動態html處理和及其圖像識別

本文轉載自查看原文 2018-08-02 18:41 738 爬蟲Scrapy

爬蟲(Spider)，反爬蟲(Anti-Spider)，反反爬蟲(Anti-Anti-Spider) 之間恢宏壯闊的斗爭...

Day 1

小莫想要某站上所有的電影，寫了標准的爬蟲(基於HttpClient庫)，不斷地遍歷某站的電影列表頁面，根據 Html 分析電影名字存進自己的數據庫。

這個站點的運維小黎發現某個時間段請求量陡增，分析日志發現都是 IP(xxx.xxx.xxx.xxx)這個用戶，並且 user-agent 還是 Python-urllib/2.7 ，基於這兩點判斷非人類后直接在服務器上封殺。

Day 2

小莫電影只爬了一半，於是也針對性的變換了下策略：1. user-agent 模仿百度("Baiduspider...")，2. IP每爬半個小時就換一個IP代理。

小黎也發現了對應的變化，於是在服務器上設置了一個頻率限制，每分鍾超過120次請求的再屏蔽IP。同時考慮到百度家的爬蟲有可能會被誤傷，想想市場部門每月幾十萬的投放，於是寫了個腳本，通過 hostname 檢查下這個 ip 是不是真的百度家的，對這些 ip 設置一個白名單。

Day 3

小莫發現了新的限制后，想着我也不急着要這些數據，留給服務器慢慢爬吧，於是修改了代碼，隨機1-3秒爬一次，爬10次休息10秒，每天只在8-12，18-20點爬，隔幾天還休息一下。

小黎看着新的日志頭都大了，再設定規則不小心會誤傷真實用戶，於是准備換了一個思路，當3個小時的總請求超過50次的時候彈出一個驗證碼彈框，沒有准確正確輸入的話就把 IP 記錄進黑名單。

Day 4

小莫看到驗證碼有些傻臉了，不過也不是沒有辦法，先去學習了圖像識別（關鍵詞 PIL，tesseract），再對驗證碼進行了二值化，分詞，模式訓練之后，總之最后識別了小黎的驗證碼（關於驗證碼，驗證碼的識別，驗證碼的反識別也是一個恢弘壯麗的斗爭史...），之后爬蟲又跑了起來。

小黎是個不折不撓的好同學，看到驗證碼被攻破后，和開發同學商量了變化下開發模式，數據並不再直接渲染，而是由前端同學異步獲取，並且通過 JavaScript 的加密庫生成動態的 token，同時加密庫再進行混淆（比較重要的步驟的確有網站這樣做，參見淘寶和微博的登陸流程）。

Day 5

混淆過的加密庫就沒有辦法了么？當然不是，可以慢慢調試，找到加密原理，不過小莫不准備用這么耗時耗力的方法，他放棄了基於 HttpClient的爬蟲，選擇了內置瀏覽器引擎的爬蟲(關鍵詞：PhantomJS，Selenium)，在瀏覽器引擎運行頁面，直接獲取了正確的結果，又一次拿到了對方的數據。

小黎：.....

爬蟲與發爬蟲的斗爭還在繼續...

通常情況下，在爬蟲與反爬蟲的對弈中，爬蟲一定會勝利。

換言之，只要人類能夠正常訪問的網頁，爬蟲在具備同等資源的情況下就一定可以抓取到。

關於爬蟲部分一些建議：

盡量減少請求次數，能抓列表頁就不抓詳情頁，減輕服務器壓力，程序員都是混口飯吃不容易。
不要只看 Web 網站，還有手機 App 和 H5，這樣的反爬蟲措施一般比較少。
實際應用時候，一般防守方做到根據 IP 限制頻次就結束了，除非很核心的數據，不會再進行更多的驗證，畢竟成本的問題會考慮到。
如果真的對性能要求很高，可以考慮多線程(一些成熟的框架如 Scrapy都已支持)，甚至分布式...

