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004.无头浏览器 Puppeteer 初探.md

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无头浏览器 Puppeteer 初探

作者简介 felix 蚂蚁金服·数据体验技术团队

我们日常使用浏览器的步骤为：启动浏览器、打开一个网页、进行交互。而无头浏览器指的是我们使用脚本来执行以上过程的浏览器，能模拟真实的浏览器使用场景。

有了无头浏览器，我们就能做包括但不限于以下事情：

  • 对网页进行截图保存为图片或 pdf
  • 抓取单页应用(SPA)执行并渲染(解决传统 HTTP 爬虫抓取单页应用难以处理异步请求的问题)
  • 做表单的自动提交、UI 的自动化测试、模拟键盘输入等
  • 用浏览器自带的一些调试工具和性能分析工具帮助我们分析问题
  • 在最新的无头浏览器环境里做测试、使用最新浏览器特性
  • 写爬虫做你想做的事情~

无头浏览器很多，包括但不限于:

  • PhantomJS, 基于 Webkit
  • SlimerJS, 基于 Gecko
  • HtmlUnit, 基于 Rhnio
  • TrifleJS, 基于 Trident
  • Splash, 基于 Webkit

本文主要介绍 Google 提供的无头浏览器(headless Chrome), 他基于 Chrome DevTools protocol 提供了不少高度封装的接口方便我们控制浏览器。

简单的代码示例

为了能使用 async/await 等新特性，需要使用 v7.6.0 或更高版本的 Node.

启动/关闭浏览器、打开页面

    // 启动浏览器
    const browser = await puppeteer.launch({
        // 关闭无头模式，方便我们看到这个无头浏览器执行的过程
        // headless: false,
        timeout: 30000, // 默认超时为30秒，设置为0则表示不设置超时
    });

    // 打开空白页面
    const page = await browser.newPage();

    // 进行交互
    // ...

    // 关闭浏览器
    // await browser.close();

设置页面视窗大小

    // 设置浏览器视窗
    page.setViewport({
        width: 1376,
        height: 768,
    });

输入网址

    // 地址栏输入网页地址
    await page.goto('https://google.com/', {
        // 配置项
        // waitUntil: 'networkidle', // 等待网络状态为空闲的时候才继续执行
    });

保存网页为图片

打开一个网页，然后截图保存到本地：

await page.screenshot({
    path: 'path/to/saved.png',
});

完整示例代码

保存网页为 pdf

打开一个网页，然后保存 pdf 到本地：

await page.pdf({
     path: 'path/to/saved.pdf',
    format: 'A4', // 保存尺寸
});

完整示例代码

执行脚本

要获取打开的网页中的宿主环境，我们可以使用 Page.evaluate 方法：

// 获取视窗信息
const dimensions = await page.evaluate(() => {
    return {
        width: document.documentElement.clientWidth,
        height: document.documentElement.clientHeight,
        deviceScaleFactor: window.devicePixelRatio
    };
});
console.log('视窗信息:', dimensions);

// 获取 html
// 获取上下文句柄
const htmlHandle = await page.$('html');

// 执行计算
const html = await page.evaluate(body => body.outerHTML, htmlHandle);

// 销毁句柄
await htmlHandle.dispose();

console.log('html:', html);

Page.$ 可以理解为我们常用的 document.querySelector, 而 Page.$$ 则对应 document.querySelectorAll。

完整示例代码

自动提交表单

打开谷歌首页，输入关键字，回车进行搜索：

// 地址栏输入网页地址
await page.goto('https://google.com/', {
    waitUntil: 'networkidle', // 等待网络状态为空闲的时候才继续执行
});

// 聚焦搜索框
// await page.click('#lst-ib');
await page.focus('#lst-ib');

// 输入搜索关键字
await page.type('辣子鸡', {
   delay: 1000, // 控制 keypress 也就是每个字母输入的间隔
});

// 回车
await page.press('Enter');

完整示例代码

复杂点的代码示例

每一个简单的动作连接起来，就是一连串复杂的交互，接下来我们看两个更具体的示例。

抓取单页应用: 模拟饿了么外卖下单

传统的爬虫是基于 HTTP 协议，模拟 UserAgent 发送 http 请求，获取到 html 内容后使用正则解析出需要抓取的内容，这种方式面对服务端渲染直出 html 的网页时非常便捷。

但遇到单页应用(SPA)时，或遇到登录校验时，这种爬虫就显得比较无力。

而使用无头浏览器，抓取网页时完全使用了人机交互时的操作，所以页面的初始化完全能使用宿主浏览器环境渲染完备，不再需要关心这个单页应用在前端初始化时需要涉及哪些 HTTP 请求。

无头浏览器提供的各种点击、输入等指令，完全模拟人的点击、输入等指令，也就再也不用担心正则写不出来了啊哈哈哈

当然，有些场景下，使用传统的 HTTP 爬虫(写正则匹配) 还是比较高效的。

在这里就不再详细对比这些差异了，以下这个例子仅作为展示模拟一个完整的人机交互：使用移动版饿了么点外卖。

先看下效果：

代码比较长就不全贴了，关键是几行：

const puppeteer = require('puppeteer');
const devices = require('puppeteer/DeviceDescriptors');
const iPhone6 = devices['iPhone 6'];

console.log('启动浏览器');
const browser = await puppeteer.launch();

console.log('打开页面');
const page = await browser.newPage();

