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Java+MySQL实现网络爬虫程序(转)

2017-03-15 20:52 441 查看
网络爬虫,也叫网络蜘蛛,有的项目也把它称作“walker”。维基百科所给的定义是“一种系统地扫描互联网,以获取索引为目的的网络程序”。网络上有很多关于网络爬虫的开源项目,其中比较有名的是Heritrix和Apache Nutch。 有时需要在网上搜集信息,如果需要搜集的是获取方法单一而人工搜集费时费力的信息,比如统计一个网站每个月发了多少篇文章、用了哪些标签,为自然语言处理项目搜集语料,或者为模式识别项目搜集图片等等,就需要爬虫程序来完成这样的任务。而且搜索引擎必不可少的组件之一也是网络爬虫。 很多网络爬虫都是用Python,Java或C#实现的。我这里给出的是Java版本的爬虫程序。为了节省时间和空间,我把程序限制在只扫描本博客地址下的网页(也就是http://johnhan.net/但不包括http://johnhany.net/wp-content/下的内容),并从网址中统计出所用的所有标签。只要稍作修改,去掉代码里的限制条件就能作为扫描整个网络的程序使用。或者对输出格式稍作修改,可以作为生成博客sitemap的工具。
代码也可以在这里下载:johnhany/WPCrawler。环境需求 我的开发环境是Windows7 + Eclipse。 需要XAMPP提供通过url访问MySQL数据库的端口。 还要用到三个开源的Java类库: Apache HttpComponents 4.3 提供HTTP接口,用来向目标网址提交HTTP请求,以获取网页的内容; HTML Parser 2.0 用来解析网页,从DOM节点中提取网址链接; MySQL Connector/J 5.1.27 连接Java程序和MySQL,然后就可以用Java代码操作数据库。代码
代码位于三个文件中,分别是:crawler.java,httpGet.java和parsePage.java。包名为net.johnhany.wpcrawler。

crawler.java

package net.johnhany.wpcrawler;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;

public class crawler {

public static void main(String args[]) throws Exception {
String frontpage = "http://johnhany.net/";
Connection conn = null;

//connect the MySQL database
try {
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); String dburl = "jdbc:mysql://localhost:3306?useUnicode=true&characterEncoding=utf8"; conn = DriverManager.getConnection(dburl, "root", ""); System.out.println("connection built");
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}

String sql = null;
String url = frontpage;
Statement stmt = null;
ResultSet rs = null;
int count = 0;

if(conn != null) {
//create database and table that will be needed
try {
sql = "CREATE DATABASE IF NOT EXISTS crawler"; stmt = conn.createStatement(); stmt.executeUpdate(sql); sql = "USE crawler"; stmt = conn.createStatement(); stmt.executeUpdate(sql); sql = "create table if not exists record (recordID int(5) not null auto_increment, URL text not null, crawled tinyint(1) not null, primary key (recordID)) engine=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8"; stmt = conn.createStatement(); stmt.executeUpdate(sql); sql = "create table if not exists tags (tagnum int(4) not null auto_increment, tagname text not null, primary key (tagnum)) engine=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8"; stmt = conn.createStatement(); stmt.executeUpdate(sql);
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}

//crawl every link in the database
while(true) {
//get page content of link "url"
httpGet.getByString(url,conn);
count++;

//set boolean value "crawled" to true after crawling this page
sql = "UPDATE record SET crawled = 1 WHERE URL = '" + url + "'";
stmt = conn.createStatement();

if(stmt.executeUpdate(sql) > 0) {
//get the next page that has not been crawled yet
sql = "SELECT * FROM record WHERE crawled = 0";
stmt = conn.createStatement();
rs = stmt.executeQuery(sql);
if(rs.next()) {
url = rs.getString(2);
}else {
//stop crawling if reach the bottom of the list
break;
}

//set a limit of crawling count
if(count > 1000 || url == null) {
break;
}
}
}
conn.close();
conn = null;

System.out.println("Done.");
System.out.println(count);
}
}
}
httpGet.java
package net.johnhany.wpcrawler;

import java.io.IOException;
import java.sql.Connection;

import org.apache.http.HttpEntity;
import org.apache.http.HttpResponse;
import org.apache.http.client.ClientProtocolException;
import org.apache.http.client.ResponseHandler;
import org.apache.http.client.methods.HttpGet;
import org.apache.http.impl.client.CloseableHttpClient;
import org.apache.http.impl.client.HttpClients;
import org.apache.http.util.EntityUtils;

public class httpGet {

public final static void getByString(String url, Connection conn) throws Exception {
CloseableHttpClient httpclient = HttpClients.createDefault();

try {
HttpGet httpget = new HttpGet(url);
System.out.println("executing request " + httpget.getURI());

