Python爬虫第17节-动态渲染页面抓取之Selenium使用下篇

引言

一、获取节点信息

1.1 获取属性

1.2 获取文本值

1.3 获取ID、位置、标签名、大小

二、切换Frame

三、延时等待

3.1 隐式等待

3.2 显式等待

四、前进后退

五、Cookies

六、选项卡管理

七、异常处理

引言

这一节我们继续讲解Selenium的使用下篇，在利用Selenium进行网页操作时，获取节点信息以及应对各种相关场景是关键环节。很多人起初习惯通过获取网页源代码，再用解析库提取信息，但其实Selenium自身就蕴含着诸多更便捷的方式。接下来，我们就深入了解下如何借助Selenium直接获取节点信息，以及处理Frame切换、等待、Cookies操作等一系列实用技巧。

一、获取节点信息

前文提到，通过page_source属性可获取网页源代码，进而使用正则表达式、Beautiful Soup、pyquery等解析库提取信息。

然而，既然Selenium已提供选择节点的方法，且返回的是WebElement类型，那么它必然也具备直接提取节点属性、文本等信息的方法和属性。如此一来，我们便无需通过解析源代码来获取信息，操作更加便捷。

接下来，让我们看看如何获取节点信息。

1.1 获取属性

如果想要获取网页中某个节点的属性值，我们可以运用`get_attribute()`方法来达成这一目的。不过需要注意的是，在使用这个方法之前，必须要先将目标节点选中才行。下面为你展示具体的示例：

from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.common.by import By
from selenium.webdriver import ActionChains

browser = webdriver.Chrome()
url = 'https://www.baidu.com/'
browser.get(url)

# 旧版API
# logo = browser.find_element_by_id('zh-top-link-logo')
# 新版API
logo = browser.find_element(By.ID, 'lg')

print(logo)
print(logo.get_attribute('class'))

当执行这段代码时，程序将自动启动浏览器并访问百度页面。随后，程序会在页面中定位到百度的logo节点，进而获取并打印出该节点的相关信息，以及它的`class`属性值。在控制台中呈现的输出结果如下：

使用`get_attribute()`方法时，只要在调用该方法的过程中传入你期望获取的节点属性名称，就可以顺利地获取到该属性所对应的值。

1.2 获取文本值

对于每一个`WebElement`类型的节点而言，它们都具备`text`这一属性。在实际操作中，我们仅需直接调用该属性，就能够获取到这个节点内部所包含的文本信息。这种获取文本信息的方式，和`Beautiful Soup`库中的`get_text()`方法，以及`pyquery`库中的`text()`方法的作用类似。下面给出具体的示例来进行说明：

from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.common.by import By
import time

browser = webdriver.Chrome()
url = 'https://www.zhihu.com/signin?next=%2F'
browser.get(url)

# 等待页面加载
time.sleep(2)

# 新版API
# 不能处理带空格，对于包含多个类名的元素，我们应该使用 CSS 选择器。
#button = browser.find_element(By.CLASS_NAME, '')

# 新版API - 使用CSS选择器
button = browser.find_element(By.CSS_SELECTOR, '.Button.SignFlow-submitButton')

print(button.text)

这段代码的执行逻辑是这样的：首先，它会启动并打开知乎的页面。页面加载完毕后，代码会在页面中找到“登录注册”按钮对应的节点。在成功获取该节点之后，代码便会将这个节点的文本值打印输出。

控制台打印结果为：

登录/注册

1.3 获取ID、位置、标签名、大小

除了前面提到的属性之外，`WebElement`节点还拥有一些其他非常实用的属性。就像`id`属性，通过它可以获取到节点对应的`id`标识；`location`属性则专门用来获取该节点在网页页面中所处的相对位置；`tag_name`属性能够让我们得知节点的标签名称；而`size`属性可以获取到节点的尺寸大小，也就是它的宽度和高度信息。下面通过具体的示例来展示这些属性的使用方法：

from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.common.by import By
import time

browser = webdriver.Chrome()
url = 'https://www.zhihu.com/signin?next=%2F'
browser.get(url)

# 等待页面加载
time.sleep(2)

# 新版API
# 不能处理带空格，对于包含多个类名的元素，我们应该使用 CSS 选择器。
#button = browser.find_element(By.CLASS_NAME, '')

# 新版API - 使用CSS选择器
button = browser.find_element(By.CSS_SELECTOR, '.Button.SignFlow-submitButton')

print(button.text)
print(button.id)
print(button.location)
print(button.tag_name)
print(button.size)

输出结果：

上述代码首先获取“登录注册”按钮这个节点，接着调用其`id`、`location`、`tag_name`、`size`属性来获取相应的属性值。通过这些属性，我们能更全面地了解节点在页面中的特征和位置信息，有助于更精准地进行页面元素的操作和分析。

