Puppeteer 与 Chrome Headless —— 从入门到爬虫

Puppeteer 是 Google Chrome 团队官方的无头/无界面（Headless）Chrome 工具。正因为这个官方声明，许多业内自动化测试库都已经停止维护，包括 PhantomJS。Selenium IDE for Firefox 项目也因为缺乏维护者而终止。

译者注：关于 PhantomJS 和 Selenium IDE for Firefox 停止维护并没有找到相关的公告，但这两个项目的确已经都超过 2 年没有发布新版本了。但另一个今年 5 月才开启的项目 Chromeless 目前在 Github 上已经超过 1w star，目前还非常活跃。

Chrome 作为浏览器市场的领头羊，Chrome Headless 必将成为 web 应用 自动化测试 的行业标杆。所以我整合了这份如何利用 Chrome Headless 做 网页爬虫 的入门指南。

TL;DR

本文我们将使用 Chrome Headless, Puppeteer, Node 和 MongoDB，爬取 GitHub，登录并提取和保存用户的邮箱。不用担心 GitHub 的频率限制，本文会基于 Chrome Headless 和 Node 给你相应的策略。同时，请时刻关注 Puppeteer 的文档，因为该项目仍然处于开发中，API 并不是很稳定。

开始

开始之前，我们需要安装以下工具。点击他们的官网然后安装吧。

译者注：Puppeteer 要求使用 Node v6.4.0，但因为文中大量使用 async/await，需要 Node v7.6.0 或以上。

初始化项目

项目都是以创建文件夹开始。

$ mkdir thal
$ cd thal

初始化 NPM，填入一些必要的信息。

$ npm init

安装 Puppeteer。由于 Puppeteer 并不是稳定的版本而且每天都在更新，所以如果你想要最新的功能可以直接通过 GitHub 的仓库安装。

$ npm i --save puppeteer

Puppeteer 包含了自己的 chrome / chromium 用以确保可以无头地工作。因此每当你安装/更新 puppeteer 的时候，他都会下载指定的 chrome 版本。

编码

我们将从页面截图开始，这是他们的文档中的代码。

页面截图

const puppeteer = require('puppeteer');

async function run() {
  const browser = await puppeteer.launch();
  const page = await browser.newPage();

  await page.goto('https://github.com');
  await page.screenshot({path: 'screenshots/github.png'});

  browser.close();
}

run();

如果您第一次使用 Node 7 或 8，那你可能不太熟悉 async 和 await 关键字。简单地说，一个 async 函数返回一个 Promise，当 Promise 完成时会返回你所定义的内容。当你需要像同步函数那样调用时，需要使用 await。

保存上面的代码为 index.js 文件到项目目录里。并运行

$ node index.js

这样截图就会被保存到 screenshots/ 目录下。

译者注：如果不是 clone 本 repo 的童鞋可能会遇到 screenshots 目录不存在的异常，请先手动创建该目录，或使用 mkdirp。

登录 GitHub

如果你在 GitHub 上搜索 john，然后点击 Users 标签，你将看到一个带有姓名信息的用户列表。

有些用户设置了他们的邮箱是公开可见的，但有些用户没有。但你一个邮箱都看不到的原因是没有登录。下面，让我们利用 Puppeteer 文档来登录吧~

译者注：上图是登录后看到的效果

在项目根目录添加一个 creds.js 文件。我强烈建议用一个没什么卵用的邮箱来注册一个新 GitHub 账号，不然 GitHub 可能会封掉你的常用账号。

module.exports = {
  username: '<GITHUB_USERNAME>',
  password: '<GITHUB_PASSWORD>'
};

同时添加一个 .gitignore 文件，输入以下内容：

node_modules/
creds.js

以非无头（non headless）模式启动

在调用 Puppeteer 的 launch 方法的时候传入参数对象中带有 headless: false，即可启动其 GUI 界面，进行可视化调试。

const browser = await puppeteer.launch({
  headless: false
});

跳转到登录页

await page.goto('https://github.com/login');

在浏览器中打开 https://github.com/login。右击 Username or email address 下方的输入框（译者注：并选择 Inspect）。在开发者工具中，右击被高亮的代码选择 Copy > Copy selector。

把复制出来的值放到以下常量中

const USERNAME_SELECTOR = '#login_field'; // "#login_field" 就是被复制出来的值

重复上面的步骤，吧 Password 输入框和 Sign in 按钮的值也填好，将得到下面内容：

// dom element selectors
const USERNAME_SELECTOR = '#login_field';
const PASSWORD_SELECTOR = '#password';
const BUTTON_SELECTOR = '#login > form > div.auth-form-body.mt-3 > input.btn.btn-primary.btn-block';

