10.1 模拟登录并爬取 GitHub
我们先以一个最简单的实例来了解模拟登录后页面的抓取过程，其原理在于模拟登录后 Cookies 的维护。
1. 本节目标
本节将讲解以 GitHub 为例来实现模拟登录的过程，同时爬取登录后才可以访问的页面信息，如好友动态、个人信息等内容。
我们应该都听说过 GitHub，如果在我们在 Github 上关注了某些人，在登录之后就会看到他们最近的动态信息，比如他们最近收藏了哪个 Repository，创建了哪个组织，推送了哪些代码。但是退出登录之后，我们就无法再看到这些信息。
如果希望爬取 GitHub 上所关注人的最近动态，我们就需要模拟登录 GitHub。
2. 环境准备
请确保已经安装好了 requests 和 lxml 库，如没有安装可以参考第 1 章的安装说明。
3. 分析登录过程
首先要分析登录的过程，需要探究后台的登录请求是怎样发送的，登录之后又有怎样的处理过程。
如果已经登录 GitHub，先退出登录，同时清除 Cookies。
打开 GitHub 的登录页面，链接为 https://github.com/login，输入 GitHub 的用户名和密码，打开开发者工具，将 Preserve Log 选项勾选上，这表示显示持续日志，如图 10-1 所示。
图 10-1 开发者工具设置
点击登录按钮，这时便会看到开发者工具下方显示了各个请求过程，如图 10-2 所示。
图 10-2 请求过程
点击第一个请求，进入其详情页面，如图 10-3 所示。
图 10-3 详情页面
可以看到请求的 URL 为 https://github.com/session，请求方式为 POST。再往下看，我们观察到它的 Form Data 和 Headers 这两部分内容，如图 10-4 所示。
图 10-4 详情页面
Headers 里面包含了 Cookies、Host、Origin、Referer、User-Agent 等信息。Form Data 包含了 5 个字段，commit 是固定的字符串 Sign in，utf8 是一个勾选字符，authenticity_token 较长，其初步判断是一个 Base64 加密的字符串，login 是登录的用户名，password 是登录的密码。
综上所述，我们现在无法直接构造的内容有 Cookies 和 authenticity_token。下面我们再来探寻一下这两部分内容如何获取。
在登录之前我们会访问到一个登录页面，此页面是通过 GET 形式访问的。输入用户名密码，点击登录按钮，浏览器发送这两部分信息，也就是说 Cookies 和 authenticity_token 一定是在访问登录页的时候设置的。
这时再退出登录，回到登录页，同时清空 Cookies，重新访问登录页，截获发生的请求，如图 10-5 所示。
图 10-5 截获请求
访问登录页面的请求如图所示，Response Headers 有一个 Set-Cookie 字段。这就是设置 Cookies 的过程。
另外，我们发现 Response Headers 没有和 authenticity_token 相关的信息，所以可能 authenticity_token 还隐藏在其他的地方或者是计算出来的。我们再从网页的源码探寻，搜索相关字段，发现源代码里面隐藏着此信息，它是一个隐藏式表单元素，如图 10-6 所示。
图 10-6 表单元素
现在我们已经获取到所有信息，接下来实现模拟登录。
4. 代码实战
首先我们定义一个 Login 类，初始化一些变量：
class Login(object):
def __init__(self):
self.headers = {
'Referer': 'https://github.com/',
'User-Agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/57.0.2987.133 Safari/537.36',
'Host': 'github.com'
}
self.login_url = 'https://github.com/login'
self.post_url = 'https://github.com/session'
self.logined_url = 'https://github.com/settings/profile'
self.session = requests.Session()
这里最重要的一个变量就是 requests 库的 Session，它可以帮助我们维持一个会话，而且可以自动处理 Cookies，我们不用再去担心 Cookies 的问题。
接下来，访问登录页面要完成两件事：一是通过此页面获取初始的 Cookies，二是提取出 authenticity_token。
在这里我们实现一个 token() 方法，如下所示：
from lxml import etree
def token(self):
response = self.session.get(self.login_url, headers=self.headers)
selector = etree.HTML(response.text)
token = selector.xpath('//div/input[2]/@value')[0]
return token
我们用 Session 对象的 get() 方法访问 GitHub 的登录页面，然后用 XPath 解析出登录所需的 authenticity_token 信息并返回。
现在已经获取初始的 Cookies 和 authenticity_token，开始模拟登录，实现一个 login() 方法，如下所示：
def login(self, email, password):
post_data = {
'commit': 'Sign in',
'utf8': '✓',
'authenticity_token': self.token(),
'login': email,
'password': password
}
