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第56天：urllib 包基本使用

2019/11/12

urllib 是一个 python 内置包，不需要额外安装即可使用，包里面包含了以下几个用来处理 url 的模块：

  • urllib.request，用来打开和读取 url，意思就是可以用它来模拟发送请求，就像在浏览器里输入网址然后敲击回车一样，获取网页响应内容。
  • urllib.error，用来处理 urllib.request 引起的异常，保证程序的正常执行。
  • urllib.parse，用来解析 url，可以对 url 进行拆分、合并等。
  • urllib.robotparse，用来解析 robots.txt 文件，判断网站是否能够进行爬取。

掌握以上四个模块，你就能对网站进行简单的爬虫操作，下面我们逐个介绍。

1 urllib.request 模块

urllib.request 模块定义了以下几个函数。

1.1 urllib.request.urlopen(url, data=None, [timeout, ]*, cafile=None, capath=None, cadefault=False, context=None)

该函数主要用于模拟网站请求，返回一个 HTTPResponse 类型的对象。

1.1.1 urlopen 函数中参数定义

  • url，必选参数，是一个 str 字符串或者 Request 对象(后面会介绍)。
  • data，bytes 类型的可选参数，如果传递的是字典型数据，可以用 urllib.parse.urlencode() 进行编码，返回 str 字符串，再将 str 转换成 bytes 字节流。如果传递 data 参数，urlopen 将使用 HTTP POST 方式请求，否则为 HTTP GET 请求。
  • timeout，可选参数，设置超时时间(未设置时使用全局默认超时时间)，以秒为单位计时，如果 urlopen 请求超出了设置时间还未得到响应则抛出异常。
  • cafile 和 capath，可选参数，在 HTTPS 连接请求时指定已认证的 CA 证书以及证书路径。
  • cadefault，一般可忽略该参数。
  • context，ssl.SSLContext 类型的可选参数，用来指定 SSL 设置。

1.1.2 urlopen 函数返回类型

urlopen 函数请求返回一个 HTTPResponse 响应上下文，或者请求异常抛出 URLError 协议错误，一般有如下属性：

  • geturl()，返回检索的 url，通常用于判定是否进行了重定向。
  • info()，返回网页的头信息。
  • getcode()，返回 HTTPResponse 响应的状态码。

1.1.3 urlopen 函数的应用实例

# 创建一个 HTTP GET 请求，输出响应上下文
from urllib.request import urlopen
response = urlopen("http://www.python.org")
print(response.read()) 

# 创建一个 HTTP POST 请求，输出响应上下文
from urllib.request import urlopen
from urllib.parse import urlencode
data = {'kw' : 'python'}
data = bytes(urlencode(data), encoding = 'utf-8')
response = urlopen("https://fanyi.baidu.com/sug", data)
print(response.read().decode('unicode_escape'))

# 创建一个 HTTP GET 请求，设置超时时间为0.1s
import urllib.request
import urllib.error
try:
    response=urllib.request.urlopen('http://www.python.org',timeout=0.1)
    print(response.read()) 
except urllib.error.URLError as e:
    print(e.reason)

1.2 urllib.request.Request(url, data=None, headers={}, origin_req_host=None, unverifiable=False, method=None)

该函数主要用于构造一个 url，返回一个 urllib.request.Request 对象。

1.2.1 Request 函数中参数定义

  • url，必选参数，请求的 url 地址。
  • data，bytes 类型的可选参数。
  • headers，字典类型，有些 HTTP 服务器仅允许来自浏览器的请求，因此通过 headers 来模拟浏览器对 url 的访问，比如模拟谷歌浏览器时使用的 headers：”Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/76.0.3809.132 Safari/537.36”。可以通过调用 add_header() 来添加 headers 信息。
  • origin_req_host，请求方的 host 名称或者 IP 地址。
  • unverifiable，表示这个请求是否无法验证，默认为 False。比如请求一张图片，如果没有权限获取图片那它的值就是 true。
  • method，是一个字符串，用来指示请求使用的方法，如：GET,POST,PUT 等，默认是 GET 请求。

1.2.2 Request 函数返回类型

与 urlopen 函数请求返回一样，一般返回一个 HTTPResponse 响应上下文。

1.2.3 Request 函数的应用实例

# 采用 HTTP GET 请求的方法模拟谷歌浏览器访问网站，输出响应上下文
from urllib import request,parse
url = 'http://www.python.org'
headers = {
    'User-Agent':'Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/76.0.3809.132 Safari/537.36'
}
req = request.Request(url, headers = headers, method = 'GET')
response = request.urlopen(req) 
print(response.read())