二、切换Frame

在网页里，有一种节点叫做`iframe`，也就是子Frame。它就像是页面里嵌套的子页面，有着和外部网页一样的结构。当使用Selenium打开网页时，默认是在父级Frame的环境下进行操作的。要是页面中有子Frame，直接操作的话，是没办法获取到子Frame里面的节点的。要是想操作子Frame里的内容，就得用`switch_to.frame()`方法来切换Frame。下面是具体的示例：

import time
from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.common.by import By
from selenium.common.exceptions import NoSuchElementException

browser = webdriver.Chrome()
url = 'http://www.runoob.com/try/try.php?filename=jqueryui-api-droppable'
browser.get(url)

browser.switch_to.frame('iframeResult')
try:
    # 旧版API
    # logo = browser.find_element_by_class_name('logo')
    # 新版API
    logo = browser.find_element(By.CLASS_NAME, 'logo')
except NoSuchElementException:
    print('NO LOGO')
browser.switch_to.parent_frame()

# 旧版API
# logo = browser.find_element_by_class_name('logo')
# 新版API
logo = browser.find_element(By.CLASS_NAME, 'logo')

print(logo)
print(logo.text)

控制台输出：

上述代码以之前演示动作链操作的网页作为示例。一开始，利用`switch_to.frame()`方法进入子Frame，接着尝试查找子Frame里的`logo`节点。但实际上，子Frame中并没有这个节点，这就会触发`NoSuchElementException`异常。捕获到这个异常后，程序会输出`NO LOGO`。之后，使用`switch_to.parent_frame()`方法返回父级Frame，再次去获取`logo`节点，这时就能够成功获取到该节点，并且打印出节点及其文本内容。

由此可知，当网页包含子Frame时，如果要获取子Frame内的节点，一定要先使用`switch_to.frame()`方法切换到相应的Frame，之后才能继续进行后续操作。不然，可能会因为找不到节点而致使操作失败。

三、延时等待

在Selenium里，`get()`方法会在网页框架加载结束时执行完毕。不过，这时获取的`page_source`，有可能不是浏览器完全加载好的页面内容。要是页面有额外的Ajax请求，仅靠网页源代码或许无法成功获取相关数据。所以，得设置延时等待，保证所需的节点都已经加载出来。

延时等待的方式主要有两种，分别是隐式等待和显式等待。

3.1 隐式等待

当运用隐式等待开展测试工作时，要是Selenium在文档对象模型（DOM）里找不到指定的节点，它不会马上停止，而是会继续等待。要是超过了预先设定的时间，还是没找到节点，就会抛出节点未找到的异常。简单来讲，在查找节点时，如果这个节点没有立刻出现，隐式等待会让程序等待一段时间之后，再去查找DOM中的节点。需要注意的是，隐式等待的默认等待时间是0。下面是具体的示例：

from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.common.by import By
import time

browser = webdriver.Chrome()
browser.implicitly_wait(10)
url = 'https://www.zhihu.com/signin?next=%2F'
browser.get(url)

# 新版API
# 不能处理带空格，对于包含多个类名的元素，我们应该使用 CSS 选择器。
#button = browser.find_element(By.CLASS_NAME, '')

# 新版API - 使用CSS选择器
button = browser.find_element(By.CSS_SELECTOR, '.Button.SignFlow-submitButton')

print(button)

在上述代码里，借助`implicitly_wait()`方法将隐式等待时间设定成了10秒。这意味着当Selenium查找节点却未能立即找到时，会持续等待10秒，若10秒内节点加载出来则继续执行后续操作，若超过10秒仍未找到节点，就会抛出节点未找到的异常。

3.2 显式等待

隐式等待在实际应用中效果并非总能尽如人意，这是因为它所设置的等待时间是固定的。然而，页面的加载时间会受到网络状况、服务器响应等多种因素的影响，固定的等待时间难以适配各种复杂情况。

相比之下，显式等待就要灵活得多。它允许我们明确指定要查找的节点，同时设定最长的等待时间。在规定的时间范围内，如果节点成功加载完成，程序就会返回该节点；但要是超过了设定时间，节点依旧没有加载出来，程序便会抛出超时异常。下面通过一个示例来具体说明：

from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.common.by import By
from selenium.webdriver.support.ui import WebDriverWait
from selenium.webdriver.support import expected_conditions as EC

browser = webdriver.Chrome()
browser.get('https://www.taobao.com/')

# 等待页面加载
wait = WebDriverWait(browser, 10)

# 定位搜索输入框
# 使用ID定位更准确
input = wait.until(EC.presence_of_element_located((By.ID, 'q')))

# 定位搜索按钮
# 使用更精确的CSS选择器
button = wait.until(EC.element_to_be_clickable((By.CSS_SELECTOR, 'button.btn-search.tb-bg')))

print("搜索框:", input)
print("搜索按钮:", button)
print("搜索框类型:", input.get_attribute('type'))
print("搜索按钮文本:", button.text)

