Python爬虫之Ajax数据爬取基本原理

前言

有时候我们在用 requests 抓取页面的时候，得到的结果可能和在浏览器中看到的不一样：在浏览器中可以看到正常显示的页面数据，但是使用 requests 得到的结果并没有。这是因为 requests 获取的都是原始的 HTML 文档，而浏览器中的页面则是经过 JavaScript 处理数据后生成的结果，这些数据的来源有多种，可能是通过 Ajax 加载的，可能是包含在 HTML 文档中的，也可能是经过 JavaScript 和特定算法计算后生成的。

对于第一种情况，数据加载是一种异步加载方式，原始的页面最初不会包含某些数据，原始页面加载完后，会再向服务器请求某个接口获取数据，然后数据才被处理从而呈现到网页上，这其实就是发送了一个 Ajax 请求。

照 Web 发展的趋势来看，这种形式的页面越来越多。网页的原始 HTML 文档不会包含任何数据，数据都是通过 Ajax 统一加载后再呈现出来的，这样在 Web 开发上可以做到前后端分离，而且降低服务器直接渲染页面带来的压力。

所以如果遇到这样的页面，直接利用 requests 等库来抓取原始页面，是无法获取到有效数据的，这时需要分析网页后台向接口发送的 Ajax 请求，如果可以用 requests 来模拟 Ajax 请求，那么就可以成功抓取了。

所以，本章我们的主要目的是了解什么是 Ajax 以及如何去分析和抓取 Ajax 请求。

什么是 Ajax

Ajax，全称为 Asynchronous JavaScript and XML，即异步的 JavaScript 和 XML。它不是一门编程语言，而是利用 JavaScript 在保证页面不被刷新、页面链接不改变的情况下与服务器交换数据并更新部分网页的技术。

对于传统的网页，如果想更新其内容，那么必须要刷新整个页面，但有了 Ajax，便可以在页面不被全部刷新的情况下更新其内容。在这个过程中，页面实际上是在后台与服务器进行了数据交互，获取到数据之后，再利用 JavaScript 改变网页，这样网页内容就会更新了。

可以到 W3School 上体验几个 Demo 来感受一下：AJAX - XMLHttpRequest。

1. 实例引入

浏览网页的时候，我们会发现很多网页都有下滑查看更多的选项。比如，拿微博来说，以我的主页为例：微博，切换到微博页面，一直下滑，可以发现下滑几个微博之后，再向下就没有了，转而会出现一个加载的动画，不一会儿下方就继续出现了新的微博内容，这个过程其实就是 Ajax 加载的过程，如图所示。

页面加载过程

我们注意到页面其实并没有整个刷新，也就意味着页面的链接没有变化，但是网页中却多了新内容，也就是后面刷出来的新微博。这就是通过 Ajax 获取新数据并呈现的过程。

2. 基本原理

初步了解了 Ajax 之后，我们再来详细了解它的基本原理。发送 Ajax 请求到网页更新的这个过程可以简单分为以下 3 步：

发送请求
解析内容
渲染网页

下面我们分别来详细介绍一下这几个过程。

发送请求

我们知道 JavaScript 可以实现页面的各种交互功能，Ajax 也不例外，它也是由 JavaScript 实现的，实际上执行了如下代码：

var xmlhttp;
if (window.XMLHttpRequest) {//code for IE7+, Firefox, Chrome, Opera, Safarixmlhttp=new XMLHttpRequest();} else {//code for IE6, IE5xmlhttp=new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
}
xmlhttp.onreadystatechange=function() {if (xmlhttp.readyState==4 && xmlhttp.status==200) {document.getElementById("myDiv").innerHTML=xmlhttp.responseText;}
}
xmlhttp.open("POST","/ajax/",true);
xmlhttp.send();

这是 JavaScript 对 Ajax 最底层的实现，实际上就是新建了 XMLHttpRequest 对象，然后调用 onreadystatechange 属性设置了监听，然后调用 open() 和 send() 方法向某个链接（也就是服务器）发送了请求。前面用 Python 实现请求发送之后，可以得到响应结果，但这里请求的发送变成 JavaScript 来完成。由于设置了监听，所以当服务器返回响应时，onreadystatechange 对应的方法便会被触发，然后在这个方法里面解析响应内容即可。

解析内容

得到响应之后，onreadystatechange 属性对应的方法便会被触发，此时利用 xmlhttp 的 responseText 属性便可取到响应内容。这类似于 Python 中利用 requests 向服务器发起请求，然后得到响应的过程。那么返回内容可能是 HTML，可能是 JSON，接下来只需要在方法中用 JavaScript 进一步处理即可。比如，如果是 JSON 的话，可以进行解析和转化。

渲染网页

JavaScript 有改变网页内容的能力，解析完响应内容之后，就可以调用 JavaScript 来针对解析完的内容对网页进行下一步处理了。比如，通过 document.getElementById().innerHTML 这样的操作，便可以对某个元素内的源代码进行更改，这样网页显示的内容就改变了，这样的操作也被称作 DOM 操作，即对 Document 网页文档进行操作，如更改、删除等。

上例中，document.getElementById("myDiv").innerHTML=xmlhttp.responseText 便将 ID 为 myDiv 的节点内部的 HTML 代码更改为服务器返回的内容，这样 myDiv 元素内部便会呈现出服务器返回的新数据，网页的部分内容看上去就更新了。

我们观察到，这 3 个步骤其实都是由 JavaScript 完成的，它完成了整个请求、解析和渲染的过程。

再回想微博的下拉刷新，这其实就是 JavaScript 向服务器发送了一个 Ajax 请求，然后获取新的微博数据，将其解析，并将其渲染在网页中。

因此，我们知道，真实的数据其实都是一次次 Ajax 请求得到的，如果想要抓取这些数据，需要知道这些请求到底是怎么发送的，发往哪里，发了哪些参数。如果我们知道了这些，不就可以用 Python 模拟这个发送操作，获取到其中的结果了吗？

在下一章中，我们将会了解哪里可以看到这些后台 Ajax 操作，了解它到底是怎么发送的，发送了什么参数。