// puppeteer@0.11 以前是需要点击再输入
// await page.click(USERNAME_SELECTOR);
// await page.type(CREDS.username);
// await page.click(PASSWORD_SELECTOR);
// await page.type(CREDS.password);

// puppeteer@0.12 以后 page.type 方法需要对某个 selector 进行输入
await page.type(USERNAME_SELECTOR, CREDS.username);
await page.type(PASSWORD_SELECTOR, CREDS.password);
await page.click(BUTTON_SELECTOR);

await page.waitForNavigation();

搜索 GitHub

现在，我们已经登录啦！我们可以点击搜索框，填写并在结果页面点击用户标签。但有一个简单的方法：搜索请求通常是 GET 请求，所有内容都是通过 URL 发送的。所以，在搜索框内手动输入 john，然后点击用户标签并复制地址栏上的网址。这将是

const searchUrl = 'https://github.com/search?q=john&type=Users&utf8=%E2%9C%93';

做一丢丢调整

const userToSearch = 'john';
const searchUrl = 'https://github.com/search?q=' + userToSearch + '&type=Users&utf8=%E2%9C%93';

让我们跳转到这个页面，看是不是真的搜索到了？

await page.goto(searchUrl);
await page.waitFor(2*1000);

提取邮箱地址

译者注：本小节没有直译，因为译者没有使用作者的方案

我们的目的是搜刮用户的 username 和 email。我们可以在 Chrome 的开发者工具中看到，每个单独的用户信息都是在一个 class 为 user-list-item 的 <div> 内。

一种提取元素内容的方法是 Page or ElementHandle 的 evaluate 方法，因为它作用于浏览器运行的上下文环境内。当我们跳转到搜索结果页的时候，使用 page.evaluate 方法可以将所有用户信息的 div 获取出来。

const USER_LIST_INFO_SELECTOR = '.user-list-item';
const users = await page.evaluate((sel) => {
  const $els = document.querySelectorAll(sel);
  // ...
}, USER_LIST_INFO_SELECTOR);

遍历上面的 $els，继续使用选择器提取出其中的信息。当然，这里的选择器相当于用户信息的 div 的，不是像之前那样直接复制出来的，稍微有一点 css 知识应该能很容易读懂。

const USER_LIST_INFO_SELECTOR = '.user-list-item';
const USER_LIST_USERNAME_SELECTOR = '.user-list-info>a:nth-child(1)';
const USER_LIST_EMAIL_SELECTOR = '.user-list-info>.user-list-meta .muted-link';

const users = await page.evaluate((sInfo, sName, sEmail) => {
  return Array.prototype.slice.apply(document.querySelectorAll(sInfo))
    .map($userListItem => {
      // 用户名
      const username = $userListItem.querySelector(sName).innerText;
      // 邮箱
      const $email = $userListItem.querySelector(sEmail);
      const email = $email ? $email.innerText : undefined;
      return {
        username,
        email,
      };
    })
    // 不是所有用户都显示邮箱
    .filter(u => !!u.email);
}, USER_LIST_INFO_SELECTOR, USER_LIST_USERNAME_SELECTOR, USER_LIST_EMAIL_SELECTOR);

console.log(users);

现在，当你运行 node index.js，你讲看到 Chrome 跳出来自动执行上述操作后，在命令行打出 username 与其相关的 email。

遍历全部页面

首先我们需要评估搜索结果最后一页的页码。在搜索结果页的顶部，你可以看到当我在翻译这篇文章时有 70,134 users。

有趣的现象: 如果你对比上面的截图，你会发现这两天已经有 371 个新的 john 同学加入 GitHub。

从开发者工具复制人数的选择器。我们将在 run 外面写一个新的函数，用来获取页面数。

async function getNumPages(page) {
  const NUM_USER_SELECTOR = '#js-pjax-container .codesearch-results h3';

  let inner = await page.evaluate((sel) => {
    return document.querySelector(sel).innerHTML;
  }, NUM_USER_SELECTOR);

  // 格式是: "69,803 users"
  inner = inner.replace(',', '').replace(' users', '');
  const numUsers = parseInt(inner);
  console.log('numUsers: ', numUsers);

  /*
   * GitHub 每页显示 10 个结果
   */
  const numPages = Math.ceil(numUsers / 10);
  return numPages;
}

在搜索结果页底部，如果你把鼠标悬浮在页码按钮上面，可以看到是一个指向下一页的链接。如：第二页的链接是 https://github.com/search?p=2&q=john&type=Users&utf8=%E2%9C%93。注意到 p=2 是一个 URL 的 query 参数，这将帮助我们跳转到指定的页面。

