探索 Java 网络爬虫:Jsoup、HtmlUnit 与 WebMagic 的比较分析

=蜗牛= 2024-07-06 12:03:02 阅读 77

1、引言

在当今信息爆炸的时代,网络数据的获取和处理变得至关重要。对于 Java 开发者而言,掌握高效的网页抓取技术是提升数据处理能力的关键。本文将深入探讨三款广受欢迎的 Java 网页抓取工具:Jsoup、HtmlUnit 和 WebMagic,分析它们的功能特点、优势以及适用场景,以助开发者选择最适合自己项目需求的工具。

2、Jsoup

2.1、简介

Jsoup 是一款 Java 编写的开源 HTML 解析器,它提供了一套丰富的 API,用于解析、操作和清理 HTML 文档。Jsoup 能够从网页中提取数据,并且广泛应用于网络爬虫、数据挖掘和自动化测试等领域。

Jsoup 官方网站

2.2、特性

轻量级:Jsoup 作为一个轻量级的库,不需要额外的服务器或复杂的配置即可使用。解析能力:能够从 HTML 文件、字符串或 URL 中解析文档,并提取数据。强大的选择器:支持 CSS 选择器和正则表达式,使得数据提取更加灵活和高效。易于使用:API 设计直观,易于上手,适合初学者和有经验的开发者。处理异常:能够处理 HTML 文档中的异常情况,如不完整的标签等。

2.3、优点

易学易用:Jsoup 的 API 设计简单直观,学习成本低。灵活性:支持多种数据提取方式,适应不同的数据抽取需求。社区支持:作为一个成熟的开源项目,Jsoup 拥有活跃的社区,方便获取帮助和资源。

2.4、缺点

不支持 JavaScript:无法直接处理 JavaScript 动态加载的内容。性能限制:对于大型或复杂的 HTML 文档,解析速度可能不如其他专业的解析工具。安全风险:如果不正确使用,可能会引入跨站脚本攻击(XSS)等安全问题。

2.5、使用场景

静态网页爬取:适用于从不需要执行 JavaScript 的静态网页中提取信息。数据提取:从网页中提取链接、图片、文本等数据。自动化测试:在 Web 应用程序的自动化测试中,用于模拟用户操作和验证页面内容。内容清洗:清理 HTML 文档,移除不需要的元素或属性,确保输出的 HTML 是安全和干净的。

2.6、注意事项

JavaScript 渲染:Jsoup 不执行 JavaScript,因此无法直接从依赖 JavaScript 动态生成的内容中提取数据。编码问题:在处理非标准编码的 HTML 文档时,可能需要手动设置字符编码。异常处理:虽然 Jsoup 能够处理一些异常情况,但对于某些复杂的 HTML 结构,可能需要额外的处理逻辑。

2.7、示例代码

如果你使用的是 Maven,可以在 pom.xml 文件中添加以下依赖

<code><!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.jsoup/jsoup -->

<dependency>

<groupId>org.jsoup</groupId>

<artifactId>jsoup</artifactId>

<version>1.17.2</version> <!-- 请使用最新版本 -->

</dependency>

以下是一个简单的 Jsoup 示例代码,演示了如何抓取百度首页上的热门搜索新闻:

public class JsoupExample {

public static void main(String[] args) {

// 目标网页 URL

String url = "https://www.baidu.com";

try {

// 连接到网页并获取文档对象

Document doc = Jsoup.connect(url).get();

// 获取百度首页热搜

Elements hotSearchList = doc.selectXpath("//*[@id=\"hotsearch-content-wrapper\"]/li");

System.out.println("今日百度热搜:");

// 遍历所有热搜新闻

for (Element hotSearch : hotSearchList) {

Elements newsMetaList = hotSearch.selectXpath(".//span");

for (Element newsMeta : newsMetaList) {

System.out.print(newsMeta.text() + " ");

}

System.out.print("\n");

}

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

运行结果截图如下:

在这里插入图片描述

Jsoup 主要用于静态网页的内容抓取,对于使用 Vue.js 等现代 JavaScript 框架构建的动态网站,其直接获取页面内容的能力受限。由于 Vue.js 等框架通过 JavaScript 动态生成页面内容,Jsoup 无法执行相应的脚本,因此可能无法获取到完整的、动态渲染的数据。

因此,使用 Jsoup 爬取这类网站时,通常只能获取到初始的、不包含动态数据的HTML结构。结果如下:

