFilter(LinkTag.class), newNodeClassFilter(ImageTag.class)); OrFilter linkFilter = new OrFilter(orFilter, frameFilter); //得到所有經過過濾的標簽 NodeList list = parser.extractAllNodesThatMatch(linkFilter); for (int i = 0; i list.size(); i++) { Node tag = list.elementAt(i); if (tag instanceof LinkTag)// a 標簽 LinkTag link = (LinkTag) tag; String linkUrl = link.getLink();//url String text = link.getLinkText();//鏈接文字 System.out.println(linkUrl + "**********" + text); else if (tag instanceof ImageTag)// img 標簽 ImageTag image = (ImageTag) list.elementAt(i); System.out.print(image.getImageURL() + "********");//圖片地址 System.out.println(image.getText());//圖片文字 else// frame 標簽//提取 frame 里 src 屬性的鏈接如 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(" frame = frame.substring(5, end - 1); System.out.println(frame);} catch (ParserException e) { e.printStackTrace();} 簡單強大的 StringBean
如果你想要網頁中去掉所有的標簽后剩下的文本，那就是用 StringBean 吧。以下簡單的代碼可以幫你解決這樣的問題：清單5StringBean sb = new StringBean();sb.setLinks(false);//設置結果中去點鏈接sb.setURL(url);//設置你所需要濾掉網頁標簽的頁面 url System.out.println(sb.getStrings());//打印結果 HtmlParser 提供了強大的類庫來處理網頁，由于本文旨在簡單的介紹，因此只是將與筆者后續爬蟲部分有關的關鍵類庫進行了示例說明。感興趣的讀者可以專門來研究一下 HtmlParser 更為強大的類庫。簡易爬蟲的實現 HttpClient 提供了便利的 HTTP 協議訪問，使得我們可以很容易的得到某個網頁的源碼并保存在本地；HtmlParser 提供了如此簡便靈巧的類庫，可以從網頁中便捷的提取出指向其他網頁的超鏈接。筆者結合這兩個開源包，構建了一個簡易的網絡爬蟲。
爬蟲 (Crawler) 原理學過數據結構的讀者都知道有向圖這種數據結構。如下圖所示，如果將網頁看成是圖中的某一個節點，而將網頁中指向其他網頁的鏈接看成是這個節點指向其他節點的邊，那么我們很容易將整個 Internet 上的網頁建模成一個有向圖。理論上，通過遍歷算法遍歷該圖，可以訪問到Internet 上的幾乎所有的網頁。最簡單的遍歷就是寬度優先以及深度優先。以下筆者實現的簡易爬蟲就是使用了寬度優先的爬行策略
圖 2. 網頁關系的建模圖簡易爬蟲實現流程在看簡易爬蟲的實現代碼之前，先介紹一下簡易爬蟲爬取網頁的流程。圖 3. 爬蟲流程圖各個類的源碼以及說明對應上面的流程圖，簡易爬蟲由下面幾個類組成，各個類職責如下：Crawler.java：爬蟲的主方法入口所在的類，實現爬取的主要流程。LinkDb.java：用來保存已經訪問的 url 和待爬取的 url 的類，提供url出對入隊操作。Queue.java：實現了一個簡單的隊列，在 LinkDb.java 中使用了此類。FileDownloader.java：用來下載 url 所指向的網頁。HtmlParserTool.java：用來抽取出網頁中的鏈接。LinkFilter.java：一個接口，實現其 accept() 方法用來對抽取的鏈接進行過濾。下面是各個類的源碼，代碼中的注釋有比較詳細的說明。清單6 Crawler.javapackage com.ie; import java.util.Set;public class Crawler { /* 使用種子 url 初始化 URL 隊列*/ private void initCrawlerWithSeeds(String[] seeds) for(int i=0;i seeds.length;i++) LinkDB.addUnvisitedUrl(seeds[i]); /* 爬取方法*/ public void crawling(String[] seeds) LinkFilter filter = new LinkFilter(){ //提取以 http://www.twt.edu.cn 開頭的鏈接 public boolean accept(String url) { if(url.startsWith("http://www.twt.edu.cn")) return true; else return false; //初始化 URL 隊列 initCrawlerWithSeeds(seeds); //循環條件：待抓取的鏈接不空且抓取的網頁不多于 1000 while(!LinkDB.unVisitedUrlsEmpty()&&LinkDB.getVisitedUrlNum() =1000) //隊頭 URL 出對 String visitUrl=LinkDB.unVisitedUrlDeQueue(); if(visitUrl==null) continue; FileDownLoader downLoader=new FileDownLoader(); //下載網頁 downLoader.downloadFile(visitUrl); //該 url 放入到已訪問的 URL 中 LinkDB.addVisitedUrl(visitUrl); //提取出下載網頁中的 URL Set String links=HtmlParserTool.extracLinks(visitUrl,filter); //新的未訪問的 URL 入隊 for(String link:links) LinkDB.addUnvisitedUrl(link); //main 方法入口 public static void main(String[]args) Crawler crawler = new Crawler(); crawler.crawling(new String[]{"http://www.twt.edu.cn"});}清單7 LinkDb.javapackage com.ie;import java.util.HashSet;import java.util.Set; * 用來保存已經訪問過 Url 和待訪問的 Url 的類public class LinkDB { //已訪問的 url 集合 private static Set String visitedUrl = new HashSet String //待訪問的 url 集合 private static Queue String unVisitedUrl = new Queue String public static Queue String getUnVisitedUrl() { return unVisitedUrl; public static void addVisitedUrl(String url) { visitedUrl.add(url); public static void removeVisitedUrl(String url) { visitedUrl.remove(url); public static String unVisitedUrlDeQueue() { return unVisitedUrl.deQueue(); // 保證每個 url 只被訪問一次 public static void addUnvisitedUrl(String url) { if (url != null && !url.trim().equals("") && !visitedUrl.contains(url) && !unVisitedUrl.contians(url)) unVisitedUrl.enQueue(url); public static int getVisitedUrlNum() { return visitedUrl.size(); public static boolean unVisitedUrlsEmpty() { return unVisitedUrl.empty();清單8 Queue.java
package com.ie;import java.util.LinkedList; * 數據結構隊列public class Queue T { private LinkedList T queue=new LinkedList T public void enQueue(T t) queue.addLast(t); public T deQueue() return queue.removeFirst(); public boolean isQueueEmpty() return queue.isEmpty(); public boolean contians(T t) return queue.contains(t); public boolean empty() return queue.isEmpty();} 清單 9 FileDownLoader.java