ResponseHandler<String> responseHandler = new ResponseHandler<String>() {

public String handleResponse(
final HttpResponse response) throws ClientProtocolException, IOException {
int status = response.getStatusLine().getStatusCode();
if (status >= 200 && status < 300) {
HttpEntity entity = response.getEntity();
return entity != null ? EntityUtils.toString(entity) : null;
} else {
throw new ClientProtocolException("Unexpected response status: " + status);
}
}
};
String responseBody = httpclient.execute(httpget, responseHandler);
/*
//print the content of the page
System.out.println("----------------------------------------");
System.out.println(responseBody);
System.out.println("----------------------------------------");
*/
parsePage.parseFromString(responseBody,conn);

} finally {
httpclient.close();
}
}
}
parsePage.java
package net.johnhany.wpcrawler;

import java.sql.Connection;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;

import org.htmlparser.Node;
import org.htmlparser.Parser;
import org.htmlparser.filters.HasAttributeFilter;
import org.htmlparser.tags.LinkTag;
import org.htmlparser.util.NodeList;
import org.htmlparser.util.ParserException;

import java.net.URLDecoder;

public class parsePage {

public static void parseFromString(String content, Connection conn) throws Exception {
Parser parser = new Parser(content);
HasAttributeFilter filter = new HasAttributeFilter("href");

try {
NodeList list = parser.parse(filter);
int count = list.size();

//process every link on this page
for(int i=0; i<count; i++) {
Node node = list.elementAt(i);

if(node instanceof LinkTag) {
LinkTag link = (LinkTag) node;
String nextlink = link.extractLink();
String mainurl = "http://johnhany.net/";
String wpurl = mainurl + "wp-content/";

//only save page from "http://johnhany.net"
if(nextlink.startsWith(mainurl)) {
String sql = null;
ResultSet rs = null;
PreparedStatement pstmt = null;
Statement stmt = null;
String tag = null;

//do not save any page from "wp-content"
if(nextlink.startsWith(wpurl)) {
continue;
}

try {
//check if the link already exists in the database
sql = "SELECT * FROM record WHERE URL = '" + nextlink + "'"; stmt = conn.createStatement(ResultSet.TYPE_FORWARD_ONLY,ResultSet.CONCUR_UPDATABLE); rs = stmt.executeQuery(sql); if(rs.next()) { }else { //if the link does not exist in the database, insert it sql = "INSERT INTO record (URL, crawled) VALUES ('" + nextlink + "',0)"; pstmt = conn.prepareStatement(sql, Statement.RETURN_GENERATED_KEYS); pstmt.execute();
System.out.println(nextlink);

//use substring for better comparison performance
nextlink = nextlink.substring(mainurl.length());
//System.out.println(nextlink);

if(nextlink.startsWith("tag/")) {
tag = nextlink.substring(4, nextlink.length()-1);
//decode in UTF-8 for Chinese characters
tag = URLDecoder.decode(tag,"UTF-8");
sql = "INSERT INTO tags (tagname) VALUES ('" + tag + "')";
pstmt = conn.prepareStatement(sql, Statement.RETURN_GENERATED_KEYS);
//if the links are different from each other, the tags must be different
//so there is no need to check if the tag already exists
pstmt.execute();
}
}
} catch (SQLException e) {
//handle the exceptions
System.out.println("SQLException: " + e.getMessage());
System.out.println("SQLState: " + e.getSQLState());
System.out.println("VendorError: " + e.getErrorCode());
} finally {
//close and release the resources of PreparedStatement, ResultSet and Statement
if(pstmt != null) {
try {
pstmt.close();
} catch (SQLException e2) {}
}
pstmt = null;

if(rs != null) {
try {
rs.close();
} catch (SQLException e1) {}
}
rs = null;

if(stmt != null) {
try {
stmt.close();
} catch (SQLException e3) {}
}
stmt = null;
}

}
}
}
} catch (ParserException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

