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C#编写的蜘蛛爬虫程序

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  C#特别适合于构造蜘蛛程序,这是因为它已经内置了HTTP访问和多线程的能力,而这两种能力对于蜘蛛程序来说都是非常关键的。下面是构造一个蜘蛛程序要解决的关键问题:

  ⑴ HTML分析:需要某种HTML解析器来分析蜘蛛程序遇到的每一个页面。

  ⑵ 页面处理:需要处理每一个下载得到的页面。下载得到的内容可能要保存到磁盘,或者进一步分析处理。

  ⑶ 多线程:只有拥有多线程能力,蜘蛛程序才能真正做到高效。

  ⑷ 确定何时完成:不要小看这个问题,确定任务是否已经完成并不简单,尤其是在多线程环境下。

  一、HTML解析

  本文提供的HTML解析器由ParseHTML类实现,使用非常方便:首先创建该类的一个实例,然后将它的Source属性设置为要解析的HTML文档:

ParseHTML parse = new ParseHTML();
  parse.Source = "Hello World ";

  接下来就可以利用循环来检查HTML文档包含的所有文本和标记。通常,检查过程可以从一个测试Eof方法的while循环开始:

while(!parse.Eof())
  {
  char ch = parse.Parse();

  Parse方法将返回HTML文档包含的字符--它返回的内容只包含那些非HTML标记的字符,如果遇到了HTML标记,Parse方法将返回0值,表示现在遇到了一个HTML标记。遇到一个标记之后,我们可以用GetTag()方法来处理它。

 if(ch==0)
  {
  HTMLTag tag = parse.GetTag();
  }

  一般地,蜘蛛程序最重要的任务之一就是找出各个HREF属性,这可以借助C#的索引功能完成。例如,下面的代码将提取出HREF属性的值(如果存在的话)。

Attribute href = tag["HREF"];
  string link = href.Value;

  获得Attribute对象之后,通过Attribute.Value可以得到该属性的值。

  二、处理HTML页面

  下面来看看如何处理HTML页面。首先要做的当然是下载HTML页面,这可以通过C#提供的HttpWebRequest类实现:

HttpWebRequest request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(m_uri);
  response = request.GetResponse();
  stream = response.GetResponseStream();

  接下来我们就从request创建一个stream流。在执行其他处理之前,我们要先确定该文件是二进制文件还是文本文件,不同的文件类型处理方式也不同。下面的代码确定该文件是否为二进制文件。

if( !response.ContentType.ToLower().StartsWith("text/") )
  {
  SaveBinaryFile(response);
  return null;
  }
  string buffer = "",line;

  如果该文件不是文本文件,我们将它作为二进制文件读入。如果是文本文件,首先从stream创建一个StreamReader,然后将文本文件的内容一行一行加入缓冲区。

reader = new StreamReader(stream);
  while( (line = reader.ReadLine())!=null )
  {
  buffer+=line+"\r\n";
  }

  装入整个文件之后,接着就要把它保存为文本文件。

SaveTextFile(buffer);

  下面来看看这两类不同文件的存储方式。

  二进制文件的内容类型声明不以"text/"开头,蜘蛛程序直接把二进制文件保存到磁盘,不必进行额外的处理,这是因为二进制文件不包含HTML,因此也不会再有需要蜘蛛程序处理的HTML链接。下面是写入二进制文件的步骤。

  首先准备一个缓冲区临时地保存二进制文件的内容。

byte []buffer = new byte[1024];

  接下来要确定文件保存到本地的路径和名称。如果要把一个myhost.com网站的内容下载到本地的c:\test文件夹,二进制文件的网上路径和名称是http://myhost.com/images/logo.gif,则本地路径和名称应当是c:\test\images\logo.gif。与此同时,我们还要确保c:\test目录下已经创建了images子目录。这部分任务由convertFilename方法完成。

  string filename = convertFilename( response.ResponseUri );
  convertFilename方法分离HTTP地址,创建相应的目录结构。确定了输出文件的名字和路径之后就可以打开读取Web页面的输入流、写入本地文件的输出流。
  Stream outStream = File.Create( filename );
  Stream inStream = response.GetResponseStream();

  接下来就可以读取Web文件的内容并写入到本地文件,这可以通过一个循环方便地完成。

  int l;
  do
  {
  l = inStream.Read(buffer,0,
  buffer.Length);
  if(l>0)
  outStream.Write(buffer,0,l);
  }
 while(l>0);

