python爬虫之urllib库（一）

　　urllib库

　　urllib库是python提供的一种用于操作URL的模块，python2中是urllib和urllib2两个库文件，python3中整合在了urllib一个库中。即在Python中导入和调用方法也发生了改变。

python2和python3中urllib库变化对比
python2	python3
import urllib2	import urllib.request,urllib.request
import urllib	import urllib.reqest,urllib.error,urllib.parse
import parse	import urllib.parse
urllib2.urlopen	urllib.request.urlopen
urllib.urlencode	urllib.parse.urlencode
urllib.quote	urllib.request.quote
cookielib.CookieJar	http.CookieJar
urllib2.Request	urllib.request.Request

　　使用urllib库快速爬取网页

　　使用urllib库需要导入urllib库中对应的模块。

　　import urllib.request

　　导入对应模块以后，使用模块中的urlopen（）方法打开并爬取网页。例如，爬取百度首页（http://www.baidu.com）,并保存在变量file中。

　　file = urllib.request.urlopen(‘http://www.baidu.com’)

　　使用print(file)查看一下变量file中保存的内容，查看结果为：<http.client.HTTPResponse object at 0x0000000002DCBB38>。由此看出，urlopen()方法爬取网页返回的结果是一个HTTP响应对象，读取对象中的内容需要其他方式。

　　读取内容的三种方式及其用法：

file.read()读取文件的全部内容，read()方法读取的内容赋值给一个字符串变量。
file.readlines()读取文件的全部内容，readlines()方法读取的内容赋值给一个列表变量。
file.readline()读取文件的一行内容。

data = file.read()  # 所有内容赋值给字符串
print(data)
data_lines = file.readlines()  # 所有内容赋值给列表
print(data_lines)
data_line = file.readline()  # 单行内容
print(data_line)
data_line_next = file.readline()
print(data_line_next)  # 读取下一行

　　成功爬取了一个网页以后，将网页保存在本地需要使用文件读写操作。文件读写的具有两种写法：

　　法一：

fhandle = open('D:/Spider/test/baidu.html', 'wb')
fhandle.write(data)
fhandle.close()

　　法二：

　　with open('D:/Spider/test/baidu.html', 'wb') as fhandle:
    　　fhandle.write(data)

　　两种写法都是先使用open()方法按照文件目录D:/Spider/test/ 找到并打开名为baidu.html的文件，文件操作模式为'wb'，表示bytes类型数据写模式，然后使用write()方法写入。区别在于with方法在数据写入以后会自动关闭文件，而法一需要调用close()方法关闭文件。

　　注意一个问题：urlopen()返回的HTTP响应对象通过head()读取以后，可以看到b‘ ’形式的字符串，此类型数据为bytes类型，对应文件写入的中'wb'，‘rb’等。我们知道python中，bytes类型数据是适合用于数据的传输和存储，而如果bytes类型数据需要处理，则需要转化为str类型数据。

　　str类型与bytes类型之间的数据转换方式：

str类型数据转化为bytes类型数据：编码，str.encode('utf-8')，其中utf-8为统一码，是一种编码格式。
bytes类型数据转化为str类型数据：解码，bytes.decode('utf-8')。

import urllib.request


file = urllib.request.urlopen('http://www.baidu.com')
data = file.read().decode()  # decode()转bytes为str

with open('D:/Spider/test/baidu.html', 'w') as fhandle:  # 以str类型写入文件
    fhandle.write(data)

　　按照文件目录找到baidu.html文件，使用浏览器打开，可以看到本地版百度首页。只是图片暂时没有爬取过来。

　　此外，可以使用getcode()方法查看爬取网页时的状态码，geturl()方法获取当时爬取的url地址。

import urllib.request


file = urllib.request.urlopen('http://www.baidu.com')
code = file.getcode()
url = file.geturl()
print(code)
print(url)

　　除了上面使用的方法，还可以使用urllib.request中urlretrieve()方法直接将对应信息写入本地文件，格式：urllib.request.urlretrieve(url, filename = '本地文件地址')。

import urllib.request


url = 'http://www.baidu.com'
filename = urllib.request.urlretrieve(url, filename='D:/Spider/test/baidu-2.html')