程序原理

        所谓“互联网”,是网状结构,任意两个节点间都有可能存在路径。爬虫程序对互联网的扫描,在图论角度来讲,就是对有向图的遍历(链接是从一个网页指向另一个网页,所以是有向的)。常见的遍历方法有深度优先和广度优先两种。相关理论知识可以参考树的遍历:这里这里。我的程序采用的是广度优先方式。

        程序从crawler.java的main()开始运行。
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
String dburl = "jdbc:mysql://localhost:3306?useUnicode=true&characterEncoding=utf8";
conn = DriverManager.getConnection(dburl, "root", "");
System.out.println("connection built");

首先,调用DriverManager连接MySQL服务。这里使用的是XAMPP的默认MySQL端口3306,端口值可以在XAMPP主界面看到:





        Apache和MySQL都启动之后,在浏览器地址栏输入“http://localhost/phpmyadmin/”就可以看到数据库了。等程序运行完之后可以在这里检查一下运行是否正确。




sql = "CREATE DATABASE IF NOT EXISTS crawler";
stmt = conn.createStatement();
stmt.executeUpdate(sql);

sql = "USE crawler";
stmt = conn.createStatement();
stmt.executeUpdate(sql);

sql = "create table if not exists record (recordID int(5) not null auto_increment, URL text not null, crawled tinyint(1) not null, primary key (recordID)) engine=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8";
stmt = conn.createStatement();
stmt.executeUpdate(sql);

sql = "create table if not exists tags (tagnum int(4) not null auto_increment, tagname text not null, primary key (tagnum)) engine=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8";
stmt = conn.createStatement();
stmt.executeUpdate(sql);






        Apache和MySQL都启动之后,在浏览器地址栏输入“http://localhost/phpmyadmin/”就可以看到数据库了。等程序运行完之后可以在这里检查一下运行是否正确。





 连接好数据库后,建立一个名为“crawler”的数据库,在库里建两个表,一个叫“record”,包含字段“recordID”,“URL”和“crawled”,分别记录地址编号、链接地址和地址是否被扫描过;另一个叫“tags”,包含字段“tagnum”和“tagname”,分别记录标签编号和标签名。
while(true) {
httpGet.getByString(url,conn);
count++;

sql = "UPDATE record SET crawled = 1 WHERE URL = '" + url + "'";
stmt = conn.createStatement();

if(stmt.executeUpdate(sql) > 0) {
sql = "SELECT * FROM record WHERE crawled = 0";
stmt = conn.createStatement();
rs = stmt.executeQuery(sql);
if(rs.next()) {
url = rs.getString(2);
}else {
break;
}
}
}





        Apache和MySQL都启动之后,在浏览器地址栏输入“http://localhost/phpmyadmin/”就可以看到数据库了。等程序运行完之后可以在这里检查一下运行是否正确。





接着在一个while循环内依次处理表record内的每个地址。每次处理时,把地址url传递给httpGet.getByString(),然后在表record中把crawled改为true,表明这个地址已经处理过。然后寻找下一个crawled为false的地址,继续处理,直到处理到表尾。

        这里需要注意的细节是,执行executeQuery()后,得到了一个ResultSet结构rs,rs包含SQL查询返回的所有行和一个指针,指针指向结果中第一行之前的位置,需要执行一次rs.next()才能让rs的指针指向第一个结果,同时返回true,之后每次执行rs.next()都会把指针移到下一个结果上并返回true,直至再也没有结果时,rs.next()的返回值变成了false。

        还有一个细节,在执行建库建表、INSERT、UPDATE时,需要用executeUpdate();在执行SELECT时,需要使用executeQuery()。executeQuery()总是返回一个ResultSet,executeUpdate()返回符合查询的行数。

 

        httpGet.java的getByString()类负责向所给的网址发送请求,然后下载网页内容。
HttpGet httpget = new HttpGet(url);
System.out.println("executing request " + httpget.getURI());

ResponseHandler<String> responseHandler = new ResponseHandler<String>() {
public String handleResponse(
final HttpResponse response) throws ClientProtocolException, IOException {
int status = response.getStatusLine().getStatusCode();
if (status >= 200 && status < 300) {
HttpEntity entity = response.getEntity();
return entity != null ? EntityUtils.toString(entity) : null;
} else {
throw new ClientProtocolException("Unexpected response status: " + status);
}
}
};
String responseBody = httpclient.execute(httpget, responseHandler);