<code><!doctype html>

<html>

<head>

<meta charset="utf-8">code>

</head>

<body>

<div id="app"></div>code>

</body>

</html>

3、HtmlUnit

3.1、简介

HtmlUnit 是一个用 Java 编写的无界面浏览器,它模拟 HTML 文档并提供了一系列 API,允许开发者以编程方式与网页进行交互。这个工具可以用于自动化测试、网络爬虫以及自动化网页交互等场景。HtmlUnit 支持 JavaScript(通过 Mozilla Rhino 引擎),并且能够处理 AJAX 功能,使得它能够与现代的动态网页进行交互。

HtmlUnit 官方网站

HtmlUnit GitHub

3.2、特性

无界面:HtmlUnit 不需要图形用户界面,可以在服务器或后台环境中运行。支持 JavaScript:内置 Rhino JavaScript 引擎,可以执行 JavaScript 代码,处理 AJAX 请求。模拟浏览器行为:可以模拟用户在浏览器中的操作,如点击、表单提交等。多浏览器模拟:可以模拟多种浏览器,如 Chrome、Firefox、Internet Explorer 等。丰富的 API:提供了丰富的 API 来操作网页元素,如获取、设置属性、执行事件等。

3.3、优点

易用性:HtmlUnit 的 API 设计简单直观,易于上手和使用。跨平台:作为无界面浏览器,HtmlUnit 可以在任何支持Java的平台上运行。社区支持:作为一个成熟的开源项目,HtmlUnit 拥有活跃的社区,可以方便地获取帮助和资源。

3.4、缺点

性能:由于 HtmlUnit 需要解释 JavaScript,对于复杂的 JavaScript 操作,性能可能不如真实浏览器。兼容性:虽然支持多种浏览器特性,但仍有可能遇到一些网页在 HtmlUnit 中无法正确渲染或表现的问题。更新维护:随着 Web 技术的发展,HtmlUnit 需要不断更新以支持新的Web标准和特性,这可能导致版本间的不兼容问题。

3.5、使用场景

自动化测试:用于 Web 应用程序的功能测试,模拟用户操作验证应用程序的行为。网络爬虫:抓取网站数据,提取信息,适用于数据分析、数据挖掘等。Web 自动化:自动化执行 Web 相关的任务,如登录、下载文件、填写并提交表单等。

3.6、注意事项

CSS 和 JavaScript 支持:HtmlUnit 对 CSS 和 JavaScript 的支持可能不如真实浏览器完美,有时候需要禁用 CSS 和 JavaScript 来避免潜在的问题。异常处理:在处理 JavaScript 错误时,可以通过设置来防止测试因脚本错误而失败。版本兼容性:使用 HtmlUnit 时,需要注意库的版本与依赖的其他库的兼容性,以及与目标网站的 JavaScript 和 CSS 的兼容性。

3.7、示例代码

如果你使用的是 Maven,可以在 pom.xml 文件中添加以下依赖

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.htmlunit/htmlunit -->

<dependency>

<groupId>org.htmlunit</groupId>

<artifactId>htmlunit</artifactId>

<version>4.0.0</version> <!-- 请使用最新版本 -->

</dependency>

以下是一个简单的 HtmlUnit 示例代码,演示了如何抓取百度首页上的热门搜索新闻:

public class HtmlUnitExample {

public static void main(String[] args) {

// 目标网页 URL

String url = "https://www.baidu.com";

WebClient webClient = getWebClient();

try {

// 打开网页

HtmlPage page = webClient.getPage(url);

// 获取网页标题

String title = page.getTitleText();

System.out.println("网页标题: " + title);

// 获取百度首页热搜

List<DomElement> hotSearchList = page.getByXPath("//*[@id=\"hotsearch-content-wrapper\"]/li");

System.out.println("今日百度热搜:");

// 遍历所有热搜新闻

for (DomElement hotSearch : hotSearchList){

List<DomElement> newsMetaList = hotSearch.getByXPath(".//span");

for (DomElement newsMeta : newsMetaList) {

System.out.print(newsMeta.asNormalizedText() + " ");

}

System.out.print("\n");

}

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

} finally {

// 关闭WebClient,释放资源

webClient.close();

}

}

/**

* <h2>获取一个 Web 模拟浏览器客户端</h2>

*/

public static WebClient getWebClient(){

// 浏览器设置

WebClient webClient = new WebClient(BrowserVersion.CHROME);

// ajax

webClient.setAjaxController(new NicelyResynchronizingAjaxController());

// 支持js

webClient.getOptions().setJavaScriptEnabled(true);

// 忽略js错误

webClient.getOptions().setThrowExceptionOnScriptError(false);

// 忽略css错误

webClient.setCssErrorHandler(new SilentCssErrorHandler());

// 不执行CSS渲染

webClient.getOptions().setCssEnabled(false);