// 模拟移动端设备
await page.emulate(iPhone6);

console.log('地址栏输入网页地址');
await page.goto(url);

console.log('等待页面准备好');
await page.waitForSelector('.search-wrapper .search');

console.log('点击搜索框');
await page.tap('.search-wrapper .search');

await page.type('麦当劳', {
    delay: 200, // 每个字母之间输入的间隔
});

console.log('回车开始搜索');
await page.tap('button');

console.log('等待搜素结果渲染出来');
await page.waitForSelector('[class^="index-container"]');

console.log('找到搜索到的第一家外卖店！');
await page.tap('[class^="index-container"]');


console.log('等待菜单渲染出来');
await page.waitForSelector('[class^="fooddetails-food-panel"]');


console.log('直接选一个菜品吧');
await page.tap('[class^="fooddetails-cart-button"]');

// console.log('===为了看清楚，傲娇地等两秒===');
await page.waitFor(2000);
await page.tap('[class^=submit-btn-submitbutton]');

// 关闭浏览器
await browser.close();

关键步骤是：

  • 加载页面
  • 等待需要点击的 DOM 渲染出来后点击
  • 继续等待下一步需要点击的 DOM 渲染出来再点击

关键的几个指令：

  • page.tap(或 page.click) 为点击
  • page.waitForSelector 意思是等待指定元素出现在网页中，如果已经出现了，则立即继续执行下去, 后面跟的参数为 selector 选择器，与我们常用的 document.querySelector 接收的参数一致
  • page.waitFor 后面可以传入 selector 选择器、function 函数或 timeout 毫秒时间，如 page.waitFor(2000) 指等待 2 秒再继续执行，例子中用这个函数暂停操作主要是为了演示

以上几个指令都可接受一个 selector 选择器作为参数，这里额外介绍几个方法：

  • page.$(selector) 与我们常用的 document.querySelector(selector) 一致，返回的是一个 ElementHandle 元素句柄
  • page.$$(selector) 与我们常用的 document.querySelectorAll(selector) 一致，返回的是一个数组

在有头浏览器上下文中，我们选择一个元素的方法是：

const body = document.querySelector('body');
const bodyInnerHTML = body.innerHTML;
console.log('bodyInnerHTML: ', bodyInnerHTML);

而在无头浏览器里，我们首先需要获取一个句柄，通过句柄获取到环境中的信息后，销毁这个句柄。

// 获取 html
// 获取上下文句柄
const bodyHandle = await page.$('body');
// 执行计算
const bodyInnerHTML = await page.evaluate(dom => dom.innerHTML, bodyHandle);
// 销毁句柄
await bodyHandle.dispose();
console.log('bodyInnerHTML:', bodyInnerHTML);

除此之外，还可以使用 page.$eval:

const bodyInnerHTML = await page.$eval('body', dom => dom.innerHTML);
console.log('bodyInnerHTML: ', bodyInnerHTML);

page.evaluate 意为在浏览器环境执行脚本，可传入第二个参数作为句柄，而 page.$eval 则针对选中的一个 DOM 元素执行操作。

完整示例代码

导出批量网页：下载图灵图书

我在 图灵社区 上买了不少电子书，以前支持推送到 mobi 格式到 kindle 或推送 pdf 格式到邮箱进行阅读，不过经常会关闭这些推送渠道，只能留在网页上看书。

对我来说不是很方便，而这些书籍的在线阅读效果是服务器渲染出来的(带了大量标签，无法简单抽取出好的排版)，最好的方式当然是直接在线阅读并保存为 pdf 或图片了。

借助浏览器的无头模式，我写了个简单的下载已购买书籍为 pdf 到本地的脚本，支持批量下载已购买的书籍。

使用方法，传入帐号密码和保存路径，如：

$ node ./demo/download-ituring-books.js '用户名' '密码' './books'

注意：puppeteer 的 Page.pdf() 目前仅支持在无头模式中使用，所以要想看有头状态的抓取过程的话，执行到 Page.pdf() 这步会先报错：

所以启动这个脚本时，需要保持无头模式：

const browser = await puppeteer.launch({
    // 关闭无头模式，方便我们看到这个无头浏览器执行的过程
    // 注意若调用了 Page.pdf 即保存为 pdf，则需要保持为无头模式
    // headless: false,
});

看下执行效果：

我的书架里有 20 多本书，下载完后是这样子：

完整示例代码

无头浏览器还能做什么？

无头浏览器说白了就是能模拟人工在有头浏览器中的各种操作。那自然很多人力活，都能使用无头浏览器来做(比如上面这个下载 pdf 的过程，其实是人力打开每一个文章页面，然后按 ctrl+p 或 command+p 保存到本地的自动化过程)。

那既然用自动化工具能解决的事情，就不应该浪费重复的人力劳动了，除此之外我们还可以做：

  • 自动化工具 如自动提交表单，自动下载
  • 自动化 UI 测试 如记录下正确 DOM 结构或截图，然后自动执行指定操作后，检查 DOM 结构或截图是否匹配(UI 断言)
  • 定时监控工具 如定时截图发周报，或定时巡查重要业务路径下的页面是否处于可用状态，配合邮件告警
  • 爬虫 如传统 HTTP 爬虫爬不到的地方，就可配合无头浏览器渲染能力来做
  • etc