關於反爬蟲部分的一些建議：

這篇文章就夠了：攜程技術中心 - 攜程酒店研發部研發經理崔廣宇 <爬蟲與反爬蟲> 技術分享

JavaScript

JavaScript 是網絡上最常用也是支持者最多的客戶端腳本語言。它可以收集用戶的跟蹤數據,不需要重載頁面直接提交表單，在頁面嵌入多媒體文件，甚至運行網頁游戲。

我們可以在網頁源代碼的<scripy>標簽里看到，比如：

<script type="text/javascript" src="https://statics.huxiu.com/w/mini/static_2015/js/sea.js?v=201601150944"></script>

jQuery

jQuery 是一個十分常見的庫,70% 最流行的網站(約 200 萬)和約 30% 的其他網站(約 2 億)都在使用。一個網站使用 jQuery 的特征,就是源代碼里包含了 jQuery 入口,比如:

<script type="text/javascript" src="https://statics.huxiu.com/w/mini/static_2015/js/jquery-1.11.1.min.js?v=201512181512"></script>

如果你在一個網站上看到了 jQuery，那么采集這個網站數據的時候要格外小心。jQuery 可以動態地創建 HTML 內容,只有在 JavaScript 代碼執行之后才會顯示。如果你用傳統的方法采集頁面內容,就只能獲得 JavaScript 代碼執行之前頁面上的內容。

Ajax

我們與網站服務器通信的唯一方式，就是發出 HTTP 請求獲取新頁面。如果提交表單之后，或從服務器獲取信息之后，網站的頁面不需要重新刷新，那么你訪問的網站就在用Ajax 技術。

Ajax 其實並不是一門語言,而是用來完成網絡任務(可以認為它與網絡數據采集差不多)的一系列技術。Ajax 全稱是 Asynchronous JavaScript and XML(異步 JavaScript 和 XML)，網站不需要使用單獨的頁面請求就可以和網絡服務器進行交互 (收發信息)。

DHTML

Ajax 一樣，動態 HTML(Dynamic HTML, DHTML)也是一系列用於解決網絡問題的技術集合。DHTML 是用客戶端語言改變頁面的 HTML 元素(HTML、CSS，或者二者皆被改變)。比如頁面上的按鈕只有當用戶移動鼠標之后才出現,背景色可能每次點擊都會改變，或者用一個 Ajax 請求觸發頁面加載一段新內容，網頁是否屬於DHTML，關鍵要看有沒有用 JavaScript 控制 HTML 和 CSS 元素。

那么，如何搞定？

那些使用了 Ajax 或 DHTML 技術改變 / 加載內容的頁面，可能有一些采集手段。但是用 Python 解決這個問題只有兩種途徑:

直接從 JavaScript 代碼里采集內容（費時費力）
用 Python 的第三方庫運行 JavaScript，直接采集你在瀏覽器里看到的頁面（這個可以有）。

Selenium

Selenium是一個Web的自動化測試工具，最初是為網站自動化測試而開發的，類型像我們玩游戲用的按鍵精靈，可以按指定的命令自動操作，不同是Selenium 可以直接運行在瀏覽器上，它支持所有主流的瀏覽器（包括PhantomJS這些無界面的瀏覽器）。

Selenium 可以根據我們的指令，讓瀏覽器自動加載頁面，獲取需要的數據，甚至頁面截屏，或者判斷網站上某些動作是否發生。

Selenium 自己不帶瀏覽器，不支持瀏覽器的功能，它需要與第三方瀏覽器結合在一起才能使用。但是我們有時候需要讓它內嵌在代碼中運行，所以我們可以用一個叫 PhantomJS 的工具代替真實的瀏覽器。

可以從 PyPI 網站下載 Selenium庫https://pypi.python.org/simple/selenium ，也可以用第三方管理器 pip用命令安裝：pip install selenium

Selenium 官方參考文檔：http://selenium-python.readthedocs.io/index.html

PhantomJS

PhantomJS 是一個基於Webkit的“無界面”(headless)瀏覽器，它會把網站加載到內存並執行頁面上的 JavaScript，因為不會展示圖形界面，所以運行起來比完整的瀏覽器要高效。

如果我們把 Selenium 和 PhantomJS 結合在一起，就可以運行一個非常強大的網絡爬蟲了，這個爬蟲可以處理 JavaScrip、Cookie、headers，以及任何我們真實用戶需要做的事情。

