Scrapy底層架構探索與原始碼解析
Scrapy是一個基於Python的高效Web爬蟲框架，能夠快速、簡單地從網頁中抽取數據，支援資料儲存和匯出格式多樣化，成為了很多爬蟲愛好者和開發者的首選框架。 Scrapy在底層實作上採用了非同步I/O模型及中介軟體機制，使得其運作效率更高、可擴充性更強。在這篇文章中，我們將從底層架構和原始碼解析兩方面來探索Scrapy的實作方式。
一、Scrapy的底層架構
Scrapy的底層架構主要分為引擎（Engine）、調度器（Scheduler）、下載器（Downloader）、爬蟲（Spider）和管道（Pipeline ）等五個模組。它們在Scrapy中各司其職，協同工作，使整個爬取過程流暢高效。
Scrapy的引擎作為整個爬蟲框架的核心，負責協調各個模組之間的交互，並處理各個模組之間的事件和訊號.當引擎接收到爬蟲開啟訊號時，它會在調度器中獲取一個要爬取的Request對象，然後將該對象發送給下載器進行下載，下載器下載完成後將返回的Response對象發送給引擎，引擎會先將Response物件交給Spider解析，並根據Spider回傳的結果產生新的Request對象，然後再將新的Request物件傳送給調度器。這個過程會一直循環執行，知道調度器佇列為空時，爬蟲才會結束。
2.調度器（Scheduler）
調度器用於儲存並管理所有等待爬取的Request對象，負責安排他們的請求順序。它會對Request物件進行去重和去掉優先權較低的請求。當引擎需要取得下一個要爬取的Request物件時，就會呼叫調度器的方法進行取得。每當有Request物件被下載完成後，下載器會將其傳回的Response物件與對應的Request物件交給調度器，調度器會將其儲存到請求佇列中。
3.下載器（Downloader）
下載器主要用於將引擎傳遞過來的Request對象轉換成Response對象，並將其傳回給引擎。下載器會透過發送HTTP或HTTPS請求，向指定的URL位址取得對應的網頁內容。下載器也提供了一些下載的中間件，在下載的過程中可以添加一些自訂的處理，例如代理、UA標識、Cookie處理等。
4.爬蟲（Spider）
爬蟲模組是實際的爬取邏輯，主要負責解析下載的網頁內容，並將解析的結果封裝成Item對象，再將Item對象返回給引擎。爬蟲模組通常需要編寫自訂的爬蟲類，並且需要重寫一些方法來進行頁面解析、Item物件的封裝和Request物件的生成等。
5.管道（Pipeline）
管道模組用於對Spider傳回的Item物件進行一系列的處理，例如資料清洗、去重、儲存到資料庫或檔案等。在Scrapy中，可以編寫多個管道類，並按照優先順序將其組成一個管道鏈，當Spider返回Item物件時，這些管道會按照順序進行處理。
二、Scrapy的源碼解析
#Spider類是Scrapy中最為核心的一個類，它是所有自訂爬蟲類的基類，包含了爬取流程的主要實作方法。
首先，我們需要在我們的爬蟲類別中定義一些屬性，例如name、allowed_domains、start_urls等。這些屬性用來指定爬蟲的名稱、允許爬取的網域名稱和起始爬取的URL位址。
透過重寫start_requests()方法，我們可以產生第一批請求，並將其交給引擎進行爬取。
接著，我們需要定義parse()方法，主要用於解析下載的網頁內容，包括提取資料、產生新的Request物件等。 parse()方法會被引擎調用，在該方法中會一步步解析網頁，最終會傳回Item物件或新的Request物件。
在Scrapy中，Item類別用於封裝從網頁中抽取的數據，其實就是一個字典物件。 Item物件中可以提供各種類型的資料字段，並在爬蟲中實現簡單的資料處理邏輯，例如資料清洗、資料映射等。 Item物件最終會被回傳給引擎，並依序經過Pipeline管線處理。
Settings模組用於設定Scrapy的設定訊息，包括爬蟲的名稱、請求延遲、並發數、下載逾時等。透過修改Settings模組中的選項可以改變Scrapy的運作方式。在爬蟲的程式碼中，可以透過爬蟲類中的settings屬性存取到Settings模組。 Settings模組中所有的選項都是以字典的形式進行保存的，我們可以直接在程式碼中修改Settings模組中的選項值，也可以從檔案中讀取設定資訊。
Scrapy中的下載中間件可以攔截下載器發起的請求和接收的回應，可以對請求或回應進行修改，新增代理、UA標識、Cookie等。 Scrapy支援多個中間件，可以依照優先順序依序執行。中介軟體透過重寫process_request()、process_response()或process_exception()方法進行攔截和處理。
Spider中間件用於攔截Spider的輸入和輸出，它包括了攔截請求的Downloader Middleware和攔截回應的Spider Middleware兩部分。中間件透過重寫process_spider_input()和process_spider_output()方法進行攔截和處理。
Scrapy框架非常強大，可以適應各種各樣的網站，提供了豐富的功能和擴展接口，非常適合進行大規模、高效、穩定的Web資料抓取。但同時，Scrapy也有自己的一些不足，例如對JavaScript渲染的網站抓取支援不足、對AJAX即時請求的支援不足等，這些都需要結合其他工具一起協同工作。
以上是Scrapy底層架構探索與原始碼解析的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！