在这段代码里，首先引入了`WebDriverWait`对象，并且把最长等待时间设定成了10秒。接着调用`until()`方法，同时传入等待条件`expected_conditions`。就拿`presence_of_element_located`这个条件来说，它代表节点已经完成加载，其参数是节点的定位元组，这里指的是ID为`q`的搜索框节点。也就是说，在10秒的时间内，要是ID为`q`的节点成功加载出来，程序就会返回这个节点；要是超过10秒还没加载好，就会抛出异常。

对于按钮节点，等待条件被设置为`element_to_be_clickable`（节点可点击），也就是去查找CSS选择器为`.btn - search`的按钮。若在10秒内这个按钮变得可以点击（意味着已经成功加载），程序就会返回该按钮节点；若超过10秒按钮还是不可点击（即未加载完成），同样会抛出异常。

当网络状况良好时，运行这段代码能够成功加载并输出这两个节点。具体的控制台输出如下：

控制台输出如下：

搜索框: <selenium.webdriver.remote.webelement.WebElement (session="958f257d68f99e09f2e00835aa7eea4d", element="f.EF316286D5F2BC448BCF689697FBF6B0.d.ECC671338A30A18D014C352C3583444B.e.2")>
搜索按钮: <selenium.webdriver.remote.webelement.WebElement (session="958f257d68f99e09f2e00835aa7eea4d", element="f.EF316286D5F2BC448BCF689697FBF6B0.d.ECC671338A30A18D014C352C3583444B.e.12")>
搜索框类型: text
搜索按钮文本: 搜索

一旦网络状态不好，在那预先设定的10秒时间内，节点无法顺利完成加载，这种情况下程序就会抛出`TimeoutException`异常。

此外，等待条件的类型其实是多种多样的，除了前面提到的那些，还可以用来判断网页的标题内容，或者查看某个节点内部是不是包含特定的文字信息等等。所有的等待条件以及它们对应的含义，都详细地罗列在了下表当中。

等待条件及其含义

若你想了解更多关于等待条件参数的详细信息以及它们的具体用法，可查阅官方文档，链接为：(http://selenium - python.readthedocs.io/api.html#module - selenium.webdriver.support.expected_conditions)。在该文档中你能获取更全面和深入的讲解。

四、前进后退

在日常使用浏览器的过程中，前进和后退功能是我们经常会用到的。而Selenium也提供了对这些操作的支持。在Selenium里，通过调用`back()`方法就能实现浏览器页面的后退操作，使用`forward()`方法则可以实现页面的前进操作。下面为你展示具体的示例代码：

import time
from selenium import webdriver

browser = webdriver.Chrome()
browser.get('https://www.baidu.com/')
browser.get('https://www.taobao.com/')
browser.get('https://www.python.org/')
browser.back()
time.sleep(1)
browser.forward()
browser.close()

在上述代码里，程序首先会依次访问百度、淘宝以及Python官网这三个网页。接着调用`back()`方法，此时浏览器会向后退回到淘宝页面。在等待1秒钟之后，再调用`forward()`方法，浏览器便会前进到Python官网页面，最后关闭浏览器。借助这样的操作方式，我们能够在Selenium所驱动的浏览器中模拟用户在浏览网页时前进和后退的操作。

五、Cookies

借助Selenium，我们可以非常方便地对Cookies进行各类操作，像获取Cookies信息、添加新的Cookies以及删除指定的Cookies等。下面是具体的示例代码，它将展示如何使用Selenium来完成这些操作：

from selenium import webdriver

browser = webdriver.Chrome()
browser.get('https://www.zhihu.com/explore')
print(browser.get_cookies())
browser.add_cookie({'name': 'name', 'domain': 'www.zhihu.com', 'value': 'germey'})
print(browser.get_cookies())
browser.delete_all_cookies()
print(browser.get_cookies())

在代码执行时，第一步是访问知乎页面。当页面加载完毕后，浏览器会自动生成Cookies。此时调用`get_cookies()`方法，就能获取到页面所有的Cookies信息并打印输出。

随后，使用`add_cookie()`方法来添加一个新的Cookie，该方法需要传入一个字典，字典里要包含`name`（名称）、`domain`（域）和`value`（值）等必要信息。再次调用`get_cookies()`方法时，输出结果中会显示新增了刚刚添加的那个Cookie。

最后，执行`delete_all_cookies()`方法，这个操作会把所有的Cookies都删除。当再次获取Cookies时，得到的结果就会为空。

下面是控制台可能出现的输出情况：

没错，利用上述提到的`get_cookies()`、`add_cookie()`和`delete_all_cookies()`等方法，可轻松对浏览器里的Cookies进行管理和操作。无论是在测试环境中模拟用户登录状态，还是在数据采集时处理特定的用户标识信息，这些操作都能灵活满足不同场景下的数据处理需求，提升自动化测试与数据处理的效率和准确性。

