Scrapy的中间件(一)

本文介绍了Scrapy的中间件开发,包括代理、UA和Cookies中间件的实现。中间件用于在请求和响应之间定制数据处理,如更换代理IP、UA和管理Cookies。通过设置中间件,可以在请求前修改请求头和代理,以及处理登录状态,提升爬虫的灵活性和隐蔽性。

主要内容参考 《Python爬虫开发 从入门到实战》

中间件是Scrapy里面的一个核心概念。使用中间件可以在爬虫的请求发起之前或者请求返回之后对数据进行定制化修改,从而开发出适应不同情况的爬虫。“中间件”本质上就是在中途劫持数据,做一些修改再把数据传递出去。中间件主要用来辅助开发,

在Scrapy中有两种中间件:下载器中间件(Downloader Middleware)和爬虫中间件(Spider Middleware)。

下载器中间件 Downloader Middleware
Scrapy的官方文档中,对下载器中间件的解释如下。

下载器中间件是介于Scrapy的request/response处理的钩子框架,是用于全局修改Scrapy request和response的一个轻量、底层的系统。

其实就是:更换代理IP,更换Cookies,更换User-Agent,自动重试.

如果完全没有中间件,爬虫的流程如下图所示。
在这里插入图片描述
使用了中间件以后,爬虫的流程如下图所示。
在这里插入图片描述

开发代理中间件

在爬虫开发中,有时候每一次访问都需要随机选择一个代理IP来进行。中间件本身是一个Python的类,只要爬虫每次访问网站之前都先“经过”这个类,它就能给请求换新的代理IP,这样就能实现动态改变代理。在创建一个Scrapy工程以后,工程文件夹下会有一个middlewares.py文件:


from scrapy import signals

class Douban250SpiderMiddleware(object):
    # Not all methods need to be defined. If a method is not defined,
    # scrapy acts as if the spider middleware does not modify the
    # passed objects.

    @classmethod
    def from_crawler(cls, crawler):
        # This method is used by Scrapy to create your spiders.
        s = cls()
        crawler.signals.connect(s.spider_opened, signal=signals.spider_opened)
        return s

    def process_spider_input(self, response, spider):
        # Called for each response that goes through the spider
        # middleware and into the spider.

        # Should return None or raise an exception.
        return None

    def process_spider_output(self, response, result, spider):
        # Called with the results returned from the Spider, after
        # it has processed the response.

        # Must return an iterable of Request, dict or Item objects.
        for i in result:
            yield i

    def process_spider_exception(self, response, exception, spider):
        # Called when a spider or process_spider_input() method
        # (from other spider middleware) raises an exception.

