为什么你的Scrapy爬虫总失败？，只因没搞清这4个Downloader Middleware的加载顺序

第一章：为什么你的Scrapy爬虫总失败？，只因没搞清这4个Downloader Middleware的加载顺序

在Scrapy框架中，Downloader Middleware 是请求与响应流转的核心枢纽。许多爬虫看似逻辑正确却频繁失败，根源往往在于中间件的执行顺序未被充分理解。Scrapy按照设定顺序依次调用这些中间件，任何位置错乱都可能导致请求被错误修改、重试机制失效或响应被意外丢弃。

Downloader Middleware的作用阶段

• process_request：在请求发出前处理，可返回Response阻止继续下载
• process_response：在响应接收后处理，可修改或替换Response对象
• process_exception：当下载过程中抛出异常时触发

关键中间件的默认加载顺序

中间件名称	默认优先级	主要功能
RetryMiddleware	500	处理请求失败后的重试逻辑
RedirectMiddleware	600	处理3xx重定向响应
CookieMiddleware	700	管理Cookies会话
UserAgentMiddleware	800	设置请求头中的User-Agent

自定义中间件时的注意事项

# settings.py
DOWNLOADER_MIDDLEWARES = {
    'myproject.middlewares.CustomProxyMiddleware': 300,  # 早于重试机制设置代理
    'scrapy.downloadermiddlewares.retry.RetryMiddleware': 500,
    'myproject.middlewares.FailOn404Middleware': 650,   # 在重定向后检查状态码
}

上述配置中，CustomProxyMiddleware 设置在较低数字（更高优先级），确保代理在重试前生效；而自定义的 FailOn404Middleware 置于重定向之后，避免因跳转过程中的临时404导致误判。

graph LR A[Request] --> B{CustomProxyMiddleware} B --> C[RetryMiddleware] C --> D[RedirectMiddleware] D --> E[CookieMiddleware] E --> F[UserAgentMiddleware] F --> G[Download] G --> H[process_response chain in reverse]

第二章：Downloader Middleware 执行流程解析

2.1 理解中间件在请求-响应循环中的角色

在现代Web框架中，中间件是处理HTTP请求与响应的核心组件。它位于客户端请求与服务器处理逻辑之间，允许开发者在请求到达路由处理器之前或之后执行代码。

中间件的执行流程

每个中间件可以决定是否将请求传递给下一个处理环节。若不调用“next”函数，请求流程将被中断。

func LoggerMiddleware(next http.Handler) http.Handler {
    return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        log.Printf("%s %s", r.Method, r.URL.Path)
        next.ServeHTTP(w, r) // 继续执行后续中间件或处理器
    })
}

上述Go语言示例展示了一个日志中间件：它在请求前记录方法和路径，并调用next.ServeHTTP以确保流程继续。

典型应用场景

• 身份验证与权限校验
• 请求日志记录
• 跨域头（CORS）注入
• 错误恢复（panic recovery）

2.2 process_request 方法的调用时机与优先级规则

中间件执行流程中的定位

在请求处理流程中，process_request 是 Django 中间件的核心钩子方法之一。该方法在每个请求进入视图前被自动调用，且按照 中间件注册顺序从上到下依次执行。

调用优先级规则

• 中间件在 MIDDLEWARE 配置列表中定义的顺序决定了 process_request 的执行顺序；
• 靠前的中间件优先拦截并处理请求；
• 若某中间件返回了 HttpResponse，后续中间件及视图将不再执行。

class LoggingMiddleware:
    def __init__(self, get_response):
        self.get_response = get_response

    def __call__(self, request):
        # process_request 逻辑在此处模拟
        print(f"Processing request for: {request.path}")
        response = self.get_response(request)
        return response

上述代码展示了 process_request 行为的实现方式：在请求进入时打印路径信息，体现了其前置拦截能力。

2.3 process_response 方法如何被逆序执行

在中间件处理流程中，`process_response` 方法的执行顺序与请求阶段相反，采用后进先出（LIFO）机制。当视图生成响应后，响应对象会沿中间件栈逆序传递。

