网络爬虫概述

概念

网络爬虫（Web Crawler），也称为网络蜘蛛（Web Spider）或机器人（Bot），是一种自动化程序，用于系统地浏览互联网并收集网页信息。它模拟人类浏览器行为，向网站服务器发送请求，获取网页内容，解析数据并根据需要继续访问其他页面。

爬虫本质上是一个自动化脚本，可以执行以下操作：

• 发送HTTP/HTTPS请求到目标网站
• 接收并解析服务器响应（通常是HTML内容）
• 提取所需数据或链接
• 存储数据或继续访问新发现的链接

历史发展

网络爬虫的发展与互联网和搜索引擎的发展密切相关：

早期阶段（1990年代初）

• 1993年，第一个网络爬虫程序出现，用于自动收集网页链接
• 早期爬虫主要用于学术研究和网络地图绘制

搜索引擎时代（1990年代中后期）

• 1994年，WebCrawler成为第一个可以搜索完整网页内容的搜索引擎
• Google的PageRank算法推动了爬虫技术的重大发展
• 各大搜索引擎开始开发自己的爬虫技术

现代发展阶段（2000年至今）

• 爬虫技术从单纯的搜索引擎应用扩展到数据挖掘、商业智能等领域
• 反爬虫技术同步发展，形成攻防对抗局面
• 法律法规逐步完善，规范爬虫使用

工作原理

网络爬虫的工作流程通常包括以下几个核心步骤：

1. 种子URL选择

爬虫从一组初始URL（称为种子URL）开始工作，这些URL可以是：

• 预先定义的网站列表
• 从网站地图(sitemap)中获取的URL
• 从其他来源收集的URL

2. 请求发送与响应接收

1. 爬虫从待访问URL队列中取出一个URL
2. 构造HTTP请求（GET/POST等）
3. 发送请求到目标服务器
4. 接收服务器返回的响应（HTML内容、状态码等）

3. 内容解析与数据提取

• 解析HTML文档结构
• 使用CSS选择器、XPath表达式或正则表达式提取所需数据
• 识别页面中的新链接

4. 链接发现与去重

• 从当前页面提取所有链接
• 对链接进行规范化处理（去除参数、统一格式等）
• 检查链接是否已访问过，避免重复抓取
• 将新发现的链接加入待访问队列

5. 数据存储

• 将提取的数据保存到数据库、文件系统或其他存储介质
• 记录抓取状态和元数据信息

6. 循环迭代

重复上述过程，直到满足停止条件（如达到最大深度、抓取足够数据等）。

技术要点

并发控制

现代爬虫通常采用并发机制提高效率：

• 多线程/多进程并行抓取
• 异步IO处理
• 连接池管理

反爬虫对策

• 设置合理的请求间隔，避免被识别为恶意访问
• 使用代理IP轮换
• 模拟真实浏览器User-Agent等请求头信息
• 处理验证码、登录验证等防护机制

数据处理

• 结构化数据存储
• 增量更新机制
• 数据清洗和去重