        # Should return either None or an iterable of Response, dict
        # or Item objects.
        pass

    def process_start_requests(self, start_requests, spider):
        # Called with the start requests of th
<think> 首先,用户的问题是如何将Scrapy中间件转换为异步中间件。我需要基于提供的引用和之前的系统指令来回答。 回顾系统指令: - 所有行内数学表达式必须使用$...$格式。 - 独立公式使用$$...$$格式。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,如[^1]。 - 参考站内引用,但引用仅供参考,不是用户真正需求;我应该参考用户上次的问题和我的回答。 用户的问题:如何将Scrapy中间件变成异步中间件。 提供的引用: - 引用[1]:讨论Scrapy中间件,特别是重写RetryMiddleware。 - 引用[2]:解释Scrapy中间件的工作流程,用于修改请求、处理异常等。 - 引用[3]:展示了Scrapy爬虫的代码示例。 用户没有提供上次的问题或我的回答,所以我要基于当前信息回答。 关键点:用户问的是“异步中间件”。Scrapy本身就是异步框架,基于Twisted。所以,Scrapy中间件本身就工作在异步环境中。用户可能想优化中间件以更好地利用异步特性,比如避免阻塞操作。 在Scrapy中,中间件如下载器中间件处理请求和响应是异步的。但如果在中间件中执行阻塞IO操作,可能会降低性能。用户可能想将阻塞代码转换为异步代码。 如何使中间件异步: 1. 使用Python的异步库,如asyncio。 2. 在中间件方法中,使用async def定义异步方法。 3. 避免阻塞操作,使用异步版本如aiohttp代替requests。 但要小心,Scrapy的核心是Twisted,不是asyncio;需要集成它们。 在Scrapy中,中间件的方法如process_request、process_response应该是同步的,但可以返回Deferred对象来支持异步操作。 标准做法: - 在中间件中,如果需要进行异步操作,可以返回个Deferred对象。 - 例如,在process_request方法中,如果需要发起个额外的异步请求,可以返回个Deferred。 用户提到“变成异步中间件”,可能意味着让中间件处理异步任务更高效。 基于引用: - 引用[2]提到中间件可以用于设置代理、模拟浏览器等,这些可能涉及网络IO。 - 要使这些异步,应该使用异步库。 步骤: 1. 理解Scrapy的异步模型:Scrapy使用Twisted事件循环。 2. 在中间件中,避免同步阻塞调用;使用异步替代。 3. 例如,使用treq代替requests进行HTTP请求,因为treq是Twisted的异步HTTP客户端。 4. 或者,如果使用asyncio,需要小心集成;Scrapy支持asyncio通过scrapy.utils.defer.deferred_to_future或类似方法。 最佳实践: - 在中间件中,使用Deferred来编写异步代码。 - 如果必须调用异步代码,确保它返回Deferred。 重写中间件示例: - 假设用户想重写中间件如RetryMiddleware使其更异步。 - 但RetryMiddleware已经在Scrapy内部是异步的。 - 用户可能自定义个新中间件。 生成回答结构: - 先解释Scrapy中间件本来就是异步的。 - 然后,讨论如何自定义异步中间件以避免阻塞。 - 举例说明。 - 使用中文。 - 在引用段落末尾添加引用标识。 - 最后生成相关问题。 引用标识:基于提供的引用,引用[1]、[2]、[3]。 回答大纲: 1. 介绍Scrapy中间件的异步特性。 2. 解释如何编写自定义异步中间件。 3. 给出代码示例(如果不是核心代码)。 4. 提示注意事项。 5. 生成相关问题。 代码示例:用户引用[3]有代码,我可以参考。 </think> ### 如何将 Scrapy 中间件转换为异步中间件Scrapy 中,中间件(Middleware)本身就是工作在异步框架下的,因为 Scrapy 的核心基于 Twisted 事件循环实现异步 I/O[^2]。然而,如果您在自定义中间件中执行了阻塞操作(如同步 HTTP 请求、文件读写或 CPU 密集型任务),可能会破坏异步性能。转换为真正的“异步中间件”的关键是 **避免阻塞调用,使用异步兼容的库和模式**。以下是具体步骤和示例: #### 1. **理解 Scrapy 的异步模型** - Scrapy 中间件(如下载器中间件)的方法如 `process_request` 或 `process_response` 默认支持异步操作,但必须返回 `Deferred` 对象(Twisted 的异步句柄)来非阻塞地处理任务[^2]。 - 如果方法包含同步代码(如 `requests` 库调用),它会在事件循环中阻塞整个爬虫。解决方案是替换为异步库(如 `treq` 或 `aiohttp`)。 - 例如,Scrapy 的 `RetryMiddleware` 内部已使用异步机制,但自定义中间件时需手动优化[^1]。 #### 2. **编写异步中间件的步骤** - **步骤 1: 识别并替换阻塞操作** - 避免使用同步库(如 `requests`、`time.sleep`)。改用异步替代: - HTTP 请求:使用 `treq`(Twisted 兼容)或集成 `aiohttp`(需与 Twisted 桥接)。 - 延迟操作:用 `twisted.internet.defer.deferLater` 替换 `time.sleep`。 - 例如,在中间件中发起异步 HTTP 请求: ```python from twisted.internet import defer import treq class AsyncMiddleware: def process_request(self, request, spider): # 异步请求示例:使用 treq 替代 requests d = treq.get("https://example.com/api") d.addCallback(self.handle_response) # 添加回调处理响应 return d # 返回 Deferred 对象,让 Scrapy 异步等待 def handle_response(self, response): # 处理响应逻辑 return response ``` - **步骤 2: 使用 `async def` 和异步库(需桥接)** - Scrapy 主要基于 Twisted,但可以集成 Python 的 `asyncio`。使用 `deferToFuture` 或 `ensureDeferred` 桥接: ```python from twisted.internet.defer import ensureDeferred import aiohttp class AsyncMiddleware: def process_request(self, request, spider): # 将 asyncio 协程转换为 Deferred return ensureDeferred(self.async_fetch(request)) async def async_fetch(self, request): async with aiohttp.ClientSession() as session: async with session.get(request.url) as resp: data = await resp.text() # 修改请求或返回响应 return request.replace(body=data) ``` - 注意:直接使用 `async def` 定义 `process_request` 可能需要 Scrapy 插件支持(如 `scrapy.utils.defer.deferred_to_future`)。 - **步骤 3: 处理异常和非阻塞回调** - 在 `process_exception` 方法中,同样返回 `Deferred` 以避免阻塞。 - 示例:异步重试逻辑(类似 `RetryMiddleware` 优化): ```python from scrapy.downloadermiddlewares.retry import RetryMiddleware from twisted.internet import reactor class AsyncRetryMiddleware(RetryMiddleware): def process_exception(self, request, exception, spider): # 异步重试:延迟后重新调度请求 d = defer.Deferred() reactor.callLater(1, d.callback, request) # 1秒后重试,非阻塞 return d ``` #### 3. **注意事项** - **性能优化**:异步中间件能显著提升吞吐量,但需确保所有依赖库(如数据库客户端)支持异步。测试使用 `scrapy bench` 验证并发性能。 - **常见错误**: - 在中间件中调用同步函数而不返回 `Deferred` 会阻塞事件循环。 - 过度使用异步可能导致资源泄漏;使用 `Scrapy` 的内置工具(如 `Deferred` 超时)。 - **引用实践**:参考 Scrapy 官方文档中间件章节或社区教程如重写 `RetryMiddleware` 的异步模式[^1][^2]。 #### 4. **完整示例:异步代理中间件** 以下是个自定义下载器中间件,使用 `aiohttp` 异步获取代理 IP: ```python import aiohttp from twisted.internet.defer import ensureDeferred from scrapy import signals class AsyncProxyMiddleware: @classmethod def from_crawler(cls, crawler): middleware = cls() crawler.signals.connect(middleware.spider_opened, signal=signals.spider_opened) return middleware def spider_opened(self, spider): self.session = aiohttp.ClientSession() # 初始化异步会话 def process_request(self, request, spider): # 异步设置代理 return ensureDeferred(self.set_proxy(request)) async def set_proxy(self, request): proxy_url = "http://proxy-service.com/api/get_proxy" async with self.session.get(proxy_url) as resp: proxy = await resp.text() request.meta["proxy"] = f"http://{proxy}" # 添加代理 return request def spider_closed(self, spider): # 关闭会话 self.session.close() ``` 通过以上方法,您可以将任何 Scrapy 中间件转换为高效异步模式。如有具体中间件类型(如重试或用户代理),可进步优化[^1][^2][^3]。
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