注意：PhantomJS 只能從它的官方網站http://phantomjs.org/download.html) 下載。因為 PhantomJS 是一個功能完善(雖然無界面)的瀏覽器而非一個 Python 庫，所以它不需要像 Python 的其他庫一樣安裝，但我們可以通過Selenium調用PhantomJS來直接使用。

PhantomJS 官方參考文檔：http://phantomjs.org/documentation

快速入門

Selenium 庫里有個叫 WebDriver 的 API。WebDriver 有點兒像可以加載網站的瀏覽器，但是它也可以像 BeautifulSoup 或者其他 Selector 對象一樣用來查找頁面元素，與頁面上的元素進行交互 (發送文本、點擊等)，以及執行其他動作來運行網絡爬蟲。

# IPython2 測試代碼

# 導入 webdriver
from selenium import webdriver

# 要想調用鍵盤按鍵操作需要引入keys包
from selenium.webdriver.common.keys import Keys

# 調用環境變量指定的PhantomJS瀏覽器創建瀏覽器對象
driver = webdriver.PhantomJS()

# 如果沒有在環境變量指定PhantomJS位置
# driver = webdriver.PhantomJS(executable_path="./phantomjs"))

# get方法會一直等到頁面被完全加載，然后才會繼續程序，通常測試會在這里選擇 time.sleep(2)
driver.get("http://www.baidu.com/")

# 獲取頁面名為 wrapper的id標簽的文本內容
data = driver.find_element_by_id("wrapper").text

# 打印數據內容
print data

# 打印頁面標題 "百度一下，你就知道"
print driver.title

# 生成當前頁面快照並保存
driver.save_screenshot("baidu.png")

# id="kw"是百度搜索輸入框，輸入字符串"長城"
driver.find_element_by_id("kw").send_keys(u"長城")

# id="su"是百度搜索按鈕，click() 是模擬點擊
driver.find_element_by_id("su").click()

# 獲取新的頁面快照
driver.save_screenshot("長城.png")

# 打印網頁渲染后的源代碼
print driver.page_source

# 獲取當前頁面Cookie
print driver.get_cookies()

# ctrl+a 全選輸入框內容
driver.find_element_by_id("kw").send_keys(Keys.CONTROL,'a')

# ctrl+x 剪切輸入框內容
driver.find_element_by_id("kw").send_keys(Keys.CONTROL,'x')

# 輸入框重新輸入內容
driver.find_element_by_id("kw").send_keys("itcast")

# 模擬Enter回車鍵
driver.find_element_by_id("su").send_keys(Keys.RETURN)

# 清除輸入框內容
driver.find_element_by_id("kw").clear()

# 生成新的頁面快照
driver.save_screenshot("itcast.png")

# 獲取當前url
print driver.current_url

# 關閉當前頁面，如果只有一個頁面，會關閉瀏覽器
# driver.close()

# 關閉瀏覽器
driver.quit()

頁面操作

Selenium 的 WebDriver提供了各種方法來尋找元素，假設下面有一個表單輸入框：

<input type="text" name="user-name" id="passwd-id" />

那么：

# 獲取id標簽值
element = driver.find_element_by_id("passwd-id")
# 獲取name標簽值
element = driver.find_element_by_name("user-name")
# 獲取標簽名值
element = driver.find_elements_by_tag_name("input")
# 也可以通過XPath來匹配
element = driver.find_element_by_xpath("//input[@id='passwd-id']")
定位UI元素 (WebElements)

關於元素的選取，有如下的API 單個元素選取

find_element_by_id
find_elements_by_name
find_elements_by_xpath
find_elements_by_link_text
find_elements_by_partial_link_text
find_elements_by_tag_name
find_elements_by_class_name
find_elements_by_css_selector

By ID

<div id="coolestWidgetEvah">...</div>

實現

element = driver.find_element_by_id("coolestWidgetEvah")
------------------------ or -------------------------
from selenium.webdriver.common.by import By
element = driver.find_element(by=By.ID, value="coolestWidgetEvah")

By Class Name

<div class="cheese"><span>Cheddar</span></div><div class="cheese"><span>Gouda</span></div>

實現

cheeses = driver.find_elements_by_class_name("cheese")
------------------------ or -------------------------
from selenium.webdriver.common.by import By
cheeses = driver.find_elements(By.CLASS_NAME, "cheese")

