如何用一行代码让gevent爬虫提速100%

用python做网络开发的人估计都听说过gevent这个库,gevent是一个第三方的python协程库,其是在微线程库greenlet的基础上构建而成,并且使用了epoll事件监听机制,这让gevent具有很好的性能并且比greenlet更好用。根据gevent官方的资料(网址:http://www.gevent.org),gevent具有以下特点:

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笔者总结一下,gevent大致原理就是当一个greenlet遇到需要等待的操作时(多为IO操作),比如网络IO/睡眠等待,这时就会自动切换到其他的greenlet,等上述操作完成后,再在适当的时候切换回来继续执行。在这个过程中其实仍然只有一个线程在执行,但因为我们在等待某些IO操作时,切换到了其他操作,什么叫软文营销?避免了无用的等待,这就为我们大大节省了时间,提高了效率。

笔者也是在看了gevent这么多的优点之后,感觉有必要上手试一试,但起初效果非常不理想,速度提升并不大,后来在仔细研究了gevent的用法之后,发现gevent的高效率是有条件的,而其中一个重要条件就是monkey patch的使用,也就是我们常说的猴子补丁。

monkey patch就是在不改变源代码的情况下,对程序进行更改和优化,其主要适用于动态语言。通过monkey patch,gevent替换了标准库里面大部分的阻塞式系统调用,比如socket、ssl、threading和select等,而变为协作式运行。下面笔者还是通过代码来演示一下monkey patch的用法以及使用条件。笔者展示的这个程序是一个小型的爬 虫程序,程序代码量少,便于阅读和运行,同时也能较好地测试出monkey patch的提升程度。主要思路是从Box Office Mojo网站抓取北美电影市场今年第二季度上映的电影,然后从每部电影的信息页面提取出每部电影的电影分级,然后把每部电影的名称和其对应分级保存在一个字典当中,再测试一下整个过程的时间。在这里,我们主要测试三种情况下的程序完成时间,分别是普通不使用gevent的爬 虫,使用gevent但不用monkey patch的爬 虫,以及使用gevent和monkey patch的爬 虫。

首先看普通不使用gevent的爬 虫。

先导入需要的库。

然后读取第二季度上映电影的页面。

上述代码中变量url就是第二季度上映电影的网页地址,其页面截图如图1所示。headers是爬虫模拟浏览器的头部信息,每部电影的信息页面就是图1中表格头一行列名Release下面每部电影名称所包含的网址,点击每部电影名称就可进入其对应页面。因为这个网址是相对地址,所以要转换成绝对地址。

图1. 第二季度上映电影的页面

接下来是每部电影的信息页面的读取。

这个函数就是为了读取每部电影信息页面的信息,其功能和上面读取url页面的功能类似,都非常简单,没有过多可说的。在每部电影页面中,我们要读取的每部电影的分级信息就在Genres这一行,比如图2中电影The Wretched,其Genres信息就是Horror。

图2. 示例电影信息页面

接下来是时间测算。

我们测算时间用time.time()方法,用结束时间减去开始时间就是程序运行时间,这里我们主要测试spider这个函数多次运行的时间。结果显示,该过程耗时59.6188秒。

第二个爬虫是使用gevent但不用monkey patch的爬虫。其完整代码如下。

这里绝大部分代码和前面爬虫代码相同,但多了一个task_list变量,其是用于存放协程的列表,我们从gevent_start = time.time()这行开始看,因为前面的代码都和之前的爬虫相同。task = gevent.spawn(spider, u)是生成gevent中生成协程的方法,task_list.append(task)是把每个协程放入这个列表中,而gevent.joinall(task_list)就是运行所有协程。上面这些过程和我们运行多线程的方式非常相似。运行结果是59.1744秒。

最后一个爬虫就是同时使用gevent和monkey patch的爬虫,在这里笔者不再粘贴代码,因为其代码和第二个爬虫几乎一模一样,只有一个区别,就是多了一行代码from gevent import monkey; monkey.patch_all(),注意这是一行代码,不过包含两个语句,用分号放在了一起成都网站制作。最重要的是,这行代码要放在所有代码的前面,切记!!!

这个爬虫的运行结果是26.9184秒。

笔者把这里三个爬虫分别放在三个文件中,分别命名为normal_spider.py、gevent_spider_no.py和gevent_spider.py,分别表示普通不用gevent的爬虫、使用gevent但不用monkey patch的爬虫、使用gevent和monkey patch的爬虫。这里有一点要注意,monkey patch暂不支持jupyter notebook,所以这三个程序要在命令行中使用,不能在notebook中使用。

最后把三种爬虫的结果总结如下。

图3. 三种爬虫的结果对比

可以看出使用了gevent但不用monkey patch的爬虫和普通爬虫的运行时间几乎完全相等,而在用了monkey patch以后,运行时间只有前面程序的一半不到,速度提升了大约120%,仅仅一行代码就带来如此大的速度提升,可见monkey patch的作用还是很大的。而对于前两个爬虫的速度几乎完全一样,笔者认为原因在于这两个程序都是单线程运行,本质上没有太大区别,同时网页读取数量较小(只有18个网页),也很难看出gevent的效果。

从本例中可以看出monkey patch还是有不小提升的,但gevent目前只对常见库尤其是官方标准库有patch作用,其他第三方库的效果还不得而知,所以对monkey patch的使用还是要视情况而定。本文的代码笔者放在gitee代码网站上,网址是https://gitee.com/leonmovie/speed-up-gevent-spider-with-monkey-patch,如有需要可以自行下载。

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