爬虫/蜘蛛程序的制作

问题是对某一网站或所有网站进行抓取，即下载所有网页。怎么实现呢？

先将问题最小化（转化的思想，转化为小规模，可以解决的问题）：如果只有一个网页，怎么下载？问题变地很简单，只要用WebClient/WebRequest（甚至OpenFileDialog都可以）打开Url地址，将数据流存入本地存储器的文件（以相应的扩展名作为扩展名）即可。示例代码如下：

string BoardStream;//下载内容存入此变量

Uri url = new Uri( “http://www.163.com” );//将下载地址转换为Uri类型

HttpWebRequest requestPage = ( HttpWebRequest )WebRequest.Create( url );

WebResponse response = requestMainPage.GetResponse();

Stream stream = response.GetResponseStream();//获取页面流

if( response.ContentType.ToLower().StartsWith( "text/" ) )//如果获得成功（即为文本格式）

{

    StreamReader reader = new StreamReader( stream , System.Text.Encoding.UTF8 );//读取获得内容流

BoardStream = reader.ReadToEnd();//将内容流转换为文本并存入变量BoardStream，即为所需要的数据流

}

StreamWriter saveAPage = new StreamWriter( “C:\a.html” , false , System.Text.Encoding.GetEncoding( "gb2312" ) );//实例化写入类，保存路径假设为C:\a.html

saveAPage.Write(Rich.Text);//创建写入任务

saveAPage.Flush();//写入文件（即清理缓存流）

saveAPage.Close();//关闭写入类的对象

好了，这样便完成了一个网页的下载。最简化问题解决！



好了，下面的问题是，如何获得更多的网页？可以分两步：

1.    得到更多的地址

2.    下载地址指向的链接内容（和上面下载一页的方法一样）

循环进行上面两步即可以完成蜘蛛的全部功能了 '

要得到更多的地址，最好的办法是模拟人使用网页的办法。我们平时怎么浏览整个网站？无非是从主页依次点开各层链接而已。好了，思路出来了：

分析已经下载的主页文本，提取其中所有的Url地址信息，再依次下载得到的Url地址指向的链接即可。

现在网络上有不少Web2.0的网站了，这对解析Url地址有不小的负面作用。在Web2.0出现前，所有的链接都是在HREF后面出现的，而现在却没有了这样的关键字，地址可能出现于任何的关键字之后。怎么办呢？

经过大量分析，笔者发现：其实现在所有的链接还有一个共性，即都包裹在双引号（””）当中，这便对解析提供了极大的方便。笔者将链接分为两类：

1.    完整链接，即：”http://www.163.com”类，其前面有明显的标志http://，这样的内容很好提取，只要用String的静态方法IndexOf()找出http://的位置以及从此位置算起第一个“””出现的位置（即链接结束的位置），再用SubString()方法将地址提取出来即可。

2.    非完整链接，其形式一般为”\index.htm”，提取方法和完整链接的方法相同，只是判断它是不是链接上有一定难度（因为属性等其它信息也可能以“”\”开头，这时就很难判断了。笔者采取的方法是试下载，即下载一下试试，如果超时刚不是，不超时刚是。注意：要在它的前面加上根地址，如“http://www.163.com/index.htm”。

在《爬虫/蜘蛛程序的制作（C#语言）》一文中，已经介绍了爬虫程序实现的基本方法，可以说，已经实现了爬虫的功能。只是它存在一个效率问题，下载速度可能很慢。这是两方面的原因造成的：

1.分析和下载不能同步进行。在《爬虫/蜘蛛程序的制作（C#语言）》中已经介绍了爬虫程序的两个步骤：分析和下载。在单线程的程序中，两者是无法同时进行的。也就是说，分析时会造成网络空闲，分析的时间越长，下载的效率越低。反之也是一样，下载时无法同时进行分析，只有停下下载后才能进行下一步的分析。问题浮出水面，我想大家都会想到：把分析和下载用不同的线程进行，问题不就解决了吗？

2.只是单线程下载。相信大家都有用过网际快车等下载资源的经历，它里面是可以设置线程数的（近年版本默认是10，曾经默认是5）。它会将文件分成与线程数相同的部分，然后每个线程下载自己的那一部分，这样下载效率就有可能提高。相信大家都有加多线程数，提升下载效率的经历。但细心的用户会发现，在带宽一定的情况下，并不是线程越多，速度越快，而是在某一点达到峰值。爬虫作为特殊的下载工具，不具备多线程的能力何以有效率可谈？爬虫在信息时代的目的，难道不是快速获取信息吗？所以，爬虫需要有多线程（可控数量）同时下载网页。

好了，认识、分析完问题，就是解决问题了：

多线程在C#中并不难实现。它有一个命名空间：System.Threading，提供了多线程的支持。

要开启一个新线程，需要以下的初始化：

ThreadStart startDownload = new ThreadStart( DownLoad );//线程起始设置：即每个线程都执行DownLoad()，注意：DownLoad()必须为不带有参数的方法Thread downloadThread = new Thread( startDownload ); //实例化要开启的新类downloadThread.Start();//开启线程由于线程起始时启动的方法不能带有参数，这就为多线程共享资源添加了麻烦。不过我们可以用类级变量（当然也可以使用其它方法，笔者认为此方法最简单易用）来解决这个问题。知道开启多线程下载的方法后，大家可能会产生几个疑问：

