Java網(wǎng)絡爬蟲的實現(xiàn)

作者：grunt1223 2011-03-09 10:07:56

記得在剛找工作時，隔壁的一位同學在面試時豪言壯語曾實現(xiàn)過網(wǎng)絡爬蟲，當時的景仰之情猶如滔滔江水連綿不絕。后來，在做圖片搜索時，需要大量的測試圖片，因此萌生了從Amazon中爬取圖書封面圖片的想法，從網(wǎng)上也吸取了一些前人的經(jīng)驗，實現(xiàn)了一個簡單但足夠用的爬蟲系統(tǒng)。

網(wǎng)絡爬蟲是一個自動提取網(wǎng)頁的程序，它為搜索引擎從萬維網(wǎng)上下載網(wǎng)頁，是搜索引擎的重要組成，其基本架構如下圖所示：

傳統(tǒng)爬蟲從一個或若干初始網(wǎng)頁的URL開始，獲得初始網(wǎng)頁上的URL，在抓取網(wǎng)頁的過程中，不斷從當前頁面上抽取新的URL放入隊列，直到滿足系統(tǒng)的一定停止條件。對于垂直搜索來說，聚焦爬蟲，即有針對性地爬取特定主題網(wǎng)頁的爬蟲，更為適合。

本文爬蟲程序的核心代碼如下：

Java代碼

public void crawl() throws Throwable {     
    while (continueCrawling()) {     
        CrawlerUrl url = getNextUrl(); //獲取待爬取隊列中的下一個URL     
        if (url != null) {     
            printCrawlInfo();      
            String content = getContent(url); //獲取URL的文本信息     
                 
            //聚焦爬蟲只爬取與主題內容相關的網(wǎng)頁，這里采用正則匹配簡單處理     
            if (isContentRelevant(content, this.regexpSearchPattern)) {     
                saveContent(url, content); //保存網(wǎng)頁至本地     
    
                //獲取網(wǎng)頁內容中的鏈接，并放入待爬取隊列中     
                Collection urlStrings = extractUrls(content, url);     
                addUrlsToUrlQueue(url, urlStrings);     
            } else {     
                System.out.println(url + " is not relevant ignoring ...");     
            }     
    
            //延時防止被對方屏蔽     
            Thread.sleep(this.delayBetweenUrls);     
        }     
    }     
    closeOutputStream();     
}

整個函數(shù)由getNextUrl、getContent、isContentRelevant、extractUrls、addUrlsToUrlQueue等幾個核心方法組成，下面將一一介紹。先看getNextUrl：

Java代碼

private CrawlerUrl getNextUrl() throws Throwable {     
    CrawlerUrl nextUrl = null;     
    while ((nextUrl == null) && (!urlQueue.isEmpty())) {     
        CrawlerUrl crawlerUrl = this.urlQueue.remove();     
                    
        //doWeHavePermissionToVisit：是否有權限訪問該URL，友好的爬蟲會根據(jù)網(wǎng)站提供的"Robot.txt"中配置的規(guī)則進行爬取     
        //isUrlAlreadyVisited：URL是否訪問過，大型的搜索引擎往往采用BloomFilter進行排重，這里簡單使用HashMap     
        //isDepthAcceptable：是否達到指定的深度上限。爬蟲一般采取廣度優(yōu)先的方式。一些網(wǎng)站會構建爬蟲陷阱（自動生成一些無效鏈接使爬蟲陷入死循環(huán)），采用深度限制加以避免     
        if (doWeHavePermissionToVisit(crawlerUrl)     
            && (!isUrlAlreadyVisited(crawlerUrl))      
            && isDepthAcceptable(crawlerUrl)) {     
            nextUrl = crawlerUrl;     
            // System.out.println("Next url to be visited is " + nextUrl);     
        }     
    }     
    return nextUrl;     
}

