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爬虫(十六)：Scrapy框架(三) Spider Middleware、Item Pipeline

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1. Spider Middleware

Spider Middleware是介入到Scrapy的Spider处理机制的钩子框架。

当Downloader生成Response之后，Response会被发送给Spider，在发送给Spider之前，Response会首先经过Spider Middleware处理，当Spider处理生成Item和Request之后，Item Request还会经过Spider Middleware的处理。

Spider Middleware有三个作用：

  • 我们可以在Downloader生成的Response发送给Spider之前，也就是在Response发送给Spider之前对Response进行处理。
  • 我们可以在Spider生成的Request发送给Scheduler之前，也就是在Request发送给Scheduler之前对Request进行处理。
  • 我们可以在Spider生成的Item发送给Item Pipeline之前，也就是在Item发送给Item Pipeline之前对Item进行处理。

1.1 使用说明

需要说明的是，Scrapy其实已经提供了许多Spider Middleware，它们被SPIDER_MIDDLEWARES_BASE这个变盘所定义。

SPIDER_MIDDLEWARES_BASE变量的内容如下： 

{

    'scrapy.spidermiddlewares.httperror.HttpErrorMiddleware':50,

    'scrapy spidermiddlewares offsite Of site iddleware':500,

    'scrapy.spidermiddlewares.referer.RefererMiddleware':700,

    'scrapy.spidermiddlewares.urllength.UrllengthMiddleware':800,

    'scrapy.spidermiddlewares.depth.DepthMiddleware':900,

}

和Downloader Middleware一样，Spider Middleware首先加入到SPIDER_MIDDLEWARES设置中，该设置会和Scrapy中SPIDER_MIDDLEWARES_BASE定义的Spider Middleware合并。然后根据键值的数字优先级排序，得到一个有序列表。第一Middleware是最靠近引擎的，最后一个Middleware是最靠近Spide的。

1.2 核心方法

Scrapy内置的Spider Middleware为Scrapy提供了基础的功能。如果我们想要扩展其功能，只需要实现某几个方法即可。

每个Spider Middleware都定义了以下一个或多个方法的类，核心方法有如下4个。

  • process_spider_input(response,spider)
  • process_spider_output(response,result,spider)
  • process_spider_exception(response,exception,spider)
  • proce ss_start_requests(start_requests,spider)

只需要实现其中一个方法就可以定义一个Spider Middleware。

(1) process_spider_input(response,spider)

当Response被Spider Middleware处理时，process_spider_input()方法被调用。

process_spider_input()方法的参数有如下两个：

response，是Response对象，即被处理的Response。

spider，是Spider对象，即该Response对应的Spider。

process_spider_input()应该返回None或者抛出一个异常。

如果它返回None,Scrapy将会继续处理该Response，调用所有其他的Spider Middleware，直到Spider处理该Response。

如果它抛出一个异常，Scrapy将不会调用任何其他Spider Middleware的process_spider_input()方法，而调用Request的errback()方法。errback的输出将会被重新输入到中间件中，使用process_spider_output()方法来处理，当其抛出异常时则调用process_spider_exception()来处理。

(2) process _spider_output(response,result,spider)

当Spider处理Response返回结果时，process_spider_output()方法被调用。process_spider_output()方法的参数有如下三个：

response，是Response对象，即生成该输出的Response。

result，包含Request或Item对象的可迭代对象，即Spider返回的结果。

spider，是Spider对象，即其结果对应的Spider。

process_spider_output()必须返回包含Request或Item对象的可迭代对象。

(3) process_spider_exception(response,exception,spider)

当Spider或Spider Middleware的process_spider_input()方法抛出异常时，process_spider_exception()方法被调用。

process_spider_exception()方法的参数有如下三个：

response，是Response对象，即异常被抛出时被处理的Response。

exception，是Exception对象，即被抛出的异常。

spider，是Spider对象，即抛出该异常的Spider。

process_spider_exception()必须要么返回None，要么返回一个包含Response或Item对象的可迭代对象。

如果它返问None，Scrapy将继续处理该异常，调用其他Spider Middleware中的process_spider_exception()方法，直到所有Spider Middleware都被调用。

如果它返回一个可迭代对象，Spider Middleware的process_spider_output()方法被调用，其他的process_spider_exception()不会被调用。

(4) process_start_requests (start_requests,spider)

process_start_requests()方法以Spider启动的Request为参数被调用，执行的过程类似于process_spider_output()，只不过它没有相关联的Response并且必须返回Request。

proces s_start_requests()方法的参数有如下两个：

start_requests，是包含Request的可迭代对象，即Start Requests。

spider，是Spider对象，即Start Requests所属的Spider。

process_start_requests()必须返回另一个包含Request对象的可迭代对象。

2. Item Pipeline

Item Pipeline是项目管道。

Item Pipeline的调用发生在Spider产生Item之后。当Spider解析完Response之后，Item就会传递到Item Pipeline，被定义的Item Pipeline组件会依次调用，完成一连串的处理过程，比如数据清洗、存储等。

Item Pipeline主要功能有四点：

清理HTML数据。

验证爬取数据，检查爬取字段。

查重并丢弃重复内容。

将爬取结果保存到数据库。

我们可以自定义Item Pipeline，只需要实现指定的方法，其中必须要实现的一个方法是： process_item(item,spider)。

另外还有如下几个比较实用的方法：

open_spider(spider)

close_spider(spider)

from_crawler(cls,crawler)

