etlpy：并⾏爬⾍和数据清洗⼯具（开源）
etlpy是python编写的⽹页数据抓取和清洗⼯具，核⼼⽂件etl.py不超过500⾏，具备如下特点
爬⾍和清洗逻辑基于xml定义，不需⼿⼯编写
基于python⽣成器，流式处理，对内存⽆要求
内置线程池，⽀持串⾏和并⾏处理
内置正则解析，html转义，json转换等数据清洗功能，直接输出可⽤⽂件
插件式设计，能够⾮常⽅便地增加其他⽂件和数据库格式
能够⽀持⼏乎⼀切⽹站，能⾃动填⼊cookie
github地址：，欢迎star！
运⾏需要python3和lxml, 使⽤pip3 install lxml即可安装。内置的⼯程l，包含了链家和⼤众点评两个爬⾍的配置⽰例。
etlpy具有鲜明的函数式风格特征，使⽤了⼤量的动态类型，惰性求值，⽣成器和流式计算。
另外，github上有⼀个项⽬，⾥⾯有各种500⾏左右的代码实现的系统，看了⼏个⾮常赞github/aosabook/500lines
⼆.如何使⽤
当从⽹页和⽂件中抓取和处理数据时，我们总会被复杂的细节，⽐如编码，奇怪的Html和异步ajax请求所困扰。etlpy能够⽅便地处理这些问题。
etlpy的使⽤⾮常简单，先加载⼯程，之后即可返回⼀个⽣成器，返回所需数量即可。下⾯的代码，能够在20分钟内，获取⼤众点评⽹站上海的全部美⾷列表，总共16万
条，30MB.
import etl;
etl.LoadProject('l');
tool = dules['⼤众点评门店'];
datas = tool.QueryDatas()
for r in datas:
print(r)
结果如下：
{'区域': '川沙', '标题': '胖哥俩⾁蟹煲(川沙店)', '区县': '', '地址': '川沙镇川沙路5558弄绿地⼴场三号楼', '环境': '9.0', '介绍': '', '类型': '其他', '总店': '胖哥俩⾁蟹煲', 'ID': '/shop/19815141', '⼝味': '9.1', '星级': '五星商户', '总店id': '19815141', '点评': '2205', '其他{'区域': '⾦杨地区', '标题': '上海⼩南国(⾦桥店)', '区县': '', '地址': '张杨路3611弄⾦桥国际商业⼴场6座2楼', '环境': '8.8', '类型': '本帮江浙菜', 'ID': '/shop/3525763', '⼝味': '8.6', '星级': '准五星商户', '点评': '1973', '其他': '', '均价': 190, '服务': '8.5'
{'区域': '临沂/南码头', '标题': '新弘声酒家(临沂路店)', '区县': '', '地址': '临沂路8弄42号', '环境': '8.7', '介绍': '新弘声酒家!仅售85元！价值100元的午市代⾦券1份，全场通⽤，可叠加使⽤。', '类型': '本帮江浙菜', '总店': '新弘声酒家', 'ID': '/shop/19128637', {'区域': '张江', '标题': '阿拉⼈家上海菜(浦东长泰⼴场店)', '区县': '', '地址': '祖冲之路1239弄1号长泰⼴场10号楼203', '环境': '8.9', '介绍': '仅售42元，价值50元代⾦券', '类型': '本帮江浙菜', '总店': '阿拉⼈家上海菜', 'ID': '/shop/21994899', '⼝味': '8.8', '星级'：当然，以上⽅法是串⾏执⾏，你也可以选择并⾏执⾏以获取更快的速度：
tool.mThreadExecute(threadcount=20,execute=False,callback=lambda d:print(d))
可设置线程数，对获取的每个数据的回调⽅法，以及是否执⾏其中的执⾏器（下⽂有解释）。
etlpy的执⾏逻辑基于xml⽂件，不建议⼿⼯编写xml,⽽是使⽤笔者开发的另⼀款图形化爬⾍⼯具，可以通过图形拖拽的⽅式设计并⽣成⼯程⽂件，这套⼯具也即将开源，因为暂时还没想到较好的名字。基于C#/WPF开发，通过这套⼯具，⼗分钟内就能完你可以选择⼿⼯修改xml，或是在代码中直接修改，来采集不同城市，或是输出到不同的⽂件：
tool.AllETLTools[0].arglists=['1']  #修改城市，1为上海，2为北京，参考⼤众点评的⽹页定义
tool.AllETLTools[-1].NewTableName= 'D:\⼤众点评.txt'#修改导出的⽂件
三.原理
我们将每⼀步骤定义为独⽴的模块，将其串成⼀条链条（我们称之为流）。如下图所⽰：
C#版本原理
鉴于博客园不少读者熟悉C#，我们不妨先⽤C#的例⼦来讲解：
其本质是动态组装Linq, 其数据链为IEnumerable<IFreeDocument>。 IFreeDocument是 IDictionary<string, object>接⼝的扩展。Linq的Select函数能够对流进⾏变换，在本例
中，就是对字典不同列的操作（增删改），不同的模块定义了⼀个完整的Linq流：
result= source.Take(mount).where(d=>module0.func(d)).select(d=>Module1.func(d)).select(d=>Module2.func(d))….