执行机制解析

每个中间件的 `process_response` 必须返回一个 HttpResponse 对象，否则将中断流程。Django 框架在内部通过循环倒序调用这些方法。

def process_response(self, request, response):
    # 添加自定义头部
    response['X-Middleware'] = 'Processed'
    return response  # 必须返回响应对象

上述代码展示了典型实现：修改响应并原样返回。若遗漏 return 语句，后续中间件将无法接收响应，导致逻辑断裂。

调用顺序对比

中间件层级	process_request 顺序	process_response 顺序
M1	1	3
M2	2	2
M3	3	1

2.4 process_exception 的触发机制与传播路径

当异常在请求处理流程中未被捕获时，Django 中间件的 `process_exception` 方法会被自动触发。该方法仅在视图函数抛出异常且尚未被处理时调用，执行顺序遵循中间件注册的**逆序**。

触发条件与执行顺序

• 仅当视图或上层中间件抛出异常时触发
• 按中间件列表从后向前依次调用 process_exception
• 若某个中间件返回响应对象，则后续中间件不再执行

代码示例与分析

def process_exception(self, request, exception):
    # 记录异常日志
    logger.error(f"Exception in {request.path}: {exception}")
    # 返回 HttpResponse 可中断传播
    return HttpResponse("Server Error", status=500)

上述代码在捕获异常后返回错误响应，阻止默认错误页面生成，实现自定义错误处理逻辑。参数 `exception` 为实际抛出的异常实例，可用于类型判断和详细追踪。

2.5 通过日志调试中间件执行顺序的实际案例

在实际开发中，中间件的执行顺序直接影响请求处理结果。通过日志记录每一步的执行流程，是排查问题的有效手段。

典型中间件堆栈示例

// 中间件注册顺序
app.Use(LoggerMiddleware)     // 日志中间件
app.Use(AuthMiddleware)       // 认证中间件
app.Use(RateLimitMiddleware)  // 限流中间件

上述代码中，请求将按注册顺序进入中间件，但响应时逆序返回。通过在每个中间件中添加日志输出，可清晰观察执行路径。

日志输出分析

• Logger: Request received → 进入第一个中间件
• Auth: User authenticated → 认证通过
• RateLimit: Allowed → 未触发限流
• Response: Status 200 → 返回时依次经过 RateLimit → Auth → Logger

通过结构化日志，能准确还原调用链路，快速定位执行异常点。

第三章：核心中间件功能与加载优先级设计

3.1 CookiesMiddleware 如何维持会话状态

在 Web 应用中，HTTP 是无状态协议，服务器依赖中间件来跟踪用户会话。CookiesMiddleware 通过在客户端存储会话标识（Session ID）实现状态保持。

工作流程概述

• 用户首次请求时，服务器生成唯一 Session ID
• 该 ID 通过 Set-Cookie 响应头写入浏览器
• 后续请求携带 Cookie，服务端据此恢复会话数据

核心代码示例

func CookiesMiddleware(next http.Handler) http.Handler {
    return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        cookie, err := r.Cookie("session_id")
        if err != nil {
            // 创建新会话
            sessionID := generateSessionID()
            http.SetCookie(w, &http.Cookie{
                Name:  "session_id",
                Value: sessionID,
            })
        } else {
            // 恢复已有会话
            restoreSession(cookie.Value)
        }
        next.ServeHTTP(w, r)
    })
}

上述代码展示了中间件如何拦截请求并处理 Cookie。若请求不含 session_id，则生成新 ID 并设置到响应头；否则根据已有 ID 恢复会话上下文，确保用户状态连续性。

3.2 RedirectMiddleware 对重定向控制的影响

中间件的拦截机制

RedirectMiddleware 是处理 HTTP 请求重定向的核心组件，它在请求链中动态判断响应状态码（如 301、302），决定是否拦截并修改原始请求目标。