// 超时时间

webClient.getOptions().setTimeout(3000);

// 允许重定向

webClient.getOptions().setRedirectEnabled(true);

// 允许cookie

webClient.getCookieManager().setCookiesEnabled(true);

return webClient;

}

}

运行结果截图如下:

在这里插入图片描述

4、WebMagic

4.1、简介

WebMagic 是一个简单灵活的 Java 爬虫框架。基于 WebMagic,你可以快速开发出一个高效、易维护的爬虫。

WebMagic 官方网站

WebMagic 总体架构图如下:

在这里插入图片描述

4.2、特性

简洁的 API:WebMagic 提供了简单直观的 API,使得开发者可以快速编写爬虫程序。强大的抽取能力:支持多种数据抽取方式,包括 XPath、正则表达式等,方便从网页中提取所需数据。多线程处理:WebMagic 内部采用多线程进行页面抓取,提高了爬取效率。自动重试机制:在请求失败时,WebMagic 能够自动重试,增强了爬虫的稳定性。灵活的数据处理:允许开发者自定义数据处理逻辑,可以将数据存储到数据库、文件或进行其他处理。Site 对象:封装了目标网站的一些基本信息,如编码、重试次数、抓取间隔等,方便配置和调整。

4.3、优点

易学易用:WebMagic 的 API 设计简单,学习成本低,适合初学者快速上手。高效稳定:内置多线程处理和自动重试机制,提高了爬虫的效率和稳定性。灵活性:支持自定义数据处理,可以轻松应对不同的数据存储和处理需求。

4.4、缺点

社区支持:相比于其他流行的爬虫框架,WebMagic 的社区可能相对较小,资源和支持可能有限。更新维护:Web 技术不断发展,WebMagic 需要不断更新以适应新的网页结构和反爬策略,可能存在一定的维护成本。JavaScript 渲染:WebMagic 在处理 JavaScript 动态渲染的页面时可能存在局限,对于复杂的 JavaScript 操作可能需要额外的处理。

4.5、使用场景

数据抓取:适用于抓取网站信息,如新闻、博客、商品数据等。网站监控:可以用来监控目标网站的更新,及时获取最新内容。数据分析:抓取的数据可以直接用于数据分析、市场研究等领域。

4.6、注意事项

遵守 robots.txt:在使用 WebMagic 进行爬虫开发时,应遵守目标网站的 robots.txt 文件规定,尊重网站的爬虫策略。合理设置抓取间隔:为了避免对目标网站造成过大压力,应设置合理的抓取间隔和重试次数。异常处理:网络请求可能会失败,需要在代码中进行适当的异常处理。

4.7、示例代码

如果你使用的是 Maven,可以在 pom.xml 文件中添加以下依赖

<code>

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/us.codecraft/webmagic-core -->

<!-- WebMagic是一个简单灵活的爬虫框架,其核心部分(webmagic-core)是一个精简的、模块化的爬虫实现。 -->

<dependency>

<groupId>us.codecraft</groupId>

<artifactId>webmagic-core</artifactId>

<version>0.9.0</version>

</dependency>

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/us.codecraft/webmagic-extension -->

<!-- WebMagic的扩展模块(webmagic-extension)为使用者提供了更方便的编写爬虫的工具,包括注解格式定义爬虫、JSON、分布式等支持。 -->

<dependency>

<groupId>us.codecraft</groupId>

<artifactId>webmagic-extension</artifactId>

<version>0.9.0</version>

</dependency>

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/us.codecraft/webmagic-selenium -->

<!-- WebMagic 是一个基于 Java 的开源网络爬虫框架,而 Selenium 是一个用于自动化 Web 浏览器的工具。 -->

<dependency>

<groupId>us.codecraft</groupId>

<artifactId>webmagic-selenium</artifactId>

<version>0.9.0</version>

</dependency>

以下是一个简单的 WebMagic 示例代码,演示了如何抓取百度首页上的热门搜索新闻:

1、自定义下载器

WebMagic-Selenium 是 WebMagic 爬虫框架的一个扩展,它结合了 WebMagic 的爬虫能力和 Selenium 的浏览器自动化功能。这种结合使得 WebMagic-Selenium 能够处理那些需要执行 JavaScript 或模拟用户交互才能获取完整信息的动态网页。

通过使用 WebMagic-Selenium,开发者可以利用 WebMagic 的简洁 API 来定义爬虫的抓取逻辑,同时使用 Selenium 来处理那些需要复杂交互的网页。例如,可以模拟用户的登录过程、处理弹出窗口、执行复杂的表单提交等操作。

