网页抓取,也叫做数据抓取,正迅速成为全球公司的必备工具。虽然大多数企业都知道数据收集和分析,但可能对使用网页抓取技术收集公共数据知之甚少。作为一种网页抓取方法,Ruby 可以有效地处理所有与网页抓取相关的任务。
Ruby 是一种成熟的开源编程语言。第一版在 1996 年发布,而最新的主要迭代 3 在 2020 年被弃用。本文介绍了在最新版本 3 中使用 Ruby 进行网页抓取的工具和技术。
我们先来介绍一下抓取静态公共网页的步骤,然后再介绍抓取动态网页的方法。虽然第一种方法适用于大多数网站,但并不适用于使用 JavaScript 渲染内容的动态页面。为了处理这些网站,我们先来了解一下无头浏览器。
安装 Ruby
要在 Windows 上安装 Ruby,请下载并运行 Ruby 安装程序。
或使用像 Chocolatey 这样的软件包管理器。如果您使用的是 Chocolatey,打开命令提示符并运行以下命令:
choco install ruby
这样可以下载并安装使用 Ruby 所需的所有内容。
macOS 默认捆绑了 Ruby 版本 2。建议不要使用这一版本,最好进行单独安装。由于 Ruby 的最新版本是版本 3,因此在本文中我们将使用该版本。尽管如此,我们即将编写的代码也向后兼容 2.6 版本。
要在 macOS 上安装 Ruby,请使用类似于 Homebrew 的软件包管理器。在终端中输入以下内容:
brew install ruby
这样就下载并安装了 Ruby 开发环境。
对于 Linux 系统,请使用发行版的软件包管理器。例如,在 Ubuntu 上运行如下命令:
sudo apt install ruby-full
抓取静态页面
在本节中,我们将编写一个网络爬虫,可从 https://books.toscrape.com 上抓取数据。这是一个用静态网站练习网页抓取的样书。
安装必要的 gem
Ruby 包叫做 “gem”,可以通过命令行安装。第一个必要的 gem 是 HTTParty。其目的是为了得到网站的回应。还有一些其他选项,如 Net/HTTP、Open URI 等。在本例中,我们将使用 HTTParty,因为它是最流行的主流 gem 之一。
为了解析网站的回应,我们将使用另一种叫做 Nokogiri 的 gem。
最后,为了将数据导出为 CSV 文件,我们将使用 CSV gem。
要安装这些 gem,请打开终端并运行以下命令:
gem install httparty
gem install nokogiri
gem install cs
或者,在存放代码文件的目录中创建一个新文件,并将其保存为 Gemfile。在这个文件中,输入以下几行:
source 'https://rubygems.org'
gem 'nokogiri'
gem 'httparty'
gem 'csv'
打开终端,导航到该目录,并执行以下命令:
bundle
如此即可安装 Gemfile中列出的所有 gem。
提出 HTTP 请求
用 Ruby 进行网页抓取的第一步是发送一个 HTTP 请求。
在浏览器中加载一个页面时,浏览器向该网页发送 HTTP GET 请求。这个操作可以使用 HTTParty 复制,只需要以下两行
require 'httparty'
response = HTTParty.get('https://books.toscrape.com/')
第一行是一个 require 语句,只需要写一次。实质上,发送 HTTP 请求只需要一行代码。
使用此方法返回的响应对象包含许多有用的属性。例如,response.code 包含 HTTP 请求的状态代码。成功的 HTTP 状态代码是 200。实际返回的 HTML 包含在 response.body 中。
如果您只是想看一下响应的 HTML,可以在代码中添加以下几行:
if response.code == 200
puts response.body
else
puts "Error: #{response.code}"
exit
end
对于我们的网络爬虫来说,这个特定的 HTML 字符串并没那么有用,这意味着还需要另一个步骤来从这个页面提取特定的信息。
此时就要用到 HTML 解析,由 Nokogiri gem 来表示
用 Nokogiri 解析 HTML
我们可以使用 Nokogiri 的 HTML4 模块来解析 HTML 字符串中的数据。
注意,在 Nokogiri 1.12 版本之前,模块 HTML4 还没出现。如果您使用的是早期版本,请使用 HTML 模块代替。事实上,在较新版本的 Nokogiri 中,您仍然可以使用 HTML 模块,这不仅仅是 HTML4 模块的别名。
第一步是添加 require语句。
require 'nokogiri'
接下来,调用 HTML4 并发送 HTML 字符串。在 response.body中可以找到这个字符串:
document = Nokogiri::HTML4(response.body)
这个文档对象包含解析后的数据,可以使用 CSS 选择器或 XPath 查询这些数据以获得特定的 HTML 元素。在本文中,我们将使用 CSS 选择器来定位 HTML 元素。
我们将从我们的目标网站上提取三种类型的公共数据:书名(title)、价格(price)和可得性(availability)。首先,我们将为保存所有这些信息的容器创建一个选择器。然后,我们将在所有这些容器上运行循环以提取数据。
每本书都包含在 HTML 元素 article中,其 class设置为 product_pod。使用此信息,以下代码行将返回所有书籍容器元素:
all_book_containers = document.css('article.product_pod')
生成的元素可以使用 CSS 选择器查询,以获得循环中特定的 HTML 元素:
all_book_containers.each do |container|
...