response = self.session.post(self.post_url, data=post_data, headers=self.headers)
if response.status_code == 200:
self.dynamics(response.text)
response = self.session.get(self.logined_url, headers=self.headers)
if response.status_code == 200:
self.profile(response.text)
首先构造一个表单，复制各个字段，其中 email 和 password 是以变量的形式传递。然后再用 Session 对象的 post() 方法模拟登录即可。由于 requests 自动处理了重定向信息，我们登录成功后就可以直接跳转到首页，首页会显示所关注人的动态信息，得到响应之后我们用 dynamics() 方法来对其进行处理。接下来再用 Session 对象请求个人详情页，然后用 profile() 方法来处理个人详情页信息。
其中，dynamics() 方法和 profile() 方法的实现如下所示：
def dynamics(self, html):
selector = etree.HTML(html)
dynamics = selector.xpath('//div[contains(@class, "news")]//div[contains(@class, "alert")]')
for item in dynamics:
dynamic = ' '.join(item.xpath('.//div[@class="title"]//text()')).strip()
print(dynamic)
def profile(self, html):
selector = etree.HTML(html)
name = selector.xpath('//input[@id="user_profile_name"]/@value')[0]
email = selector.xpath('//select[@id="user_profile_email"]/option[@value!=""]/text()')
print(name, email)
在这里，我们仍然使用 XPath 对信息进行提取。在 dynamics() 方法里，我们提取了所有的动态信息，然后将其遍历输出。在 prifile() 方法里，我们提取了个人的昵称和绑定的邮箱，然后将其输出。
这样，整个类的编写就完成了。
5. 运行
我们新建一个 Login 对象，然后运行程序，如下所示：
if __name__ == "__main__":
login = Login()
login.login(email='cqc@cuiqingcai.com', password='password')
在 login() 方法传入用户名和密码，实现模拟登录。
可以看到控制台有类似如下输出：
GrahamCampbell starred nunomaduro/zero-framework
GrahamCampbell starred nunomaduro/laravel-zero
happyAnger6 created repository happyAnger6/nodejs_chatroom
viosey starred nitely/Spirit
lbgws2 starred Germey/TaobaoMM
EasyChris starred ageitgey/face_recognition
callmewhy starred macmade/GitHubUpdates
sindresorhus starred sholladay/squatter
SamyPesse starred graphcool/chromeless
wbotelhos starred tkadlec/grunt-perfbudget
wbotelhos created repository wbotelhos/eggy
leohxj starred MacGesture/MacGesture
GrahamCampbell starred GrahamCampbell/Analyzer
EasyChris starred golang/go
mitulgolakiya starred veltman/flubber
liaoyuming pushed to student at Germey/SecurityCourse
leohxj starred jasonslyvia/a-cartoon-intro-to-redux-cn
ruanyf starred ericchiang/pup
ruanyf starred bpesquet/thejsway
louwailou forked Germey/ScrapyTutorial to louwailou/ScrapyTutorial
Lving forked shadowsocksr-backup/shadowsocksr to Lving/shadowsocksr
qifuren1985 starred Germey/ADSLProxyPool
QWp6t starred laravel/framework
Germey ['1016903103@qq.com', 'cqc@cuiqingcai.com']
可以发现，我们成功获取到关注的人的动态信息和个人的昵称及绑定邮箱。模拟登录成功！
6. 本节代码
本节代码地址：https://github.com/Python3WebSpider/GithubLogin。
7. 结语
我们利用 requests 的 Session 实现了模拟登录操作，其中最重要的还是分析思路，只要各个参数都成功获取，那么模拟登录是没有问题的。
登录成功，这就相当于建立了一个 Session 会话，Session 对象维护着 Cookies 的信息，直接请求就会得到模拟登录成功后的页面。