WebMagic 默认使用了 Apache HttpClient 作为下载工具。

/**

* <h1>自定义下载器</h1>

* Downloader 负责从互联网上下载页面,以便后续处理。

* WebMagic 默认使用了Apache HttpClient作为下载工具。

* */

public class WNDownloader implements Downloader {

// 声明驱动

private RemoteWebDriver driver;

@Override

public Page download(Request request, Task task) {

// 第一个参数是使用哪种浏览器驱动,第二个参数是浏览器驱动的地址

System.setProperty("webdriver.chrome.driver",

"/Users/yaoshuaizhou/Downloads/chromedriver-mac-arm64/chromedriver");

// 创建浏览器参数对象

ChromeOptions chromeOptions = new ChromeOptions();

// 设置为 无界面浏览器 模式,若是不想看到浏览器打开,就可以配置此项

// chromeOptions.addArguments("--headless");

chromeOptions.addArguments("--window-size=1440,1080"); // 设置浏览器窗口打开大小

this.driver = new ChromeDriver(chromeOptions); // 创建驱动

driver.get(request.getUrl()); // 第一次打开url,跳转到登录页

try {

Thread.sleep(3000); // 等待打开浏览器

// 获取从process返回的site携带的cookies,填充后第二次打开url

Site site = task.getSite();

if (site.getCookies() != null) {

// for (Map.Entry cookieEntry : site.getCookies()

//

// .entrySet()) {

//

// Cookie cookie = new Cookie(cookieEntry.getKey(),

//

// cookieEntry.getValue());

//

// driver.manage().addCookie(cookie);

//

// }

// 添加对应domain的cookie后,第二次打开url

driver.get(request.getUrl());

}

Thread.sleep(2000);

// 需要滚动到页面的底部,获取完整的数据

driver.executeScript("window.scrollTo(0, document.body.scrollHeight - 1000)");

Thread.sleep(2000); // 等待滚动完成

// 获取页面,打包成Page对象,传给PageProcessor 实现类

Page page = createPage(request.getUrl(), driver.getPageSource());

driver.close(); // 看需要是否关闭浏览器

return page;

} catch (InterruptedException e) {

throw new RuntimeException(e);

}

}

@Override

public void setThread(int i) {

}

//构建page返回对象

private Page createPage(String url, String content) {

Page page = new Page();

page.setRawText(content);

page.setUrl(new PlainText(url));

page.setRequest(new Request(url));

page.setDownloadSuccess(true);

return page;

}

}

2、自定义页面解析器

/**

* <h1>自定义页面解析器</h1>

* PageProcessor 负责解析页面,抽取有用信息,以及发现新的链接。

* WebMagic 使用 Jsoup 作为 HTML 解析工具,并基于其开发了解析 XPath 的工具 Xsoup。

* */

public class WNPageProcessor implements PageProcessor {

private Site site = Site.me()

.setCharset("UTF-8") // 设置编码

.setSleepTime(1) // 抓取间隔时间

.setTimeOut(1000 * 10) // 超时时间

.setRetrySleepTime(3000) // 重试时间

.setRetryTimes(3)

.addHeader("CSDN", "woniu")

.addHeader("Content-Type", "application/json;charset=UTF-8");

@Override

public void process(Page page) {

Html html = page.getHtml();

List<Selectable> hotSearchList = html.xpath("//*[@id=\"hotsearch-content-wrapper\"]/li").nodes();

System.out.println("今日百度热搜:");

// 遍历所有热搜新闻

for (Selectable hotSearch : hotSearchList){

List<Selectable> newsMetaList = hotSearch.xpath("//span/text()").nodes();

for (Selectable newsMeta : newsMetaList) {

System.out.print(newsMeta.get() + " ");

}

System.out.print("\n");

}

// 存储,可以传递到 WNPipeline

page.putField("woniu", "我是CSDN");

}

@Override

public Site getSite() {

return site;

}

}

3、自定义结果处理器

/**

* <h1>自定义结果处理器</h1>

* Pipeline负责抽取结果的处理,包括计算、持久化到文件、数据库等。

* WebMagic默认提供了“输出到控制台”和“保存到文件”两种结果处理方案。

* Pipeline定义了结果保存的方式,如果你要保存到指定数据库,则需要编写对应的Pipeline。

* 对于一类需求一般只需编写一个Pipeline。

* */

public class WNPipeline implements Pipeline {

@Override

public void process(ResultItems resultItems, Task task) {

// 获取封装好的数据

String woniu = resultItems.get("woniu");

System.out.println("WNPageProcessor 传递结果:" + woniu);

}

}

4、单元测试

public class WebMagicExample {

public static void main(String[] args) {

// 目标网页 URL

String url = "https://www.baidu.com";