Python版本原理
python的⽣成器类似于C#的Linq，是⼀种流式迭代。etlpy对⽣成器做了扩展，实现了⽣成器级联，并联和交叉（笛卡尔积）
def Append(a, b):
for r in a:
yield r;
for r in b:
yield r;
def Cross(a, genefunc, tool):
for r1 in a:
for r2 in genefunc(tool, r1):
for key in r1:
r2[key] = r1[key]
yield r2;
那么，⽣成器⽣成的是什么呢？我们选⽤了Python的字典，这种键值对的结构很好⽤。可以将所有的模块分为四种类型：
⽣成器（GE）：如⽣成100个字典，键为1-100，值为‘1’到‘100’
转换器（TF）：如将地址列中的数字提取到电话列中
过滤器（FT）：如过滤所有某⼀列的值为空的的字典
执⾏器（GE）：如将所有的字典存储到MongoDB中。
我们如何将这些模块组合成完整链条呢？由于Python没有Linq，我们通过组合⽣成器来获取新的⽣成器，这个函数定义如下：
def__generate__(self, tools, generator=None, execute=False):
for tool in tools:
if tool.Group == 'Generator':
if generator is None:
generator = tool.Func(tool, None);
else:
if tool.MergeType == 'Append':
generator = extends.Append(generator, tool.Func(tool, None));
elif tool.MergeType == 'Merge':
generator = extends.MergeAll(generator, tool.Func(tool, None));
elif tool.MergeType == 'Cross':
generator = extends.Cross(generator, tool.Func, tool)
elif tool.Group == 'Transformer':
generator = transform(tool, generator);
elif tool.Group == 'Filter':
generator = filter(tool, generator);
elif tool.Group == 'Executor'and execute:
generator = tool.Func(tool, generator);
return generator;
如何定义模块呢？如果是先定义基类，然后从基类继承，这种⽅式依然要写⼤量的代码，⽽且不够Pythonic(我C#版本的代码就是这样写的)。
以清除字符串中前后空⽩的字符为例（C#中的trim, Python中的strip），我们能够定义这样的函数：
def TrimTF(etl, data):
return data.strip();
之后，通过读取配置⽂件，运⾏时动态地为⼀个基础对象添加属性和⽅法，从⼀个简单的TrimTF函数，⽣成⼀个具备同样功能的类。整个etlpy的编写思路，就是从函数⽣成类，再最后将类的对象（模块）组合成流。python正则表达式爬虫
⾄于爬⾍获取HTML正⽂的信息，则使⽤了XPath，⽽⾮正则表达式，当然你也可以使⽤正则。XPath也是⾃动⽣成的，具体的原理将在之后的博⽂中讲解。etlpy本质上是重新定义了抓取和清洗的原语，是⼀种新的语⾔(DSL)，从⽽⼤⼤降低了编写这类应⽤的成本和复杂度。
（串⾏模式的QueryDatas函数，有⼀个etlcount的可选参数，你可以分别将其值设为从1到n，观察数据是如何被⼀步步地组合出来的）
三.例⼦
采集链家
先以抓取链家地产为例，我们来讲解这种流的强⼤：如何采集所有⼆⼿房数据呢？这涉及到翻页。
翻页时，我们会看到页⾯是这样变换的：
…
因此，需要构造⼀串上⾯的url. 聪明的你肯定会想到，应当先⽣成⼀组序列，从1到100（假设我们只抓取前100页）。
再通过MergeTF函数，从1-100⽣成上⾯的url列表。现在总共是100个url.