更多的關于robot.txt的具體寫法，可參考以下這篇文章：

http://www.bloghuman.com/post/67/

getContent內部使用apache的httpclient 4.1獲取網(wǎng)頁內容，具體代碼如下：

Java代碼

private String getContent(CrawlerUrl url) throws Throwable {     
    //HttpClient4.1的調用與之前的方式不同     
    HttpClient client = new DefaultHttpClient();     
    HttpGet httpGet = new HttpGet(url.getUrlString());     
    StringBuffer strBuf = new StringBuffer();     
    HttpResponse response = client.execute(httpGet);     
    if (HttpStatus.SC_OK == response.getStatusLine().getStatusCode()) {     
        HttpEntity entity = response.getEntity();     
        if (entity != null) {     
            BufferedReader reader = new BufferedReader(     
                new InputStreamReader(entity.getContent(), "UTF-8"));     
            String line = null;     
            if (entity.getContentLength() > 0) {     
                strBuf = new StringBuffer((int) entity.getContentLength());     
                while ((line = reader.readLine()) != null) {     
                    strBuf.append(line);     
                }     
            }     
        }     
        if (entity != null) {     
            entity.consumeContent();     
        }     
    }     
    //將url標記為已訪問     
    markUrlAsVisited(url);     
    return strBuf.toString();     
}

對于垂直型應用來說，數(shù)據(jù)的準確性往往更為重要。聚焦型爬蟲的主要特點是，只收集和主題相關的數(shù)據(jù)，這就是isContentRelevant方法的作用。這里或許要使用分類預測技術，為簡單起見，采用正則匹配來代替。其主要代碼如下：

Java代碼

public static boolean isContentRelevant(String content,     
Pattern regexpPattern) {     
    boolean retValue = false;     
    if (content != null) {     
        //是否符合正則表達式的條件     
        Matcher m = regexpPattern.matcher(content.toLowerCase());     
        retValue = m.find();     
    }     
    return retValue;     
}

extractUrls的主要作用，是從網(wǎng)頁中獲取更多的URL，包括內部鏈接和外部鏈接，代碼如下：

Java代碼

public List extractUrls(String text, CrawlerUrl crawlerUrl) {     
    Map urlMap = new HashMap();     
    extractHttpUrls(urlMap, text);     
    extractRelativeUrls(urlMap, text, crawlerUrl);     
    return new ArrayList(urlMap.keySet());     
}     
    
//處理外部鏈接     
private void extractHttpUrls(Map urlMap, String text) {     
    Matcher m = httpRegexp.matcher(text);     
    while (m.find()) {     
        String url = m.group();     
        String[] terms = url.split("a href=\"");     
        for (String term : terms) {     
            // System.out.println("Term = " + term);     
            if (term.startsWith("http")) {     
                int index = term.indexOf("\"");     
                if (index > 0) {     
                    term = term.substring(0, index);     
                }     
                urlMap.put(term, term);     
                System.out.println("Hyperlink: " + term);     
            }     
        }     
    }     
}     
    
//處理內部鏈接     
private void extractRelativeUrls(Map urlMap, String text,     
        CrawlerUrl crawlerUrl) {     
    Matcher m = relativeRegexp.matcher(text);     
    URL textURL = crawlerUrl.getURL();     
    String host = textURL.getHost();     
    while (m.find()) {     
        String url = m.group();     
        String[] terms = url.split("a href=\"");     
        for (String term : terms) {     
            if (term.startsWith("/")) {     
                int index = term.indexOf("\"");     
                if (index > 0) {     
                    term = term.substring(0, index);     
                }     
                String s = "http://" + host + term;     
                urlMap.put(s, s);     
                System.out.println("Relative url: " + s);     
            }     
        }     
    }     
    
}

如此，便構建了一個簡單的網(wǎng)絡爬蟲程序，可以使用以下程序來測試它：

Java代碼

public static void main(String[] args) {     
    try {     
        String url = "http://www.amazon.com";     
        Queue urlQueue = new LinkedList();     
        String regexp = "java";     
        urlQueue.add(new CrawlerUrl(url, 0));     
        NaiveCrawler crawler = new NaiveCrawler(urlQueue, 100, 5, 1000L,     
                regexp);     
        // boolean allowCrawl = crawler.areWeAllowedToVisit(url);     
        // System.out.println("Allowed to crawl: " + url + " " +     
        // allowCrawl);     
        crawler.crawl();     
    } catch (Throwable t) {     
        System.out.println(t.toString());     
        t.printStackTrace();     
    }     
}

當然，你可以為它賦予更為高級的功能，比如多線程、更智能的聚焦、結合Lucene建立索引等等。更為復雜的情況，可以考慮使用一些開源的蜘蛛程序，比如Nutch或是Heritrix等等，就不在本文的討論范圍了。

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責任編輯：金賀來源： JavaEye博客

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