典型配置示例

// 示例：Golang 中间件逻辑片段
func RedirectMiddleware(next http.Handler) http.Handler {
    return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        if r.URL.Path == "/old-path" {
            http.Redirect(w, r, "/new-path", http.StatusMovedPermanently)
            return
        }
        next.ServeHTTP(w, r)
    })
}

该代码片段展示了如何通过中间件将对 /old-path 的访问永久重定向至 /new-path。状态码 StatusMovedPermanently（301）告知客户端资源已永久迁移。

控制策略对比

策略类型	状态码	缓存行为
临时重定向	302	不缓存
永久重定向	301	可被浏览器缓存

3.3 RetryMiddleware 在异常恢复中的关键作用

在分布式系统中，网络波动或服务瞬时不可用是常见问题。RetryMiddleware 作为中间件层的核心组件，能够在请求失败时自动执行重试策略，显著提升系统的容错能力。

重试策略的配置示例

func NewRetryMiddleware(maxRetries int, backoffStrategy Backoff) Middleware {
    return func(next Handler) Handler {
        return func(req Request) Response {
            var resp Response
            for i := 0; i <= maxRetries; i++ {
                resp = next(req)
                if resp.Status != 503 && resp.Err == nil {
                    return resp
                }
                time.Sleep(backoffStrategy(i))
            }
            return resp // 返回最后一次尝试结果
        }
    }
}

上述代码实现了一个基础重试中间件。参数 `maxRetries` 控制最大重试次数，`backoffStrategy` 提供指数退避等延迟策略，避免雪崩效应。

典型应用场景

• 临时性网络超时
• 后端服务短暂重启
• 数据库连接抖动

第四章：自定义中间件开发与顺序优化实践

4.1 编写一个用于请求签名的自定义中间件

在微服务架构中，确保请求的完整性与来源可信至关重要。通过实现请求签名中间件，可在网关层统一验证客户端请求的合法性。

核心实现逻辑

使用 Go 语言编写 Gin 框架中间件，提取请求头中的签名信息，并基于预共享密钥重新计算签名进行比对。

func RequestSignMiddleware(secret string) gin.HandlerFunc {
    return func(c *gin.Context) {
        signature := c.GetHeader("X-Signature")
        timestamp := c.GetHeader("X-Timestamp")
        if signature == "" || timestamp == "" {
            c.AbortWithStatusJSON(401, gin.H{"error": "missing signature or timestamp"})
            return
        }

        // 重组请求体用于签名计算
        body, _ := c.GetRawData()
        expected := hmacSha256(string(body)+timestamp, secret)
        
        if !hmac.Equal([]byte(signature), []byte(expected)) {
            c.AbortWithStatusJSON(403, gin.H{"error": "invalid signature"})
            return
        }
        c.Next()
    }
}

上述代码通过 HMAC-SHA256 算法对请求体和时间戳进行签名验证，防止重放攻击。关键参数说明： - X-Signature：客户端生成的签名值； - X-Timestamp：请求发起时间，用于时效性校验； - secret：服务端与客户端共享的密钥。

部署建议

• 将该中间件置于路由组前，统一拦截 API 请求
• 结合 Redis 缓存时间戳，防止重放攻击

4.2 利用优先级设置避免中间件冲突

在 Gin 框架中，多个中间件的执行顺序直接影响请求处理逻辑。若不显式控制，中间件将按注册顺序依次执行，可能导致权限校验晚于日志记录等非预期行为。

中间件优先级配置

通过调整注册顺序可设定优先级，高优先级中间件应先注册：

// 高优先级：认证中间件
r.Use(AuthMiddleware())

// 低优先级：日志记录
r.Use(LoggerMiddleware())