在添加了遍历页码的代码在上面爬取内容的方法之后，代码变成了这样：

const numPages = await getNumPages(page);
console.log('Numpages: ', numPages);

for (let h = 1; h <= numPages; h++) {
  // 跳转到指定页码
  await page.goto(`${searchUrl}&p=${h}`);
  // 执行爬取
  const users = await page.evaluate((sInfo, sName, sEmail) => {
    return Array.prototype.slice.apply(document.querySelectorAll(sInfo))
      .map($userListItem => {
        // 用户名
        const username = $userListItem.querySelector(sName).innerText;
        // 邮箱
        const $email = $userListItem.querySelector(sEmail);
        const email = $email ? $email.innerText : undefined;
        return {
          username,
          email,
        };
      })
      // 不是所有用户都显示邮箱
      .filter(u => !!u.email);
  }, USER_LIST_INFO_SELECTOR, USER_LIST_USERNAME_SELECTOR, USER_LIST_EMAIL_SELECTOR);

  users.map(({username, email}) => {
    // TODO: 保存用户信息
    console.log(username, '->', email);
  });
}

保存到 MongoDB

到这里 Puppeteer 的部分已经结束了。下面我们将使用 mongoose 存储上面的信息到 MongoDB。它是个 ORM，确切说是个便于从数据库进行信息存储和检索的库。

$ npm i --save mongoose

MongoDB 是一个 Schema-less 的 NoSQL 数据库，但我们可以使用 Mongoose 使其遵循一些原则。首先我们需要创建一个 Model，他代表 MongoDB 中的 Collection。创建一个 models 文件夹，然后在里面创建一个 user.js 文件，并加入以下 collection 的构造函数代码。之后无论我们塞什么东西进 User，他都会遵循这个结构。

const mongoose = require('mongoose');

const userSchema = new mongoose.Schema({
    username: String,
    email: String,
    dateCrawled: Date
});

module.exports = mongoose.model('User', userSchema);

现在我们可以开始往数据库塞数据了。由于我们不希望数据库中存在重复的 email，所以我们只新增那些以前从没出现过的邮箱，否则我们只更新数据。为此，我们需要使用 mongoose 的 Model.findOneAndUpdate 方法。

回到 index.js，引用所需的依赖：

const mongoose = require('mongoose');
const User = require('./models/user');

然后我们再创建一个新的方法，用于 upsert (更新 update 或新增 insert) 用户实例。

function upsertUser(userObj) {

  const DB_URL = 'mongodb://localhost/thal';
  if (mongoose.connection.readyState == 0) {
    mongoose.connect(DB_URL);
  }

  // if this email exists, update the entry, don't insert
  // 如果邮箱存在，就更新实例，不新增
  const conditions = {
    email: userObj.email
  };
  const options = {
    upsert: true,
    new: true,
    setDefaultsOnInsert: true
  };

  User.findOneAndUpdate(conditions, userObj, options, (err, result) => {
    if (err) {
      throw err;
    }
  });
}

启动 MongoDB 服务。用下面的代码替换掉之前的注释内容 // TODO: 保存用户信息。

upsertUser({
  username: username,
  email: email,
  dateCrawled: new Date()
});

想要检查是否真的保存了这些用户，可以到 mongo 里面执行下列脚本：

$ mongo
> use thal
> db.users.find().pretty()

你会看到有多个用户在已经添加在里面，那你就成功了哦~

译者注：使用 db.users.find().pretty().length() 可以查看爬取了多少条

最后

Chrome Headless 和 Puppeteer 开启了网页爬虫和自动化测试的新纪元，而且 Chrome Headless 还支持 WebGL！你可以把你的爬虫脚本发布到云端，然后就可以坐享其成。当然，发布到服务器之前请记得去掉 headless: false 配置。

在爬取的时候，你可能会被 GitHub 的频率控制阻止。

另外，我发现你无法跳到 100 页之后。

译者注：我爬了 100 页并没有被阻止。从 101 页开始就变成了 404 页面，或许通过页面下方的页码进行遍历会更合理

结语

广阔无垠的沙漠见证着 穿越 这些巨大的沙滩的人们的斗争和牺牲。 Thal 是巴基斯坦的一个跨越多个地区的沙漠，包括我的家乡 Bhakkar。与今天在 互联网 上搜索数据的情况类似。这就是为什么我将这个 repo 命名为 Thal。如果你喜欢它，那请与他人分享。如果您有任何建议，请在这里发表评论或直接与原作者联络 @e_mad_ehsan。他很乐意听到你的消息。

译者注：中文版也欢迎直接提 issue 讨论或 PR

csbun/thal