package com.ie;import java.io.DataOutputStream;import java.io.File;import java.io.FileOutputStream;import java.io.IOException;import org.apache.commons.httpclient.DefaultHttpMethodRetryHandler;import org.apache.commons.httpclient.HttpClient;import org.apache.commons.httpclient.HttpException;import org.apache.commons.httpclient.HttpStatus;import org.apache.commons.httpclient.methods.GetMethod;import org.apache.commons.httpclient.params.HttpMethodParams;public class FileDownLoader { /**根據 url 和網頁類型生成需要保存的網頁的文件名 *去除掉 url 中非文件名字符 public String getFileNameByUrl(String url,String contentType) url=url.substring(7);//remove http:// if(contentType.indexOf("html")!=-1)//text/html url= url.replaceAll("[// /:*| /"]", "_")+".html"; return url; else//如application/pdfreturn url.replaceAll("[// /:*| /"]", "_")+"."+ / contentType.substring(contentType.lastIndexOf("/")+1); /**保存網頁字節數組到本地文件 * filePath 為要保存的文件的相對地址 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(); /*下載 url 指向的網頁*/ public String downloadFile(String url) String filePath=null; /* 1.生成 HttpClinet 對象并設置參數*/ HttpClient httpClient=new HttpClient(); //設置 Http 連接超時 5s httpClient.getHttpConnectionManager().getParams().setConnectionTimeout(5000); /*2.生成 GetMethod 對象并設置參數*/ GetMethod getMethod=new GetMethod(url); //設置 get 請求超時 5s getMethod.getParams().setParameter(HttpMethodParams.SO_TIMEOUT,5000); //設置請求重試處理 getMethod.getParams().setParameter(HttpMethodParams.RETRY_HANDLER, new DefaultHttpMethodRetryHandler()); /*3.執行 HTTP GET 請求*/ try{ int statusCode = httpClient.executeMethod(getMethod); //判斷訪問的狀態碼 if (statusCode != HttpStatus.SC_OK) System.err.println("Method failed: "+ getMethod.getStatusLine()); filePath=null; /*4.處理 HTTP 響應內容*/ byte[] responseBody = getMethod.getResponseBody();//讀取為字節數組 //根據網頁 url 生成保存時的文件名filePath="temp//"+getFileNameByUrl(url, getMethod.getResponseHeader("Content-Type").getValue()); saveToLocal(responseBody,filePath); } catch (HttpException e) { // 發生致命的異常，可能是協議不對或者返回的內容有問題 System.out.println("Please check your provided http address!"); e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { // 發生網絡異常 e.printStackTrace(); } finally { // 釋放連接 getMethod.releaseConnection(); return filePath; //測試的 main 方法 public static void main(String[]args) FileDownLoader downLoader = new FileDownLoader(); downLoader.downloadFile("http://www.twt.edu.cn");} 清單 10 HtmlParserTool.javapackage com.ie;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;public class HtmlParserTool { // 獲取一個網站上的鏈接,filter 用來過濾鏈接 public static Set String extracLinks(String url,LinkFilter filter) { Set String links = new HashSet String try { Parser parser = new Parser(url); parser.setEncoding("gb2312"); // 過濾 frame 標簽的 filter，用來提取 frame 標簽里的 src 屬性所表示的鏈接 NodeFilter frameFilter = new NodeFilter() { public boolean accept(Node node) { if (node.getText().startsWith("frame src=")) { return true; } else { return false; // OrFilter 來設置過濾 a 標簽，和 frame 標簽 OrFilter linkFilter = new OrFilter(new NodeClassFilter( LinkTag.class), frameFilter); // 得到所有經過過濾的標簽 NodeList list = parser.extractAllNodesThatMatch(linkFilter); for (int i = 0; i list.size(); i++) { Node tag = list.elementAt(i); if (tag instanceof LinkTag)// a 標簽 LinkTag link = (LinkTag) tag; String linkUrl = link.getLink();// url if(filter.accept(linkUrl)) links.add(linkUrl); } else// frame 標簽 // 提取 frame 里 src 屬性的鏈接如 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; //測試的 main 方法 public static void main(String[]args)Set String links = HtmlParserTool.extracLinks("http://www.twt.edu.cn",new LinkFilter() //提取以 http://www.twt.edu.cn 開頭的鏈接 public boolean accept(String url) { if(url.startsWith("http://www.twt.edu.cn")) return true; else return false; for(String link : links) System.out.println(link);} 清單11 LinkFilter.javapackage com.ie;public interface LinkFilter { public boolean accept(String url);} 這些代碼中關鍵的部分都在 HttpClient 和 HtmlParser 介紹中說明過了，其他部分也比較容易，請感興趣的讀者自行理解。
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