end
书名在容器 h3的标题中,最方便的检索方法如下:
title = container.css('h3 a').first['title']
或者,也可以使用缩略图的 alt属性来检索书名。注意,不是所有的网站都使用正确的 alt文本,因此您不能将其作为一种通用方法:
title = container.css('.image_container > a > img').first['alt']
.css() 函数返回一个数组。这就是为什么我们需要取第一个元素,然后检索出 alt 属性的值。
提取价格比较容易,因为它是文本。
price = container.css('.price_color').text
它还会返回一个货币符号。使用 delete功能可以很容易地排除符号。下面将删除数字和句号以外的所有内容:
price = container.css('.price_color').text.delete('^0-9.')
同样,可得性也可以提取如下:
availability = container.css('.availability').text.strip
请注意这里使用的是 strip 。这将删除换行符和空格。
我们刚刚提取的三个字段可用于创建一个数组,而该数组又可以附加到另一个数组中。因此,在循环结束时,所有信息都将以数组的形式出现。下面是整个循环:
all_book_containers = document.css('article.product_pod')
books = []
all_book_containers.each do |container|
title = container.css('.image_container > a > img').first['alt']
price = container.css('.price_color').text.delete('^0-9.')
availability = container.css('.availability').text.strip
book = [title, price, availability]
books << book
end
该网站的分页是一个简单的数字序列。我们可以看到,共有 50 个页面,每个页面的 URL 都遵循这个模式:
https://books.toscrape.com/catalogue/page-1.html
https://books.toscrape.com/catalogue/page-2.html
...
https://books.toscrape.com/catalogue/page-50.html
由于上面的序列并不复杂,我们可以用一个简单的循环来搞定。以下是分页的代码:
books = []
50.times do |i|
url = "https://books.toscrape.com/catalogue/page-#{i + 1}.html"
response = HTTParty.get(url)
document = Nokogiri::HTML(response.body)
all_book_containers = document.css('article.product_pod')
all_book_containers.each do |container|
title = container.css('.image_container > a > img').first['alt']
price = container.css('.price_color').text.delete('^0-9.')
availability = container.css('.availability').text.strip
book = [title, price, availability]
books << book
end
end
将抓取的数据写入 CSV 文件
在将数据提取到一个数组中后,可以使用 CSV gem 来导出数据。
首先在代码文件中添加 require 语句:
require 'csv'
第一步是在写入或追加模式下打开一个 CSV 文件。在打开 CSV 时,编写头文件也是一个好主意。
考虑到简洁性,我们可以发送一个书名、价格和可得性的数组。
最后,读取数据并立即写入,如果脚本在执行过程中失败,至少可以在 CSV 文件中保留一些块状数据。
下面的代码将所有内容放在一起:
CSV.open('books.csv', 'w+',
write_headers: true,
headers: %w[Title Price Availability]) do |csv|
50.times do |i|
url = "https://books.toscrape.com/catalogue/page-#{i + 1}.html"
response = HTTParty.get(url)
document = Nokogiri::HTML(response.body)
all_book_containers = document.css('article.product_pod')
all_book_containers.each do |container|
title = container.css('h3 a').first['title']
price = container.css('.price_color').text.delete('^0-9.')
availability = container.css('.availability').text.strip
book = [title, price, availability]
csv << book
end
end
就是这样!您已经成功地用 Ruby 创建了一个网络爬虫,可以通过提取数据来创建 CSV 文件。
抓取动态网页
上一节中讨论的使用 HTTParty 的方法在从静态网页上抓取公共数据时非常有效。然而,它并不适合于动态页面。HTTParty 从请求的 URL 获得响应,但它并不渲染页面,这意味着任何单独加载的数据根本不会被加载。
有多种 gem 能帮助解决这个问题。其中最受欢迎的 gem 是 Kimurai。然而,Kimurai 还没有更新,不能与 Ruby 版本 3 一起使用。
幸运的是,能运行无头浏览器的 Selenium 可与 Ruby 完美配合。官方 Selenium 文档中有 Ruby 的代码示例。
必要的安装
在开始使用 Selenium 之前,请安装首选的互联网浏览器。最常用的是 Chrome 和 Firefox 浏览器。
浏览器安装好之后,按照说明安装 selenium-webdriver gem。
gem install selenium-webdriver
此外,如果需要,请安装 CSV gem。
gem install csv
加载动态网站
在本例中,我们选择了一个动态渲染的网站 https://quotes.toscrape.com/js/。
在我们发送 HTTP 请求以加载页面之前,需要进行一些初始设置。
首先,在文件顶部添加 require语句。
require 'selenium-webdriver'
接下来,为 Chrome 创建一个 Selenium WebDriver 实例。
driver = Selenium::WebDriver.for(:chrome)
请注意,这将创建一个可见的 Chrome 浏览器实例,也就是有头浏览器。在开发过程中,这是可行的,但在理想情况下,最好使用不可见或无头浏览器。
要实现无头浏览器,首先要创建 Chrome::Options的实例,并将无头设置为 false。然后,发送一个实例作为 capabilities参数,如下所示:
options = Selenium::WebDriver::Chrome::Options.new
options.headless!