By Tag Name

<iframe src="..."></iframe>

實現

frame = driver.find_element_by_tag_name("iframe")
------------------------ or -------------------------
from selenium.webdriver.common.by import By
frame = driver.find_element(By.TAG_NAME, "iframe")

By Name

<input name="cheese" type="text"/>

實現

cheese = driver.find_element_by_name("cheese")
------------------------ or -------------------------
from selenium.webdriver.common.by import By
cheese = driver.find_element(By.NAME, "cheese")

By Link Text

<a href="http://www.google.com/search?q=cheese">cheese</a>

實現

cheese = driver.find_element_by_link_text("cheese")
------------------------ or -------------------------
from selenium.webdriver.common.by import By
cheese = driver.find_element(By.LINK_TEXT, "cheese")

By Partial Link Text

<a href="http://www.google.com/search?q=cheese">search for cheese</a>>

實現

cheese = driver.find_element_by_partial_link_text("cheese")
------------------------ or -------------------------
from selenium.webdriver.common.by import By
cheese = driver.find_element(By.PARTIAL_LINK_TEXT, "cheese")

By CSS

實現

<div id="food"><span class="dairy">milk</span><span class="dairy aged">cheese</span></div>
cheese = driver.find_element_by_css_selector("#food span.dairy.aged")
------------------------ or -------------------------
from selenium.webdriver.common.by import By
cheese = driver.find_element(By.CSS_SELECTOR, "#food span.dairy.aged")

By XPath

<input type="text" name="example" />
<INPUT type="text" name="other" />
實現
inputs = driver.find_elements_by_xpath("//input")
------------------------ or -------------------------
from selenium.webdriver.common.by import By
inputs = driver.find_elements(By.XPATH, "//input")

鼠標動作鏈

有些時候，我們需要再頁面上模擬一些鼠標操作，比如雙擊、右擊、拖拽甚至按住不動等，我們可以通過導入 ActionChains 類來做到：

示例：

#導入 ActionChains 類
from selenium.webdriver import ActionChains

# 鼠標移動到 ac 位置
ac = driver.find_element_by_xpath('element')
ActionChains(driver).move_to_element(ac).perform()


# 在 ac 位置單擊
ac = driver.find_element_by_xpath("elementA")
ActionChains(driver).move_to_element(ac).click(ac).perform()

# 在 ac 位置雙擊
ac = driver.find_element_by_xpath("elementB")
ActionChains(driver).move_to_element(ac).double_click(ac).perform()

# 在 ac 位置右擊
ac = driver.find_element_by_xpath("elementC")
ActionChains(driver).move_to_element(ac).context_click(ac).perform()

# 在 ac 位置左鍵單擊hold住
ac = driver.find_element_by_xpath('elementF')
ActionChains(driver).move_to_element(ac).click_and_hold(ac).perform()

# 將 ac1 拖拽到 ac2 位置
ac1 = driver.find_element_by_xpath('elementD')
ac2 = driver.find_element_by_xpath('elementE')
ActionChains(driver).drag_and_drop(ac1, ac2).perform()

填充表單

我們已經知道了怎樣向文本框中輸入文字，但是有時候我們會碰到<select> </select>標簽的下拉框。直接點擊下拉框中的選項不一定可行。

<select id="status" class="form-control valid" onchange="" name="status">
    <option value=""></option>
    <option value="0">未審核</option>
    <option value="1">初審通過</option>
    <option value="2">復審通過</option>
    <option value="3">審核不通過</option>
</select>

Selenium專門提供了Select類來處理下拉框。其實 WebDriver 中提供了一個叫 Select 的方法，可以幫助我們完成這些事情：

# 導入 Select 類
from selenium.webdriver.support.ui import Select

# 找到 name 的選項卡
select = Select(driver.find_element_by_name('status'))

# 
select.select_by_index(1)
select.select_by_value("0")
select.select_by_visible_text(u"未審核")

以上是三種選擇下拉框的方式，它可以根據索引來選擇，可以根據值來選擇，可以根據文字來選擇。注意：

index 索引從 0 開始

value是option標簽的一個屬性值，並不是顯示在下拉框中的值

visible_text是在option標簽文本的值，是顯示在下拉框的值

全部取消選擇怎么辦呢？很簡單:

select.deselect_all()