# 采用 HTTP POST 请求的方法模拟谷歌浏览器访问网站，输出响应上下文
from urllib import request
from urllib import parse
url = 'https://fanyi.baidu.com/sug'
data = {'kw' : 'python'}
data = bytes(parse.urlencode(data), encoding = 'utf-8')
headers = {
    'User-Agent':'Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/76.0.3809.132 Safari/537.36'
}
req = request.Request(url, data, headers, method = 'POST')
response = request.urlopen(req) 
print(response.read().decode('unicode_escape'))

# 创建一个 HTTP GET 请求，通过 add_header 添加一个 UserAgent
import urllib.request
import random
url = 'http://www.python.org'
headerUserAgentList = ['Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/76.0.3809.132 Safari/537.36',
'Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64; rv:69.0) Gecko/20100101 Firefox/69.0']
randomHeaderUserAgent = random.choice(headerUserAgentList) # 随机选取一个 UserAgent
req = urllib.request.Request(url) 
req.add_header('User-Agent', randomHeaderUserAgent) # 添加 UserAgent
response=urllib.request.urlopen(req)
print(req.get_header('User-agent'))
print(req.headers) # 打印请求的 header 信息

2 urllib.error 模块

urllib.error 模块定义了由 urllib.request 模块引发的异常，异常主要包含 URLError 和 HTTPError。

2.1 urllib.error.URLError 异常

URLError 类继承自 OSError 类，是 error 异常模块的基类，由request模块产生的异常都可以通过捕获这个类来处理。URLError 只有一个属性 reason，即返回错误的原因。

应用实例：

# 在请求连接时候捕获网址错误引发的异常
from urllib import request, error
try:
    response = request.urlopen('https://www,baidu,com')
except error.URLError as e:
    print(e.reason)

2.2 urllib.error.HTTPError 异常

HTTPError 是 URLError 的子类，专门用来处理 HTTP 请求错误，比如认证请求失败，包含以下三个属性：

  • code：返回 HTTP 响应的状态码，如404页面不存在等。
  • reason：返回错误的原因。
  • headers：返回 HTTP 响应头信息。

应用举例：

# 返回401未授权错误
from urllib import request,error
try:
    response=request.urlopen('http://pythonscraping.com/pages/auth/login.php')
    print(response.getcode())
except error.HTTPError as e:
    print('1.错误原因：\n%s\n2.状态码：\n%s\n3.响应头信息：\n%s' %(e.reason, e.code, e.headers))
except error.URLError as e:
    print(e.reason)

3 urllib.parse 模块

urllib.parse 模块定义了一个处理 url 的标准接口，用来实现 url 字符串的抽取、合并以及链接转换。该模块主要用到的函数如下。

3.1 urllib.parse.urlparse(urlstring, scheme=’’, allow_fragments=True)

用于实现 url 字符串的识别和分段，可以分为六个字符串，分别是 scheme (协议)，netloc (域名)，path (路径)，params (参数)，query (查询条件)和 fragment (锚点)，其结构如下所示：“scheme://netloc/path;parameters?query#fragment”。实际上具体 url 某些字段可能会不存在，比如 “http://www.baidu.com” 只包含了协议和域名。

3.1.1 urlparse 函数中参数定义

  • urlstring，待解析的 url 字符串。
  • scheme，是默认的协议，比如 http 或者 https，url 字符串中如果不携带相关协议，可以通过 scheme 来指定，如果 url 中指定了相关协议则在 url 中生效。
  • allow_fragments，是否忽略锚点，设置为 False 即 fragment 部分会被忽略，反之不会忽略。

3.1.2 urlparse 的返回类型

函数返回的是一个 urllib.parse.ParseResult 对象，获取解析出来的 url 六个字段。

3.1.3 urlparse 应用举例

# 解析并输出 url 中每个字段的字符串
import urllib
url = 'http://www.baidu.com/urllib.parse.html;python?kw=urllib.parse#module-urllib'
result = urllib.parse.urlparse(url)
print(result)
print(result.scheme, result.netloc, result.path, result.params, result.query, result.fragment, sep = '\n')

3.2 urllib.parse.urlunparse(parts)