Spider.create(new WNPageProcessor()) // 创建爬虫,并指定PageProcessor

.addUrl(url) // 添加需要爬取的URL

.setDownloader(new WNDownloader()) // 设置 Downloader,一个 Spider 只能有个一个 Downloader

.addPipeline(new WNPipeline()) // 添加一个 Pipeline,一个 Spider 可以有多个 Pipeline

.thread(5) // 开启5个线程抓取

.start(); // 开始爬取,设置最多在10分钟内停止

}

}

Selenium 可以配置为两种模式运行:有界面(headed)和无界面(headless)。

在默认情况下,Selenium WebDriver 会启动一个完整的浏览器窗口,用户可以直观地看到浏览器中的操作和页面变化,这对于测试和调试非常有用。如下图:

在这里插入图片描述

要启动无界面模式,需要在 Selenium 的浏览器配置中添加相应的参数。例如,在 Java 中使用ChromeDriver 时,可以通过以下代码启动无界面模式:

<code>// 创建浏览器参数对象

ChromeOptions chromeOptions = new ChromeOptions();

// 设置为无界面浏览器模式,若是不想看到浏览器打开,就可以配置此项

chromeOptions.addArguments("--headless");

这段代码会启动一个没有图形界面的 Chrome 浏览器,并打开指定的网址。在无界面模式下,所有的 Selenium 操作都会正常执行,但不会有任何视觉反馈。

运行结果截图如下:

在这里插入图片描述

5、知识库

5.1、Chrome 浏览器查找 html 元素中的 XPath 路径

在谷歌 Chrome 浏览器中查找 HTML 元素的 XPath 路径,可以通过以下步骤进行:

5.1.1、打开开发者工具

使用快捷键 Ctrl + Shift + I 或 F12 打开 Chrome 的开发者工具,或者在页面上右键点击,选择“检查”来打开。

5.1.2、切换到Elements面板

在开发者工具中,默认选中的是 “元素(Elements)” 面板,这里可以查看页面的 DOM 结构。

5.1.3、选择目标元素

使用鼠标点击页面上的目标元素,或者使用开发者工具中的选择器工具(点击左上角的小箭头图标后,鼠标变为一个箭头状)来选择页面上的元素。

5.1.4、复制 XPath 路径

在元素(Elements)面板中,选中目标元素后,右键点击该元素的代码行,在弹出的菜单中选择“复制” > “复制 XPath”来复制 XPath 路径。如果想要复制完整的 XPath 路径(从根节点开始),可以选择“复制” > “复制完整 XPath”。

在这里插入图片描述

5.1.5、验证 XPath 路径

在开发者工具的控制台(Console)面板中,可以使用 XPath 表达式来验证路径是否正确。例如,输入$x(‘//XPath 表达式’)并回车,如果路径正确,控制台会输出匹配的元素数量

示例:$x(‘//*[@id=“hotsearch-content-wrapper”]’),如下图:

在这里插入图片描述

5.2、ChromeDriver 下载

ChromeDriver 下载地址,请根据您使用的操作系统下载相应的 ChromeDriver 版本。

在这里插入图片描述

6、总结

Jsoup 主要用于抓取和解析静态 HTML 页面,它不执行 JavaScript,因此对于依赖 JavaScript动态加载内容的网站可能无法获取完整的页面信息。而 HtmlUnit 和 WebMagic 则具备处理动态网页的能力。

HtmlUnit 是一个无头浏览器,它可以执行 JavaScript 代码,从而允许用户与动态内容进行交互,获取通过 JavaScript 动态加载的数据。这使得 HtmlUnit 非常适合抓取那些需要执行脚本才能显示完整内容的网站。

WebMagic 作为一个爬虫框架,它不仅支持静态页面的抓取,也能够通过内置的或自定义的处理器来处理动态内容。WebMagic 的多线程和分布式特性使其在大规模数据抓取方面表现出色,尤其适合于处理复杂的动态网站。

因此,在选择工具时,如果目标网站主要是静态内容,Jsoup 可能是一个简单且高效的选择。而如果网站包含大量的动态内容,HtmlUnit 和 WebMagic 将更能满足需求。

综上所述,Jsoup、HtmlUnit 和 WebMagic 各有千秋,它们分别适用于不同的网页抓取场景。通过合理选择和应用这些工具,开发者可以大幅提升工作效率,优化项目质量,从而在网络爬虫的开发之旅中取得成功。无论您的项目需求如何,这三款工具都能为您提供强大的支持,助您轻松应对网络数据抓取的挑战。

本文教程到此结束,祝愿小伙伴们在编程之旅中能够愉快地探索、学习、成长!



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