        Apache和MySQL都启动之后,在浏览器地址栏输入“http://localhost/phpmyadmin/”就可以看到数据库了。等程序运行完之后可以在这里检查一下运行是否正确。





这段代码是HTTPComponents的HTTP Client组件中给出的样例,在很多情况下可以直接使用。这部分代码获得了一个字符串responseBody,里面保存着网页中的全部字符。

        接着,就需要把responseBody传递给parsePage.java的parseFromString类提取链接。
Parser parser = new Parser(content);
HasAttributeFilter filter = new HasAttributeFilter("href");

try {
NodeList list = parser.parse(filter);
int count = list.size();

//process every link on this page
for(int i=0; i<count; i++) {
Node node = list.elementAt(i);
if(node instanceof LinkTag) {






        Apache和MySQL都启动之后,在浏览器地址栏输入“http://localhost/phpmyadmin/”就可以看到数据库了。等程序运行完之后可以在这里检查一下运行是否正确。





在HTML文件中,链接一般都在a标签的href属性中,所以需要创建一个属性过滤器。NodeList保存着这个HTML文件中的所有DOM节点,通过在for循环中依次处理每个节点寻找符合要求的标签,可以把网页中的所有链接提取出来。

        然后通过nextlink.startsWith()进一步筛选,只处理以“http://johnhany.net/”开头的链接并跳过以“http://johnhany.net/wp-content/”开头的链接。
sql = "SELECT * FROM record WHERE URL = '" + nextlink + "'";
stmt = conn.createStatement(ResultSet.TYPE_FORWARD_ONLY,ResultSet.CONCUR_UPDATABLE);
rs = stmt.executeQuery(sql);

if(rs.next()) {

}else {
//if the link does not exist in the database, insert it
sql = "INSERT INTO record (URL, crawled) VALUES ('" + nextlink + "',0)";
pstmt = conn.prepareStatement(sql, Statement.RETURN_GENERATED_KEYS);
pstmt.execute();

在表record中查找是否已经存在这个链接,如果存在(rs.next()==true),不做任何处理;如果不存在(rs.next()==false),在表中插入这个地址并把crawled置为false。因为之前recordID设为AUTO_INCREMENT,所以要用 Statement.RETURN_GENERATED_KEYS获取适当的编号。
nextlink = nextlink.substring(mainurl.length());

if(nextlink.startsWith("tag/")) {
tag = nextlink.substring(4, nextlink.length()-1);
tag = URLDecoder.decode(tag,"UTF-8");
sql = "INSERT INTO tags (tagname) VALUES ('" + tag + "')";
pstmt = conn.prepareStatement(sql, Statement.RETURN_GENERATED_KEYS);
pstmt.execute();






        Apache和MySQL都启动之后,在浏览器地址栏输入“http://localhost/phpmyadmin/”就可以看到数据库了。等程序运行完之后可以在这里检查一下运行是否正确。





去掉链接开头的“http://johnhany.net/”几个字符,提高字符比较的速度。如果含有“tag/”说明其后的字符是一个标签的名字,把这给名字提取出来,用UTF-8编码,保证汉字的正常显示,然后存入表tags。类似地还可以加入判断“article/”,“author/”,或“2013/11/”等对其他链接进行归类。





        Apache和MySQL都启动之后,在浏览器地址栏输入“http://localhost/phpmyadmin/”就可以看到数据库了。等程序运行完之后可以在这里检查一下运行是否正确。





结果

这是两张数据库的截图,显示了程序的部分结果:









        在这里可以获得全部输出结果。可以与本博客的sitemap比较一下,看看如果想在其基础上实现sitemap生成工具,还要做哪些修改。

本文转自:





        Apache和MySQL都启动之后,在浏览器地址栏输入“http://localhost/phpmyadmin/”就可以看到数据库了。等程序运行完之后可以在这里检查一下运行是否正确。









        Apache和MySQL都启动之后,在浏览器地址栏输入“http://localhost/phpmyadmin/”就可以看到数据库了。等程序运行完之后可以在这里检查一下运行是否正确。




本文转自:
作者: John
Hany
http://johnhany.net/2013/11/web-crawler-using-java-and-mysql/




        Apache和MySQL都启动之后,在浏览器地址栏输入“http://localhost/phpmyadmin/”就可以看到数据库了。等程序运行完之后可以在这里检查一下运行是否正确。



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