与 urlparse 相反，通过列表或者元祖的形式将分段的字符串组合成一个完整的 url 字符串。

3.2.1 urlunparse 函数中参数定义

  • parts，可以是列表或者元组。

3.2.2 urlunparse 的返回类型

urlunparse 函数返回一个构造好的 url 字符串。

3.2.3 应用举例

# 通过 data 列表或元组构造一个 url 并输出
import urllib
dataList = ['http', 'www.baidu.com', '/urllib.parse.html', 'python', 'kw=urllib.parse', 'modul-urllib'] # 六个字符串都必须填写，否则会出现 ValueError 错误，如果某一字符串不存在则填入空字符
dataTuple = ('http', 'www.baidu.com', '/urllib.parse.html', '', 'kw=urllib.parse', 'modul-urllib') # 六个字符串都必须填写，否则会出现 ValueError 错误，如果某一字符串不存在则填入空字符
urlList = urllib.parse.urlunparse(dataList)
urlTuple = urllib.parse.urlunparse(dataTuple)
print('1.urlList:%s\n2.urlTuple:%s' % (urlList, urlTuple))

3.3 urllib.parse.urlsplit(urlstring, scheme=’’, allow_fragments=True)

与 urlparse 函数类似，但它只返回 url 字符串的5个字段，把 params 合并到 path 中。

urlsplit 应用举例

# 解析并输出 url 中每个字段的字符串，params 会合并到 path 中。
import urllib
url = 'http://www.baidu.com/urllib.parse.html;python?kw=urllib.parse#modul-urllib'
result = urllib.parse.urlsplit(url)
print(result)
print(result.scheme, result.netloc, result.path, result.query, result.fragment, sep = '\n')

3.4 urllib.parse.urlunsplit(parts)

与 urlunparse 函数类似，它也是将 url 中各部分字段组合完整的 url 字符串的方法，唯一的区别是列表或元组的长度必须是5个，因为它把 params 省略了。

urlunsplit 应用举例

# 通过 data 列表或元组构造一个 url 并输出
import urllib
dataList = ['http', 'www.baidu.com', '/urllib.parse.html;python', 'kw=urllib.parse', 'modul-urllib'] # 五个字符串都必须填写，否则会出现 ValueError 错误，如果某一字符串不存在则填入空字符
dataTuple = ('http', 'www.baidu.com', '/urllib.parse.html;python', 'kw=urllib.parse', 'modul-urllib') # 五个字符串都必须填写，否则会出现 ValueError 错误，如果某一字符串不存在则填入空字符
urlList = urllib.parse.urlunsplit(dataList)
urlTuple = urllib.parse.urlunsplit(dataTuple)
print('1.urlList:%s\n2.urlTuple:%s' % (urlList, urlTuple))

3.5 urllib.parse.quote(string, safe=’/’, encoding=None, errors=None)

使用 %xx 转义字符替换字符串中的特殊字符，比如汉字。字母、数字和‘_.-~’字符不会被替换。

3.5.1 quote 函数中参数定义

  • string，可以是 str 字符串或 bytes 类型。
  • safe，可选参数，默认是’/’，指明不应该被替换的附加 ASCII 字符。
  • encoding 和 errors，可选参数，用来定义如何处理 non-ASCII 字符。一般默认设置编码方法为 encoding=’utf-8’，errors=’strict’，这意味着编码错误将引发 UnicodeError。如果 string 是 bytes 类型，不能设置 encoding 和 errors，否则将引发 TypeError。

3.5.2 quote 函数的返回类型

quote 函数返回一个编码后的字符串。

3.5.3 应用举例

# 采用 quote 对 url 中的汉字进行编码，输出编码后的结果
import urllib
url = 'http://www.baidu.com/爬虫'
result = urllib.parse.quote(url)
print(result)
url = 'http://www.baidu.com/+爬虫'
result = urllib.parse.quote(url, '+') # 更改 safe 参数
print(result)

3.6 urllib.parse.unquote(string, encoding=’utf-8’, errors=’replace’)

与 quote 函数相反，把 %xx 转义字符替换成字符。

3.6.1 unquote 函数的参数定义

  • string，必须是 str 字符串。
  • encoding 和 errors，可选参数，定义如何将 %xx 转义字符解码为 Unicode 字符。encoding 默认为 ‘utf-8’，errors 默认为 ‘replace’，表示无效的转义字符将会用占位符替换。

3.6.2 unquote 函数的返回类型

unquote 函数返回一个解码后的字符串。

3.6.3 应用举例

# 解码经过 quote 函数处理后的 url，输出解码后的结果。
import urllib
url = 'http://www.baidu.com/爬虫'
result = urllib.parse.quote(url)
print(result)
result = urllib.parse.unquote(url)
print(result)

3.7 urllib.parse.urljoin(base, url, allow_fragments=True)

