本篇文章介Scrapy网络爬虫框架的工作原理和数据采集。

1、Scrapy爬虫框架

Scrapy是一个使用Python编程语言编写的爬虫框架，任何人都可以根据自己的需求进行修改，并且使用起来非常的方便。它可以应用在数据采集、数据挖掘、网络异常用户检测、存储数据等方面。

Scrapy使用了Twisted异步网络库来处理网络通讯。整体架构大致如下图所示。

2、由上图可知Scrapy爬虫框架主要由5个部分组成，分别是：Scrapy Engine（Scrapy引擎），Scheduler（调度器），Downloader（下载器），Spiders（蜘蛛），Item Pipeline（项目管道）。

爬取过程是Scrapy引擎发送请求，之后调度器把初始URL交给下载器，然后下载器向服务器发送服务请求，得到响应后将下载的网页内容交与蜘蛛来处理，尔后蜘蛛会对网页进行详细的解析。

蜘蛛分析的结果有两种：一种是得到新的URL，之后再次请求调度器，开始进行新一轮的爬取，不断的重复上述过程；另一种是得到所需的数据，之后会转交给项目管道继续处理。项目管道负责数据的清洗、验证、过滤、去重和存储等后期处理，最后由Pipeline输出到文件中，或者存入数据库等。

3、这五大组件及其中间件的功能如下：

1) Scrapy引擎：控制整个系统的数据处理流程，触发事务处理流程，负责串联各个模块

2) Scheduler（调度器）：维护待爬取的URL队列，当接受引擎发送的请求时，会从待爬取的URL队列中取出下一个URL返回给调度器。

3) Downloader（下载器）：向该网络服务器发送下载页面的请求，用于下载网页内容，并将网页内容交与蜘蛛去处理。

4) Spiders（蜘蛛）：制定要爬取的网站地址，选择所需数据内容，定义域名过滤规则和网页的解析规则等。

5) Item Pipeline（项目管道）：处理由蜘蛛从网页中抽取的数据，主要任务是清洗、验证、过滤、去重和存储数据等。

6) 中间件（Middlewares）：中间件是处于Scrapy引擎和Scheduler，Downloader，Spiders之间的构件，主要是处理它们之间的请求及响应。

Scrapy爬虫框架可以很方便的完成网上数据的采集工作，简单轻巧，使用起来非常方便。

4、 基于Scrapy的网络爬虫设计与实现

在了解Scrapy爬虫原理及框架的基础上，本节简要介绍Scrapy爬虫框架的数据采集过程。

4.1 建立爬虫项目文件

基于scrapy爬虫框架，只需在命令行中输入“scrapy startproject article”命令，之后一个名为article的爬虫项目将自动创建。首先进入到article文件夹下，输入命令“cd article”，之后通过“dir”查看目录，也可以通过“tree /f”生成文件目录的树形结构，如下图所示，可以很清晰的看到Scrapy创建命令生成的文件。



顶层的article文件夹是项目名，第二层中包含的是一个与项目名同名的文件夹article和一个文件scrapy.cfg，这个与项目同名的文件夹article是一个模块，所有的项目代码都在这个模块内添加，而scrapy.cfg文件是整个Scrapy项目的配置文件。

第三层中有5个文件和一个文件夹，其中__init__.py是个空文件，作用是将其上级目录变成一个模块；items.py是定义储对象的文件，决定爬取哪些项目；middlewares.py文件是中间件，一般不用进行修改，主要负责相关组件之间的请求与响应；pipelines.py是管道文件，决定爬取后的数据如何进行处理和存储；settings.py是项目的设置文件，设置项目管道数据的处理方法、爬虫频率、表名等；spiders文件夹中放置的是爬虫主体文件（用于实现爬虫逻辑）和一个__init__.py空文件。

4.2 之后开始进行网页结构与数据分析、修改Items.py文件、编写hangyunSpider.py文件、修改pipelines.py文件、修改settings.py文件，这些步骤的具体操作后期会文章专门展开，在此不再赘述。


 

4.3 执行爬虫程序

修改上述四个文件之后，在Windows命令符窗口中输入cmd 命令进入到爬虫所在的路径，并执行“scrapy crawl article”命令，这样就可以运行爬虫程序了，最后保存数据到本地磁盘上。

5、 结束语

随着互联网信息的与日俱增，利用网络爬虫工具来获取所需信息必有用武之地。使用开源的Scrapy爬虫框架，不仅可以实现对web上信息的高效、准确、自动的获取，还利于研究人员对采集到的数据进行后续的挖掘分析。