六、选项卡管理

在日常浏览网页过程中，我们经常会同时打开多个选项卡来提高浏览效率。在Selenium里，也具备对选项卡进行操作的能力。下面是一个示例，为你展示如何在Selenium中操作选项卡：

import time
from selenium import webdriver

browser = webdriver.Chrome()
browser.get('https://www.baidu.com')

# 打开新窗口
browser.execute_script('window.open()')
print(browser.window_handles)

# 切换到新窗口
# 旧版API
# browser.switch_to_window(browser.window_handles[1])
# 新版API
browser.switch_to.window(browser.window_handles[1])
browser.get('https://www.taobao.com')
time.sleep(1)

# 切换回第一个窗口
# 旧版API
# browser.switch_to_window(browser.window_handles[0])
# 新版API
browser.switch_to.window(browser.window_handles[0])
browser.get('https://python.org')

控制台输出如下：

在上述代码中，整体操作模拟了用户在浏览器中对多个选项卡进行管理的场景。具体而言，一开始打开百度页面，之后借助`execute_script()`方法执行`window.open()`这条JavaScript语句，从而新开一个选项卡。`window_handles`属性发挥了重要作用，调用它可以获取当前所有已打开选项卡的信息，它会返回一个包含各选项卡代号的列表。

要想实现选项卡之间的切换，新版switch_to.window方法就派上用场了，只需把目标选项卡的代号作为参数传入即可。在示例里，先将第二个选项卡的代号传入该方法，成功切换到第二个选项卡后，在这个选项卡中打开了淘宝页面。等待1秒之后，又把第一个选项卡的代号传入switch_to.window 方法，从而切换回第一个选项卡，并在该选项卡中打开了Python官网页面。

通过这样的操作方式，能够在Selenium中灵活地对多个选项卡进行管理，完美模拟了用户在实际浏览网页时于不同页面间进行切换的操作。

七、异常处理

在运用Selenium开展自动化测试或者网页操作时，各种异常情况难以避免，像超时异常、节点未找到异常等错误都可能出现。一旦碰到这类错误，程序往往会停止运行。为了防止程序因为异常而中断，我们可以借助`try - except`语句来捕获并处理各种异常。

下面先通过一个节点未找到的异常示例，来看看如何运用`try - except`语句进行异常处理：

from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.common.by import By

browser = webdriver.Chrome()
browser.get('https://www.baidu.com')

# 旧版API
# browser.find_element_by_id('hello')
# 新版API
browser.find_element(By.ID, 'hello')

上述代码在打开百度页面之后，试图去查找一个ID为`hello`的节点，然而这个节点实际上并不存在于页面中，所以会触发异常。当代码运行起来，控制台就会输出相应的错误信息，下面是具体的输出情况：

从输出情况能够看出，代码抛出了`NoSuchElementException`异常，一般而言，这意味着在页面中没有找到指定的节点。为了避免程序因为这样的异常而中断运行，我们可以采用`try - except`语句来捕获并处理异常。下面是具体的示例代码：

from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.common.by import By
from selenium.common.exceptions import TimeoutException, NoSuchElementException

browser = webdriver.Chrome()
try:
    browser.get('https://www.baidu.com')
except TimeoutException:
    print('Time Out')
try:
    browser.find_element(By.ID, 'hello')
except NoSuchElementException:
    print('No Element')
finally:
    browser.close()

在这段代码里，`try - except`语句发挥了重要作用，它能够捕获不同操作时可能出现的异常。针对`get()`方法，代码捕获`TimeoutException`异常，一旦出现超时情况，就会输出`Time Out`。而对于`find_element_by_id()`方法，捕获的是`NoSuchElementException`异常，要是没有找到指定的节点，便会输出`No Element`。

另外，代码里的`finally`块保证了无论是否有异常发生，浏览器最终都会被关闭。下面是控制台可能出现的输出内容：

No Element

要是还想了解更多Selenium里的异常类，能去参考官方文档，链接是：(http://selenium - python.readthedocs.io/api.html#module - selenium.common.exceptions) 。

上面把Selenium的各项功能都介绍了一遍，到这儿，咱们对它的常用操作方法也都清楚了。有了Selenium，处理JavaScript动态渲染的页面就简单多了。在网页数据抓取、自动化测试这些工作中，Selenium可是个既强大又好用的工具。不管是做简单的页面操作，还是获取复杂的动态数据，Selenium都能派上大用场，让我们高效完成任务。往后，大家可以根据自己实际的需求，进一步去研究和使用Selenium的更多高级功能，来解决不同场景下网页数据处理和测试的问题。