再通过爬⾍转换器CrawlerTF，每个页⾯能够⽣成30个⼆⼿房信息，因此能够⽣成100*30个页⾯，但由于是基于流的，所以这3000个信息是不断yield出来的，每⽣成⼀个，后续的流程，如去除乱码，提取数字，保存到⽂件，都会执⾏。这样我们就获取了所有的信息。
不同的流，可以组合为更⾼级的流。例如，想要获取所有房地产的数据，可以分别定义链家，我爱我家等地产公司的流，再通过流将多个流拼接起来。
采集⼤众点评
⼤众点评的采集难度更⼤，每种门类只能翻到第50页，因此想要获取全部数据就必须想办法。
以北京美⾷为例，如果按不同美⾷的门类（咖啡厅，⽕锅，⼩吃…）和区域（海淀，西城，东城…）区分，美⾷页⾯就没有五⼗页了。所以，⾸先⽣成北京所有区域的流（project中“⼤众点评区域”，感兴趣的读者可以试着获取这个流看看），再⽣成所有美⾷门类的流（⼤众点评门类）。然后再将这两个流做交叉(m*n)，再组合获取了每个种类的url, 通过url获取页⾯，再通过XPath获取对应门类的门店数量：
上⽂中的1238，也就是朝阳区的北京菜总共有1238家。
再通过python脚本计算要翻的页数，因为每页15个，那么有int(1238/15.0)+1页，记作q。总共要抓取的页⾯数量，是⼀个(m,n,q)的异构⽴⽅体，不同的(m,n)都对应不同的q。之后，就可以⽤类似于链家的⽅法，抓取所有页⾯了。
四.优化和细节
为了保证讲解的简单，我省略了⼤量实现的细节，其实在其中做了很多的优化。
1. 修改流，获取不同城市的信息
还以⼤众点评为例，我们希望只修改⼀个模块，就能切换北京，上海等美⾷的信息。
北京和上海的美⾷门类和区域列表都不⼀样，所以两个⼦流的队⾸的⽣成器，定义了城市的id。如果想
修改城市，需要修改三个⽣成器。这太⿇烦了，因此，etlpy采⽤了动态替换的⽅法。如果主流中定义了与⼦流中同名的模块，只要修改了主流，主流就可以对⼦流完成修改。
2. 并⾏优化
最简单的并⾏化，应该从流的源头开始：
但如果队⾸只有⼀个元素，那么这种⽅法就⾮常低下了：
⼀种⾮常简单的思路，是将其切成两个流，并⾏在流中完成。
以⼤众点评为例，北京有14个区县，有30种美⾷类型，那么先通过流1，获取420个元素，再以420个元素的基础上，进⾏并⾏，这样速度就快很多了。你也可以在14个区县之后插⼊并⾏化，那么就有14个⼦任务。etlpy通过⼀个ToListTF模块（它什么都不⼲）作为标识，作为流1和流2的分割符。
4.⼀些参数的说明
OneInput=True说明函数只需要字典中的⼀个值，此时传到函数⾥的只有dict[key]，否则传递整个dict
OneOutput=True说明函数可能输出多个值，因此函数直接修改dict并返回null，否则返回⼀个value,etlpy在函数外部修改dict.
IsMultiYield=True说明函数会返回⽣成器。
其他参数可具体参考python代码。
五.展望
使⽤xml作为⼯程的配置⽂件有显然的好处，因为能够被各种语⾔⽅便地读取，但是噪⾳太多，不易⼿⼯编写，如果能设计⼀个专⽤的数据清洗语⾔，那么应该会好很多。其实⽤图形化编程，效率会特别⾼。
etlpy的思想，来⾃于讲解Lisp的⼀本书《计算机程序的构造与解释》（SICP），书评在此：
可视化软件会在⼀个⽉内全部开源，解放程序员的⼤脑和双⼿，号称爬⾍的终极武器。敬请期待。有任何问题，欢迎留⾔交流，或在Github中讨论。

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