【实战演练】使用asyncio进行并发爬虫

# 2.1.1 事件循环的基本原理

asyncio 事件循环是一个单线程事件处理机制，负责调度和执行协程。它不断地从事件队列中获取待处理的事件，并根据事件类型调用相应的协程。

事件队列是一个先进先出的队列，存储着需要处理的事件。事件可以是来自网络连接的 I/O 事件，也可以是定时器事件或其他自定义事件。

事件循环不断循环执行以下步骤：

- 从事件队列中获取待处理的事件。
- 根据事件类型调用相应的协程。
- 协程执行完毕后，将事件从事件队列中移除。
- 重复步骤 1，直到事件队列为空或事件循环被停止。

# 2. asyncio并发编程的实践技巧

### 2.1 asyncio事件循环和协程

#### 2.1.1 事件循环的基本原理

asyncio事件循环是asyncio框架的核心，它负责调度和执行协程。事件循环不断从事件队列中获取事件，并调用相应的协程处理这些事件。

#### 2.1.2 协程的创建和使用

协程是asyncio中实现并发编程的基本单位。协程是一种轻量级的线程，它可以暂停和恢复执行，而不需要切换到另一个线程。协程的创建和使用非常简单：

import asyncio

async def my_coroutine():
    # 协程体
    ...

# 创建协程对象
my_coroutine_obj = my_coroutine()

# 将协程对象添加到事件循环
asyncio.get_event_loop().create_task(my_coroutine_obj)

### 2.2 asyncio网络编程

#### 2.2.1 TCP和UDP协议的asyncio实现

asyncio提供了对TCP和UDP协议的异步实现。使用asyncio进行网络编程非常方便，可以轻松地创建和管理并发网络连接：

import asyncio

async def tcp_echo_client(message):
    reader, writer = await asyncio.open_connection('127.0.0.1', 8888)

    writer.write(message.encode())
    data = await reader.read(1024)
    print(f'Received: {data.decode()}')

    writer.close()

asyncio.run(tcp_echo_client('Hello, world!'))

#### 2.2.2 HTTP协议的asyncio客户端

asyncio还提供了对HTTP协议的异步客户端实现。使用asyncio进行HTTP请求非常高效，可以同时发起多个请求：

import asyncio

async def fetch_url(url):
    async with asyncio.get_event_loop().create_connection(url, 80) as (reader, writer):
        writer.write(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: example.com\r\n\r\n')
        data = await reader.read(1024)
        print(f'Received: {data.decode()}')

asyncio.run(fetch_url('http://example.com'))

### 2.3 asyncio并发控制

#### 2.3.1 任务和线程池

asyncio提供了任务和线程池来管理并发任务。任务是asyncio中表示并发任务的轻量级对象。线程池是管理线程池的工具，可以限制并发任务的数量：

import asyncio

async def my_task():
    # 任务体
    ...

# 创建任务对象
task = asyncio.create_task(my_task())

# 创建线程池
thread_pool = asyncio.get_thread_pool()

# 将任务添加到线程池
thread_pool.submit(task)

#### 2.3.2 锁和同步原语

asyncio提供了锁和同步原语来实现并发控制。锁可以防止多个协程同时访问共享资源，而同步原语可以实现协程之间的同步：

import asyncio

# 创建锁
lock = asyncio.Lock()

async def my_task():
    async with lock:
        # 受保护的代码块
        ...

# 创建事件
event = asyncio.Event()

async def my_task2():
    await event.wait()
    # 事件触发后的代码块
    ...

# 触发事件
event.set()

# 3. 使用asyncio进行并发爬虫的实践

### 3.1 爬虫架构设计

#### 3.1.1 URL队列和任务调度

并发爬虫的核心组件之一是URL队列，它存储着待抓取的URL。任务调度器负责从队列中获取URL并分配给不同的协程进行抓取。

import asyncio
import aiohttp

async def fetch(url, session):
    async with session.get(url) as response:
        return await response.text()

async def main():
    async with aiohttp.Cli