彈窗處理

當你觸發了某個事件之后，頁面出現了彈窗提示，處理這個提示或者獲取提示信息方法如下：

alert = driver.switch_to_alert()

頁面切換

一個瀏覽器肯定會有很多窗口，所以我們肯定要有方法來實現窗口的切換。切換窗口的方法如下：

driver.switch_to.window("this is window name")

也可以使用 window_handles 方法來獲取每個窗口的操作對象。例如：

for handle in driver.window_handles:
    driver.switch_to_window(handle)

頁面前進和后退

操作頁面的前進和后退功能：

driver.forward()     #前進
driver.back()        # 后退

Cookies

獲取頁面每個Cookies值，用法如下

for cookie in driver.get_cookies():
    print "%s -> %s" % (cookie['name'], cookie['value'])

刪除Cookies，用法如下

# By name
driver.delete_cookie("CookieName")

# all
driver.delete_all_cookies()

頁面等待

注意：這是非常重要的一部分！！

現在的網頁越來越多采用了 Ajax 技術，這樣程序便不能確定何時某個元素完全加載出來了。如果實際頁面等待時間過長導致某個dom元素還沒出來，但是你的代碼直接使用了這個WebElement，那么就會拋出NullPointer的異常。

為了避免這種元素定位困難而且會提高產生 ElementNotVisibleException 的概率。所以 Selenium 提供了兩種等待方式，一種是隱式等待，一種是顯式等待。

隱式等待是等待特定的時間，顯式等待是指定某一條件直到這個條件成立時繼續執行。

顯式等待

顯式等待指定某個條件，然后設置最長等待時間。如果在這個時間還沒有找到元素，那么便會拋出異常了。

from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.common.by import By
# WebDriverWait 庫，負責循環等待
from selenium.webdriver.support.ui import WebDriverWait
# expected_conditions 類，負責條件出發
from selenium.webdriver.support import expected_conditions as EC

driver = webdriver.Chrome()
driver.get("http://www.xxxxx.com/loading")
try:
    # 頁面一直循環，直到 id="myDynamicElement" 出現
    element = WebDriverWait(driver, 10).until(
        EC.presence_of_element_located((By.ID, "myDynamicElement"))
    )
finally:
    driver.quit()

如果不寫參數，程序默認會 0.5s 調用一次來查看元素是否已經生成，如果本來元素就是存在的，那么會立即返回。

下面是一些內置的等待條件，你可以直接調用這些條件，而不用自己寫某些等待條件了。

title_is
title_contains
presence_of_element_located
visibility_of_element_located
visibility_of
presence_of_all_elements_located
text_to_be_present_in_element
text_to_be_present_in_element_value
frame_to_be_available_and_switch_to_it
invisibility_of_element_located
element_to_be_clickable – it is Displayed and Enabled.
staleness_of
element_to_be_selected
element_located_to_be_selected
element_selection_state_to_be
element_located_selection_state_to_be
alert_is_present

隱式等待

隱式等待比較簡單，就是簡單地設置一個等待時間，單位為秒。

from selenium import webdriver

driver = webdriver.Chrome()
driver.implicitly_wait(10) # seconds
driver.get("http://www.xxxxx.com/loading")
myDynamicElement = driver.find_element_by_id("myDynamicElement")

當然如果不設置，默認等待時間為0。

案例一：網站模擬登錄

# douban.py

from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.common.keys import Keys
import time

driver = webdriver.PhantomJS()
driver.get("http://www.douban.com")

# 輸入賬號密碼
driver.find_element_by_name("form_email").send_keys("xxxxx@xxxx.com")
driver.find_element_by_name("form_password").send_keys("xxxxxxxx")

# 模擬點擊登錄
driver.find_element_by_xpath("//input[@class='bn-submit']").click()

# 等待3秒
time.sleep(3)

# 生成登陸后快照
driver.save_screenshot("douban.png")

with open("douban.html", "w") as file:
    file.write(driver.page_source)

driver.quit()