　　按照文件目录找到baidu-2.html文件，使用浏览器打开，可以看到本地版百度首页。此外，使用print(filename)查看，得出('D:/Spider/test/baidu-2.html', <http.client.HTTPMessage object at 0x0000000002DEC2E8>)，filename是以元组形式存储了本地文件地址和HTTP响应消息对象。

　　使用urllib.request.retrieve()方法爬取网页本地化保存会产生一些缓存，可以使用urlcleanup()方法清除缓存。

　　urllib.request.urlcleanup()

　　URL编码：一般来说，URL标准只允许一部分ASCII字符在url中使用，像汉字、“：”、“&”等字符是不符合URL标准的，需要进行URL编码。根据传参形式不同，URL编码又分为两种方式。

　　方式一：使用urllib.request.quote()对单一参数进行编码。

url = 'http://www.baidu.com/s?wd='
search = '编程'  # 单一参数
search_url = url + urllib.request.quote(search)  # 参数编码，合并url
print(search_url)

　　方式二：使用urllib.parse.urlencode()对多个参数以字典形式传入进行编码。

import urllib.parse


url = 'http://www.baidu.com/s?'
params = {
    'wd': '中文',
    'key': '张',  
    'value': '三'
}

str_params = urllib.parse.urlencode(params)  # 字典传参拼接方式，urlencode()和quote()相似，urlencode对多个参数转义
print(str_params)  # wd=%E4%B8%AD%E6%96%87&key=%25E5%25BC%25A0&value=%E4%B8%89
search_url = url + str_params
print(search_url)

　　使用headers属性模拟浏览器

　　有时，使用爬虫爬取一些网页的时候，会返回403错误，即禁止访问的错误。是因为网页为了防止恶意采集信息的行为设置了一些反爬措施。对于这部分网页，我们可以尝试设置一些headers信息，模拟成浏览器去访问这些网页。由于urlopen()不支持一些HTTP的高级特性，要添加可以使用opener对象或者Request类来进行。

　　三种添加headers信息的方式，参阅python爬虫之User-Agent用户信息。

　　方法一：使用build_opener()修改报头

import urllib.request


url= "http://blog.csdn.net/weiwei_pig/article/details/51178226"
headers=("User-Agent","Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/38.0.2125.122 Safari/537.36 SE 2.X MetaSr 1.0")

opener = urllib.request.build_opener()
opener.addheaders = [headers]
data=opener.open(url).read()

　　通过build_opener()方法创建opener对象，而opener对象是由OpenerDirector类实例化来的。

　　OpenerDirector类的实例属性self.addheaders默认初始值为[('User-agent', client_version)]（列表元素为元组型嵌套），外部调用赋值修改opener.addheaders属性。

　　后调用OpenerDirector类的实例方法open()发送HTTP请求。

　　方法二：使用Request类实例化静态添加报头

import urllib.request


url= "http://www.baidu.com"
headers=("User-Agent","Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/38.0.2125.122 Safari/537.36 SE 2.X MetaSr 1.0")

req=urllib.request.Request(url, headers= headers)
data=urllib.request.urlopen(req).read()

　　方法三：使用Request类的实例方法add_headers()动态添加报头（注意源码中add_headers()方法的首字母大写的key才可以取value）

import urllib.request


url= "http://www.baidu.com"

req=urllib.request.Request(url)
req.add_header('User-Agent', 'Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/38.0.2125.122 Safari/537.36 SE 2.X MetaSr 1.0')
data=urllib.request.urlopen(req).read()

　　方法二和方法三都是对Request类的操作，方法二是通过对类的初始化添加headers，方法三是调用类中的实例方法add_header()添加headers，Request类源码：