driver = Selenium::WebDriver.for(:chrome, capabilities: [options])
最后,调用 get方法来加载网页:
driver.get 'https://quotes.toscrape.com/js/'
页面现在已经加载,可以查询 HTML 元素了。
通过 CSS 选择器定位 HTML 元素
可以使用 driver.page_source方法提取 HTML。您也可以根据自己的喜好使用特定的 HTML 来创建 Nokogiri 文档的对象,如下所示:
document = Nokogiri::HTML(driver.page_source)
Selenium 有自己独特的方法来查询 HTML 元素。
使用的函数是 find_elements。它需要一个 css 或 xpath 参数来定位 HTML 元素,并返回一个所有匹配元素的数组。
如果您只需要一个元素,这个函数还有一个 find_element 的变体,只返回第一个匹配元素。
这个网络爬虫的总体方法与前一个相同:
使用 CSS 选择器找到包含每个引用的 HTML 元素。
在这些元素上运行循环。
使用 CSS 选择器提取引用文本和作者。
针对每个引用创建一个数组。
将该数组追加到一个外部数组。
每个引用都包含在一个带有 class quote的 div元素中。CSS 选择器可以是简单的 .quote。第一段代码如下:
1 | quote_container = driver.find_elements(css: '.quote')
2 | quote_container.each do |quote_el|
3 | # Scrape each quote
4 | end
引用文本的 CSS 选择器是 .text。为了获得这个内联元素内部的文本,我们可以调用带有 textContent参数的 attribute函数。
quote_text = quote_el.find_element(css: '.text').attribute('textContent')
同样,获取作者也很简单:
author = quote_el.find_element(css: '.author').attribute('textContent')
然后,这些信息可以存储在一个数组中。归纳起来,这就是现阶段代码的样子:
quotes = []
quote_elements = driver.find_elements(css: '.quote')
quote_elements.each do |quote_el|
quote_text = quote_el.find_element(css: '.text').attribute('textContent')
author = quote_el.find_element(css: '.author').attribute('textContent')
quotes << [quote_text, author]
end
使用数组来存储抓取的公共数据的另一个好处是,我们可以轻易将其保存到 CSV 文件中。
我们的示例网站有一个指向下一页的按钮,因此我们可以创建一个查找下一个按钮的选择器。一旦找到按钮,就可以调用 click() 函数来按下这个按钮。在最后一页,找不到下一个按钮,造成错误。
我们可以用 while-true 循环来抓取数据。使用 begin-rescue-end 块来终止该循环,如下所示:
quotes = []
while true do
quote_elements = driver.find_elements(css: '.quote')
quote_elements.each do |quote_el|
quote_text = quote_el.find_element(css: '.text').attribute('textContent')
author = quote_el.find_element(css: '.author').attribute('textContent')
quotes << [quote_text, author]
end
begin
driver.find_element(css: '.next >a').click
rescue
break # Next button not found
end
end
创建 CSV 文件
我们可以使用前一节中讨论的相同方法来创建 CSV 文件。
创建带有头信息的 CSV 文件。在所有引用上运行循环,并将其保存为一行:
require 'csv'
CSV.open('quotes.csv', 'w+', write_headers: true,
headers: %w[Quote Author]) do |csv|
quotes.each do |quote|
csv << quote
end
end
注意,除非您对自己的脚本有绝对的把握,否则将数据加载到内存中然后再写入可能不是最理想的方法。最好是边抓边写,以提升一致性。
就是这样!您已经成功创建了一个网络爬虫,用于从动态网站中提取公共数据,并将数据保存到 CSV 文件中。
结语
用 Ruby 进行网页抓取的关键在于寻找和选择正确的 gem。对于从发送 HTML 请求到创建 CSV 文件的网页抓取过程的所有步骤,都有相应的 gem 可使用。Ruby 的 gem,如 HTTParty 和 Nokogiri,非常适用于具有固定 URL 的静态网页。对于动态网页,Selenium 非常好用,而 Kimurai 是旧版本 Ruby 的首选 gem,因为它是基于 Nokogiri 的便捷版本。
点击此处找到本文中使用的完整代码,便于大家使用。如欲了解更多关于如何使用其他编程语言进行网页抓取的信息,请阅读我们的其他文章,如用 R 语言进行网页抓取、用 C# 进行网页抓取,以及 Python 网页抓取教程。
关于作者
Augustas Pelakauskas
文案
Augustas Pelakauskas 在 Oxylabs 担任一名文案策划人。拥有艺术家庭背景,他全身心地投入到各种创意项目中 - 最近的他都在写作。验证了他在自由新闻领域的能力后,他转到了科技内容创作。闲暇时,他喜欢阳光明媚的户外活动和运动康乐。事实证明,自行车则是他的第三个好朋友。
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