案例二：動態頁面模擬點擊
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

# python的測試模塊
import unittest
from selenium import webdriver
from bs4 import BeautifulSoup


class douyuSelenium(unittest.TestCase):
    # 初始化方法
    def setUp(self):
        self.driver = webdriver.PhantomJS()

    #具體的測試用例方法，一定要以test開頭
    def testDouyu(self):
        self.driver.get('http://www.douyu.com/directory/all')
        while True:
            # 指定xml解析
            soup = BeautifulSoup(driver.page_source, 'xml')
            # 返回當前頁面所有房間標題列表 和 觀眾人數列表
            titles = soup.find_all('h3', {'class': 'ellipsis'})
            nums = soup.find_all('span', {'class': 'dy-num fr'})

            # 使用zip()函數來可以把列表合並，並創建一個元組對的列表[(1,2), (3,4)]
            for title, num in zip(nums, titles):
                print u"觀眾人數:" + num.get_text().strip(), u"\t房間標題: " + title.get_text().strip()
            # page_source.find()未找到內容則返回-1
            if driver.page_source.find('shark-pager-disable-next') != -1:
                break
            # 模擬下一頁點擊
            self.driver.find_element_by_class_name('shark-pager-next').click()

    # 退出時的清理方法
    def tearDown(self):
        print '加載完成...'
        self.driver.quit()

if __name__ == "__main__":
    unittest.main()

案例二：動態頁面模擬點擊

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

# python的測試模塊
import unittest
from selenium import webdriver
from bs4 import BeautifulSoup


class douyuSelenium(unittest.TestCase):
    # 初始化方法
    def setUp(self):
        self.driver = webdriver.PhantomJS()

    #具體的測試用例方法，一定要以test開頭
    def testDouyu(self):
        self.driver.get('http://www.douyu.com/directory/all')
        while True:
            # 指定xml解析
            soup = BeautifulSoup(driver.page_source, 'xml')
            # 返回當前頁面所有房間標題列表 和 觀眾人數列表
            titles = soup.find_all('h3', {'class': 'ellipsis'})
            nums = soup.find_all('span', {'class': 'dy-num fr'})

            # 使用zip()函數來可以把列表合並，並創建一個元組對的列表[(1,2), (3,4)]
            for title, num in zip(nums, titles):
                print u"觀眾人數:" + num.get_text().strip(), u"\t房間標題: " + title.get_text().strip()
            # page_source.find()未找到內容則返回-1
            if driver.page_source.find('shark-pager-disable-next') != -1:
                break
            # 模擬下一頁點擊
            self.driver.find_element_by_class_name('shark-pager-next').click()

    # 退出時的清理方法
    def tearDown(self):
        print '加載完成...'
        self.driver.quit()

if __name__ == "__main__":
    unittest.main()

案例三：執行 JavaScript 語句

隱藏百度圖片

from selenium import webdriver

driver = webdriver.PhantomJS()
driver.get("https://www.baidu.com/")

# 給搜索輸入框標紅的javascript腳本
js = "var q=document.getElementById(\"kw\");q.style.border=\"2px solid red\";"

# 調用給搜索輸入框標紅js腳本
driver.execute_script(js)

#查看頁面快照
driver.save_screenshot("redbaidu.png")

#js隱藏元素，將獲取的圖片元素隱藏
img = driver.find_element_by_xpath("//*[@id='lg']/img")
driver.execute_script('$(arguments[0]).fadeOut()',img)

# 向下滾動到頁面底部
driver.execute_script("$('.scroll_top').click(function(){$('html,body').animate({scrollTop: '0px'}, 800);});")

#查看頁面快照
driver.save_screenshot("nullbaidu.png")

driver.quit()

模擬滾動條滾動到底部

# 
from selenium import webdriver
import time

driver = webdriver.PhantomJS()
driver.get("https://movie.douban.com/typerank?type_name=劇情&type=11&interval_id=100:90&action=")

# 向下滾動10000像素
js = "document.body.scrollTop=10000"
#js="var q=document.documentElement.scrollTop=10000"
time.sleep(3)

#查看頁面快照
driver.save_screenshot("douban.png")

# 執行JS語句
driver.execute_script(js)
time.sleep(10)

#查看頁面快照
driver.save_screenshot("newdouban.png")

driver.quit()

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