该函数用来将基本 url 与另一个 url 组合，更新基本 url 字符串。它会使用 url 对基本 url 中缺失的部分进行补充，比如 scheme (协议)、netloc (域名)和 path (路径)。即根据 url 字符串中带有的字段，对基本 url 中没有的字段进行补充，已存在的字段进行替换。

3.7.1 urljoin 函数中参数定义

  • base，是一个基本 url。
  • url，将 scheme (协议)、netloc (域名)或 path (路径)字段组合进基本 url 的 url。
  • allow_fragments，是否忽略锚点，设置为 False 即 fragment 部分会被忽略，反之不会忽略。

3.7.2 urljoin 函数返回类型

返回组合成功的 url 字符串。

3.7.3 应用举例

# 基于 url 对 base_url 进行重新组合，并输出组合结果。
import urllib
base_url = 'http://www.baidu.com'
url = 'https://www.google.com/urllib.parse.html;python?kw=urllib.parse#module-urllib'
result = urllib.parse.urljoin(base_url,url,False)
print(result)

3.8 urllib.parse.urlencode(query, doseq=False, safe=’’, encoding=None, errors=None, quote_via=quote_plus)

urlencode 函数可以将字典转化为 GET 请求中的 query (查询条件)，或者将字典转化为 POST 请求中需要上传的数据。

3.8.1 urlencode 函数中参数定义

  • query，字典类型。
  • doseq，允许字典中一个键对应多个值，编码成 query (查询条件)。
  • safe、encoding 和 errors，这三个参数由 quote_via 指定。

3.8.2 urlencode 函数返回类型

urlencode 函数返回 str 字符串。

3.8.3 应用举例

# 创建 GET 请求
import urllib
params = {'username':'xxx','password':'123'}
base_url='http://www.baidu.com'
url=base_url + '?' + urllib.parse.urlencode(params)
print(url)
params = {'username':['xxx', 'yyy'], 'password':'123'} # username 键对应多个值
base_url='http://www.baidu.com'
url=base_url + '?' + urllib.parse.urlencode(params) # doseq 设置为 False，会解析成乱码
print(url)
url=base_url + '?' + urllib.parse.urlencode(params, True) # doseq 设置为 True
print(url)

4 urllib.robotparse 模块

rebotparser 模块提供了一个 RobotFileParser 类，主要用来解析网站上发布的 robots.txt，然后根据解析内容判断爬虫是否有权限来爬取这个网页。

4.1 robots.txt 文件

robots.txt，存放于网站根目录下，采用 ASCII 编码的文本文件，记录此网站中的哪些内容是不应被爬虫获取的，哪些是可以被爬虫获取的。

robots.txt 文件内容举例

User-agent: * Disallow: / Allow: /public/

  • User-agent，爬虫的名称，将其设置为 * 代表协议对任何爬虫有效，如果设置为 Baiduspider 则代表协议仅对百度爬虫有效，要是有多条则对多个爬虫有效，至少需要指定一条。
  • Disallow，网页中不允许抓取的目录，上述例子中设置的 / 代表不允许抓取所有的页面。
  • Allow，一般和 Disallow 一起使用，用来排除单独的某些限制，上述例子中设置为 /public/ 表示所有页面不允许抓取，但可以抓取 public 目录。

4.2 urllib.robotparser.RobotFileParser(url=’’) 类及其常用方法

  • set_url(url)，设置引用 robots.txt 文件的 url，如果在创建 RobotFileParser 对象时传入了 url，那么就不需要使用这个方法设置 url。
  • read()，读取 robots.txt 文件并将其提供给解析器，不返回任何内容。
  • parse(lines)，用来解析 robots.txt 某些行的内容，并安装语法规则来分析内容。
  • can_fetch(useragent, url)，传入两个参数，用户代理以及要爬取的网站，返回的内容是该用户代理否可以抓取这个网站，结果为 True 或 False。

应用举例

# 使用两种爬虫代理分别查看是否可以对 'http://www.baidu.com' 网站进行爬取
from urllib.robotparser import RobotFileParser
rp = RobotFileParser()
rp.set_url("http://www.baidu.com/robots.txt")
rp.read()
print(rp.can_fetch('Baiduspider', 'http://www.baidu.com')) 
print(rp.can_fetch('*', 'http://www.baidu.com'))

5 总结

本节给大家介绍了 Python 中 urllib 包的使用，为 Python 工程师对该包的使用提供了支撑，了解爬取网站所需的一些基本函数操作。

参考资料

[1] https://docs.python.org/3/library/urllib.html

[2] https://www.cnblogs.com/zhangxinqi/p/9170312.html

示例代码：Python-100-days-day056


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