上述代码确保用户身份验证在日志写入前完成，防止未授权访问被记录为合法请求。AuthMiddleware 执行失败时会中断后续流程，从而保护后端资源。

典型中间件层级结构

• 第1层：限流与防火墙（最高优先级）
• 第2层：身份认证（如 JWT 校验）
• 第3层：日志与监控
• 第4层：业务逻辑前置处理

合理分层可有效隔离关注点，降低耦合风险。

4.3 控制资源下载行为的中间件组合策略

在现代Web架构中，控制静态资源与动态内容的下载行为是保障性能与安全的关键。通过组合使用多种中间件，可实现精细化的资源访问控制。

常见中间件职责划分

• RateLimiting：限制单位时间内请求频率，防止资源被恶意刷取
• Authentication：验证用户身份，确保仅授权用户可下载敏感文件
• Caching：缓存已请求资源，减少服务器负载并提升响应速度

代码示例：基于Go的中间件链实现

func DownloadMiddleware(next http.Handler) http.Handler {
    return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        if !auth.IsValid(r) {
            http.Error(w, "未授权", 401)
            return
        }
        if rateLimiter.Exceeded(r.RemoteAddr) {
            http.Error(w, "请求过于频繁", 429)
            return
        }
        next.ServeHTTP(w, r)
    })
}

上述代码首先校验用户身份，随后检查速率限制。只有通过双重验证的请求才能继续执行，有效防止非法批量下载。

策略组合效果对比

策略组合	抗刷能力	用户体验
仅认证	低	高
认证 + 限流	高	中
全链路控制	极高	可配置

4.4 基于业务场景调整默认中间件顺序

在实际应用中，中间件的执行顺序直接影响请求处理逻辑。例如，身份认证应在日志记录之前完成，以确保日志中包含用户上下文。

典型中间件顺序调整策略

• 认证优先：将 JWT 或 Session 验证置于链首，避免未授权访问后续处理
• 日志后置：在业务逻辑完成后记录完整请求生命周期
• 压缩末尾：响应压缩应作为最后一步，确保数据完整性

// 自定义中间件顺序
app.Use(AuthMiddleware)      // 认证
app.Use(ValidationMiddleware) // 参数校验
app.Use(LoggerMiddleware)     // 日志记录

上述代码中，AuthMiddleware 优先执行，确保后续中间件运行在已认证上下文中；LoggerMiddleware 最后执行，记录包含用户信息的完整请求链路。

第五章：结语：掌握加载顺序，打造稳定高效的爬虫架构

在构建高可用的网络爬虫系统时，资源的加载顺序直接影响请求成功率与页面解析精度。合理的加载策略不仅能规避反爬机制，还能显著提升数据采集效率。

优化请求调度顺序

将静态资源（如 CSS、JS）的加载延迟至主内容获取之后，可大幅减少等待时间。例如，在使用 Puppeteer 时，通过拦截非关键请求降低负载：

await page.setRequestInterception(true);
page.on('request', req => {
  if (['image', 'stylesheet', 'font'].includes(req.resourceType())) {
    return req.abort(); // 阻止图片、样式表等资源加载
  }
  req.continue();
});

依赖资源优先级管理

某些目标页面依赖特定 JS 脚本初始化数据，需确保关键脚本优先执行。可通过分析 Network 面板中的依赖关系，定制白名单：

• 识别核心 API 请求 URL 模式（如 /api/v1/data）
• 允许包含 data-loader 的 JS 文件加载
• 阻止广告与埋点脚本（如 analytics.js）

实战案例：电商商品页抓取

某电商平台采用懒加载 + 动态 Token 校验机制。解决方案如下：

1. 首请求仅加载 HTML 骨架
2. 捕获 token.js 响应并提取认证令牌
3. 构造带 Token 的 AJAX 请求获取真实商品数据

资源类型	加载时机	处理方式
HTML	初始请求	保留
Token JS	立即加载	解析并提取变量
商品 API	Token 获取后	主动触发请求