2.1 常用方法

(1) process_item(item,spider)

process_item()是必须要实现的方法，被定义的Item Pipeline会默认调用这个方法对Item进行处理。比如，我们可以进行数据处理或者将数据写入到数据库等操作。它必须返回Item类型的值或者抛出一个DropItem异常。

process_itern()方法的参数有两个：

item，是Item对象，即被处理的Item。

Spider，是Spider对象，即生成该Item Spider。

process_item()方法的返回类型归纳如下：

如果它返回的是Item对象，那么此Item会被低优先级的Item Pipeline的process_item()方法处理，直到所有的方法被调用完毕。

如果它抛出的是DropItem异常，那么此Item会被丢弃，不再进行处理。

(2) open_spider(self,spider)

open_spider()方法是在Spider开启的时候被自动调用的。在这里我们可以做一些初始化操作，如开启数据库连接等。其中，参数spider就是被开启的Spider对象。

(3) close_spider(spider)

close_spider()方法是在Spider关闭的时候自动调用的。在这里我们可以做一些收尾工作，如 关闭数据库连接等。其中，参数spider就是被关闭的Spider对象。

(4) from_crawler(cls,crawler)

from_crawler()方法是一个类方法，用＠classmethod标识，是一种依赖注入的方式。它的参数是crawler，通过crawler对象，我们可以拿到Scrapy的所有核心组件，如全局配置的每个信息，然后创建Pipeline实例。参数cls就是Class，最后返回一个Class实例。

2.2 管道示例

(1) 价格验证和删除没有价格的商品

调整price那些不包含增值税（price_excludes_vat属性）的项目的属性，并删除那些不包含价格的项目： 

from scrapy.exceptions import DropItem

class PricePipeline(object):

    vat_factor = 1.15

    def process_item(self, item, spider):

        if item.get('price'):

            if item.get('price_excludes_vat'):

                item['price'] = item['price'] * self.vat_factor

            return item

        else:

            raise DropItem("Missing price in %s" % item)

(2) 将项目写入JSON文件

将所有已删除的项目存储到一个items.json文件中，每一行包含一个以JSON格式序列化的项目： 

import json

class JsonWriterPipeline(object):

    def open_spider(self, spider):

        self.file = open('items.json', 'w')

    def close_spider(self, spider):

        self.file.close()

    def process_item(self, item, spider):

        line = json.dumps(dict(item)) + "\n"

        self.file.write(line)

        return item

(3) 将项目写入MongoDB

在这个例子中，我们将使用pymongo将项目写入MongoDB。MongoDB地址和数据库名称在Scrapy设置中指定；MongoDB集合以item类命名。 

import pymongo

class MongoPipeline(object):

    collection_name = 'scrapy_items'

    def __init__(self, mongo_uri, mongo_db):

        self.mongo_uri = mongo_uri

        self.mongo_db = mongo_db

    @classmethod

    def from_crawler(cls, crawler):

        return cls(

            mongo_uri=crawler.settings.get('MONGO_URI'),

            mongo_db=crawler.settings.get('MONGO_DATABASE', 'items')

        )

    def open_spider(self, spider):

        self.client = pymongo.MongoClient(self.mongo_uri)

        self.db = self.client[self.mongo_db]

    def close_spider(self, spider):

        self.client.close()

    def process_item(self, item, spider):

        self.db[self.collection_name].insert_one(dict(item))

        return item

(4) 截取项目的截图

从process_item()方法返回Deferred。它使用Splash渲染项目URL的屏幕截图。Pipeline向本地运行的Splash示例发出请求。下载请求并延迟回调激活后，它会将项目保存到文件并将文件名添加到项目中。 

import scrapy

import hashlib

from urllib.parse import quote

class ScreenshotPipeline(object):

    """Pipeline that uses Splash to render screenshot of

    every Scrapy item."""

    SPLASH_URL = "http://localhost:8050/render.png?url={}"

    def process_item(self, item, spider):

        encoded_item_url = quote(item["url"])

        screenshot_url = self.SPLASH_URL.format(encoded_item_url)

        request = scrapy.Request(screenshot_url)

        dfd = spider.crawler.engine.download(request, spider)

        dfd.addBoth(self.return_item, item)

        return dfd

    def return_item(self, response, item):

        if response.status != 200:

            # Error happened, return item.

            return item

        # Save screenshot to file, filename will be hash of url.

        url = item["url"]

        url_hash = hashlib.md5(url.encode("utf8")).hexdigest()

        filename = "{}.png".format(url_hash)

        with open(filename, "wb") as f:

            f.write(response.body)

        # Store filename in item.

        item["screenshot_filename"] = filename

        return item

(5) 重复过滤

一个过滤器，用于查找重复项目，并删除已处理的项目。假设我们的项目具有唯一ID，但我们的spider会返回具有相同ID的多个项目： 

from scrapy.exceptions import DropItem

class DuplicatesPipeline(object):

    def __init__(self):

        self.ids_seen = set()

    def process_item(self, item, spider):

        if item['id'] in self.ids_seen:

            raise DropItem("Duplicate item found: %s" % item)

        else:

            self.ids_seen.add(item['id'])

            return ite

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