  1 class Request:
  2 
  3     def __init__(self, url, data=None, headers={},
  4                  origin_req_host=None, unverifiable=False,
  5                  method=None):
  6         self.full_url = url
  7         self.headers = {}
  8         self.unredirected_hdrs = {}
  9         self._data = None
 10         self.data = data
 11         self._tunnel_host = None
 12         for key, value in headers.items():
 13             self.add_header(key, value)
 14         if origin_req_host is None:
 15             origin_req_host = request_host(self)
 16         self.origin_req_host = origin_req_host
 17         self.unverifiable = unverifiable
 18         if method:
 19             self.method = method
 20 
 21     @property
 22     def full_url(self):
 23         if self.fragment:
 24             return '{}#{}'.format(self._full_url, self.fragment)
 25         return self._full_url
 26 
 27     @full_url.setter
 28     def full_url(self, url):
 29         # unwrap('<URL:type://host/path>') --> 'type://host/path'
 30         self._full_url = unwrap(url)
 31         self._full_url, self.fragment = splittag(self._full_url)
 32         self._parse()
 33 
 34     @full_url.deleter
 35     def full_url(self):
 36         self._full_url = None
 37         self.fragment = None
 38         self.selector = ''
 39 
 40     @property
 41     def data(self):
 42         return self._data
 43 
 44     @data.setter
 45     def data(self, data):
 46         if data != self._data:
 47             self._data = data
 48             # issue 16464
 49             # if we change data we need to remove content-length header
 50             # (cause it's most probably calculated for previous value)
 51             if self.has_header("Content-length"):
 52                 self.remove_header("Content-length")
 53 
 54     @data.deleter
 55     def data(self):
 56         self.data = None
 57 
 58     def _parse(self):
 59         self.type, rest = splittype(self._full_url)
 60         if self.type is None:
 61             raise ValueError("unknown url type: %r" % self.full_url)
 62         self.host, self.selector = splithost(rest)
 63         if self.host:
 64             self.host = unquote(self.host)
 65 
 66     def get_method(self):
 67         """Return a string indicating the HTTP request method."""
 68         default_method = "POST" if self.data is not None else "GET"
 69         return getattr(self, 'method', default_method)
 70 
 71     def get_full_url(self):
 72         return self.full_url
 73 
 74     def set_proxy(self, host, type):
 75         if self.type == 'https' and not self._tunnel_host:
 76             self._tunnel_host = self.host
 77         else:
 78             self.type= type
 79             self.selector = self.full_url
 80         self.host = host
 81 
 82     def has_proxy(self):
 83         return self.selector == self.full_url
 84 
 85     def add_header(self, key, val):
 86         # useful for something like authentication
 87         self.headers[key.capitalize()] = val
 88 
 89     def add_unredirected_header(self, key, val):
 90         # will not be added to a redirected request
 91         self.unredirected_hdrs[key.capitalize()] = val
 92 
 93     def has_header(self, header_name):
 94         return (header_name in self.headers or
 95                 header_name in self.unredirected_hdrs)
 96 
 97     def get_header(self, header_name, default=None):
 98         return self.headers.get(
 99             header_name,
100             self.unredirected_hdrs.get(header_name, default))
101 
102     def remove_header(self, header_name):
103         self.headers.pop(header_name, None)
104         self.unredirected_hdrs.pop(header_name, None)
105 
106     def header_items(self):
107         hdrs = self.unredirected_hdrs.copy()
108         hdrs.update(self.headers)
109         return list(hdrs.items())

View Code

　　考虑：实例属性self.headers初始值为空字典{},能否像方法一，在外部调用时赋值修改实例属性。

import urllib.request


url = "http://www.baidu.com"
headers = {"User-Agent": "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/38.0.2125.122 Safari/537.36 SE 2.X MetaSr 1.0"}

req = urllib.request.Request(url)
req.headers = headers
data = urllib.request.urlopen(req).read()

with open('t.html', 'wb') as fhandle:
    fhandle.write(data)

　　测试验证方法，找到t.html文件使用浏览器打开，按F12切换到DevTools-Network选项，刷新页面，出现

　　点击黑色箭头所指列表项的任意一下，右侧出现

　　下拉找到Request Headers，展开找到User-Agent项，对照上述代码User-Agent信息验证可以使用外部调用实例属性修改。

　　上述过程反过来，则为手动抓包，获取User-Agent信息了。