  三、多线程

  我们用DocumentWorker类封装所有下载一个URL的操作。每当一个DocumentWorker的实例被创建,它就进入循环,等待下一个要处理的URL。下面是DocumentWorker的主循环:

  while(!m_spider.Quit )
  {
  m_uri = m_spider.ObtainWork();
  m_spider.SpiderDone.WorkerBegin();
  string page = GetPage();
  if(page!=null)
  ProcessPage(page);
  m_spider.SpiderDone.WorkerEnd();
  }

  这个循环将一直运行,直至Quit标记被设置成了true(当用户点击"Cancel"按钮时,Quit标记就被设置成true)。在循环之内,我们调用ObtainWork获取一个URL。ObtainWork将一直等待,直到有一个URL可用--这要由其他线程解析文档并寻找链接才能获得。Done类利用WorkerBegin和WorkerEnd方法来确定何时整个下载操作已经完成。

  从图一可以看出,蜘蛛程序允许用户自己确定要使用的线程数量。在实践中,线程的最佳数量受许多因素影响。如果你的机器性能较高,或者有两个处理器,可以设置较多的线程数量;反之,如果网络带宽、机器性能有限,设置太多的线程数量其实不一定能够提高性能。

  四、任务完成了吗?

  利用多个线程同时下载文件有效地提高了性能,但也带来了线程管理方面的问题。其中最复杂的一个问题是:蜘蛛程序何时才算完成了工作?在这里我们要借助一个专用的类Done来判断。

  首先有必要说明一下"完成工作"的具体含义。只有当系统中不存在等待下载的URL,而且所有工作线程都已经结束其处理工作时,蜘蛛程序的工作才算完成。也就是说,完成工作意味着已经没有等待下载和正在下载的URL。

  Done类提供了一个WaitDone方法,它的功能是一直等待,直到Done对象检测到蜘蛛程序已完成工作。下面是WaitDone方法的代码。

  public void WaitDone()
  {
  Monitor.Enter(this);
  while ( m_activeThreads>0 )
  {
  Monitor.Wait(this);
  }
  Monitor.Exit(this);
  }

  WaitDone方法将一直等待,直到不再有活动的线程。但必须注意的是,下载开始的最初阶段也没有任何活动的线程,所以很容易造成蜘蛛程序一开始就立即停止的现象。为解决这个问题,我们还需要另一个方法WaitBegin来等待蜘蛛程序进入"正式的"工作阶段。一般的调用次序是:先调用WaitBegin,再接着调用WaitDone,WaitDone将等待蜘蛛程序完成工作。下面是WaitBegin的代码:

  public void WaitBegin()
  {
  Monitor.Enter(this);
  while ( !m_started )
  {
  Monitor.Wait(this);
  }
  Monitor.Exit(this);
  }

  WaitBegin方法将一直等待,直到m_started标记被设置。m_started标记是由WorkerBegin方法设置的。工作线程在开始处理各个URL之时,会调用WorkerBegin;处理结束时调用WorkerEnd。WorkerBegin和WorkerEnd这两个方法帮助Done对象确定当前的工作状态。下面是WorkerBegin方法的代码:

  public void WorkerBegin()
  {
  Monitor.Enter(this);
  m_activeThreads++;
  m_started = true;
  Monitor.Pulse(this);
  Monitor.Exit(this);
  }

  WorkerBegin方法首先增加当前活动线程的数量,接着设置m_started标记,最后调用Pulse方法以通知(可能存在的)等待工作线程启动的线程。如前所述,可能等待Done对象的方法是WaitBegin方法。每处理完一个URL,WorkerEnd方法会被调用:

  public void WorkerEnd()
  {
  Monitor.Enter(this);
  m_activeThreads--;
  Monitor.Pulse(this);
  Monitor.Exit(this);
  }

  WorkerEnd方法减小m_activeThreads活动线程计数器,调用Pulse释放可能在等待Done对象的线程--如前所述,可能在等待Done对象的方法是WaitDone方法。

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C#设计模式学习之一:开篇
C#设计模式学习之二:Singleton
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最新评论
智思网友 发表于 2007-11-6 2:37:04
其实这篇文章是转载过来的,你到网上搜索一下“老痞子blog”应该能找到作者!
发表于 2007-11-5 17:47:52
你好,读了你的这篇文章,受益非浅,不知道能不能请教几个问题。
kknd 发表于 2007-11-5 17:47:14
你好,读了你的这篇文章,受益非浅,不知道能不能请教几个问题。