1.如何控制线程的数量？

2.如何防止多线程下载同一网页？

3.如何判断线程结束？

4.如何控制线程结束？

下面就这几个问题提出解决方法：

1.线程数量我们可以通过for循环来实现，就如同当年初学编程的打点程序一样。

比如已知用户指定了n（它是一个int型变量）个线程吧，可以用如下方法开启五个线程。

Thread[] downloadThread;//声名下载线程，这是C#的优势，即数组初始化时，不需要指定其长度，可以在使用时才指定。这个声名应为类级，这样也就为其它方法控件它们提供了可能ThreadStart startDownload = new ThreadStart( DownLoad );//线程起始设置：即每个线程都执行DownLoad()downloadThread = new Thread[ n ];//为线程申请资源，确定线程总数for( int i = 0; i < n; i++ )//开启指定数量的线程数{downloadThread = new Thread( startDownload );//指定线程起始设置downloadThread.Start();//逐个开启线程}

好了，实现控制开启线程数是不是很简单啊？

2.下面出现的一个问题：所有的线程都调用DonwLoad()方法，这样如何避免它们同时下载同一个网页呢？

这个问题也好解决，只要建立一下Url地址表，表中的每个地址只允许被一个线程申请即可。具体实现：

可以利用数据库，建立一个表，表中有四列，其中一列专门用于存储Url地址，另外两列分别存放地址对应的线程以及该地址被申请的次数，最后一列存放下载的内容。（当然，对应线程一列不是必要的）。当有线程申请后，将对应线程一列设定为当前线程编号，并将是否申请过一列设置为申请一次，这样，别的线程就无法申请该页。如果下载成功，则将内容存入内容列。如果不成功，内容列仍为空，作为是否再次下载的依据之一，如果反复不成功，则进程将于达到重试次数（对应该地址被申请的次数，用户可设）后，申请下一个Url地址。主要的代码如下（以VFP为例）：

<建立表>CREATE TABLE (ctablename) ( curl M , ctext M , ldowned I , threadNum I )&&建立一个表ctablename.dbf，含有地址、文本内容、已经尝试下载次数、线程标志（初值为-1，线程标志是从0开始的整数）四个字段<提取Url地址>cfullname = (ctablename) + '.dbf'&&为表添加扩展名USE (cfullname) GO TOPLOCATE FOR (EMPTY( ALLTRIM( ctext ) ) AND ldowned < 2 AND( threadNum = thisNum OR threadNum = - 1) ) &&查找尚未下载成功且应下载的属于本线程权限的Url地址，thisNum是当前线程的编号，可以通过参数传递得到gotUrl = curlrecNum = RECNO()IF recNum <= RECCOUNT() THEN  &&如果在列表中找到这样的Url地址UPDATE (cfullname) SET ldowned = ( ldowned + 1 ) , threadNum =thisNum WHERE RECNO() = recNum &&更新表，将此记录更新为已申请，即下载次数加1，线程标志列设为本线程的编号。<下载内容>cfulltablename = (ctablename) + '.dbf'USE (cfulltablename)SET EXACT ONLOCATE FOR curl = (csiteurl) && csiteurl是参数，为下载到的内容所对应的Url地址recNumNow = RECNO()&&得到含有此地址的记录号UPDATE (cfulltablename) SET ctext = (ccontent) WHERE RECNO() =recNumNow &&插入对应地址的对应内容<插入新地址>ctablename = (ctablename) + '.dbf'USE (ctablename)GO TOPSET EXACT ONLOCATE FOR curl = (cnewurl) &&查找有无此地址IF RECNO() > RECCOUNT() THEN &&如果尚无此地址SET CARRY OFFINSERT INTO (ctablename) ( curl , ctext , ldowned , threadNum )VALUES ( (cnewurl) , "" , 0 , -1 )  &&将主页地址添加到列表

好了，这样就解决了多线程中，线程冲突。当然，去重问题也可以在C#语言内解决，只根建立一个临时文件（文本就可以），保存所有的Url地址，差对它们设置相应的属性即可，但查找效率可能不及数据库快。




3.线程结束是很难判断的，因为它总是在查找新的链接。用者认为可以假设：线程重复N次以后还是没有能申请到新的Url地址，那么可以认为它已经下载完了所有链接。主要代码如下：

string url = "";int times = 0;while ( url == "" )//如果没有找到符合条件的记录，则不断地寻找符合条件的记录{url = getUrl.GetAUrl( …… );//调用GetAUrl方法，试图得到一个url值if ( url == "" )//如果没有找到{times ++;//尝试次数自增continue; //进行下一次尝试}if ( times > N ) //如果已经尝试够了次数，则退出进程{downloadThread.Abort; //退出进程}else//如果没有尝试够次数{Times = 0; //尝试次数归零处理}//进行下一步针对得到的Url的处理}

4.这个问题相对简单，因为在问题一中已经建议，将线程声名为类级数组，这样就很易于控制。只要用一个for循环即可结束。代码如下：

for( int i = 0; i < n; i++ )//关闭指定数量n的线程数

{

downloadThread.Abort();//逐个关闭线程

}

好了，一个蜘蛛程序就这样完成了，在C#面前，它的实现原来如此简单。

这里笔者还想提醒读者：笔者只是提供了一个思路及一个可以实现的解决方案，但它并不是最佳的，即使这个方案本身，也有好多可以改进的地方，留给读者思考。