2015/12/04

この記事はPowerShell Advent Calendar 2015の4日目の記事です。

はじめに

今回はPowerShellでWebページのスクレイピングをする際の、ちょっとしたノウハウ集を前後編に分けて紹介したいと思います。

スクレイピングというのは、Webページから文字列を取ってきて、スクリプトから利用可能な形に加工する処理です。昨今は多くのWebサイトやサービスでWeb APIが公開されていて、スクレイピングをせずとも比較的簡単にデータを取得できます。PowerShellだとInvoke-RestMethodコマンドレット等が使えます(その話はまた次回とかにやります)。

しかし現実には、APIが公開されていない等の理由で、HTMLを取ってきて自前で解釈せざるを得ないケースが多々あります。さて、PowerShellではどうやりましょうか、というのが今回の話。様々な方々によってもう色々と語られている分野ではあるのですが、結構細かいハマりどころがあるのでちょっとまとめてみようと思いました。

前編ではまず、Webページからの文字列の取得方法ついてまとめます。

なお、スクレイピングには技術的な問題以外の、微妙な問題(著作権の問題とか、Webサイトへの攻撃と見なされる可能性とか)を含むものなので、その辺りは各自どうかご留意ください。この辺りの話はPowerShellに限った問題ではないので、ここでは詳説いたしません。参考記事:Webスクレイピングの注意事項一覧 - Qiita

Invoke-WebRequestコマンドレットで文字列を取得する

PowerShellでのスクレイピング、基本は何はなくともInvoke-WebRequestコマンドレットです。ただしこのコマンドレットはPowerShell 3.0で追加されたものなので、2.0環境にはないことに注意です。その場合は.NETのWebClientクラス等を使う方法があり、後で述べます。

基本は、

$response = Invoke-WebRequest -Uri "http://winscript.jp/"

のように、Invoke-WebRequestコマンドレットを実行する、だけです。「-Uri」は省略可能です。

このとき$responseにはHtmlWebResponseObjectオブジェクトが格納されています。このうち、指定URLのWebページに含まれているHTMLなどの文字列データは、Contentプロパティに格納されます。つまり、$response.Content に欲しいデータが格納されているので、あとはそれをよしなに利用すればいいわけです。

実はInvoke-WebRequestは、文字列データを取得すると同時に、HTMLの場合はパースしてタグの構造をオブジェクト化までしてくれます。が、それについては次回。

なお、Invoke-WebRequestコマンドレットでは文字列を取得する他、バイナリデータをダウンロードしてファイルとして保存する機能もあります。それについては過去記事をご参照ください。

リクエストにパラメータを付与する(GET)

GETメソッドを用いてクエリを指定する場合、要はhttps://www.google.co.jp/search?q=PowerShell のようなURLのデータを取得する場合は、Invoke-WebRequest "https://www.google.co.jp/search?q=PowerShell" のようにQueryStringを含んだURLをそのまま指定するだけでOKです。

ただし、動的にクエリを組み立てる場合は、URIエンコード(URIエスケープ)を考慮する必要があります。もっとも簡単なのは

$searchWord = "PowerShell 配列"
$response = Invoke-WebRequest "https://www.google.co.jp/search?q=$([Uri]::EscapeDataString($searchWord))"

のように、Uri.EscapeDataStringメソッドを使う方法かと思います。

リクエストにパラメータを付与する(POST)

POSTメソッドでリクエストボディにパラメータを付与するには、Invoke-WebRequestコマンドレットの-Methodパラメータに"Post"を指定し、-Bodyパラメータにリクエストボディに付与するデータを連想配列で指定します。

たとえばブログのトラックバックを手動で撃つにはこんな感じでいけます。

$body = @{title="テスト";url="http://example.com/";excerpt="テスト";blog_name="test"}
Invoke-WebRequest http://ご自分のブログのトラックバックpingURL -Method POST -Body $body

なお、リクエストボディに含めるパラメータの各値(連想配列の値)は、自動でURIエンコードしてくれます。

(12/16追記)
また、-Bodyには連想配列のみならず、任意の文字列(URIエンコード要)やバイト配列(バイナリを送信する場合)を指定することも可能です。

標準認証が必要なページを取得する

ページの取得に標準認証が必要な場合は、-Credentialパラメータにユーザー名とパスワードを指定したPSCredentialオブジェクトを指定すればOKです。

セキュリティのことは取りあえず置いておき、簡易的にスクリプトに生パスワードを直書きしてもいいかな、という場合には以下のように書くことができます。

$userName = "user"
$password = "pass"
$credential = New-Object PSCredential $userName, (ConvertTo-SecureString $password -AsPlainText -Force)
Invoke-WebRequest 認証が必要なページのURL -Credential $credential

しかしこの方法はもちろんお勧めできないので、スクリプトとして保存する場合は通常はパスワードを暗号化しておきます。

まず、Get-Credential ユーザー名 | Export-Clixml cred.xmlを、スクリプトを実行するコンピュータ上で、スクリプトを実行するアカウントと同じアカウントで実行します。パスワードを入力するダイアログが出るので、Webサイトにログオンする際のパスワードを入力します。すると、ユーザー名と暗号化されたパスワードがcred.xmlに出力されます。

スクリプトからは

$credential = Import-Clixml cred.xml
Invoke-WebRequest 認証が必要なページのURL -Credential $credential

のようにすると、cred.xmlからユーザー名と復号したパスワードを、そのまま-Credentialパラメータに渡すことが可能です。

なおcred.xmlに含まれる暗号化パスワードは、ConvertFrom-SecureStringコマンドレットと同様、Windows Data Protection API(DPAPI)を用いてWindowsアカウントのパスワードをキーに利用して暗号化されているので、他のユーザーが復号することはできません。

ちなみに同一スクリプトファイルに暗号化パスワードを含めておくこともできなくはないです。過去記事参照。あと本当は資格情報マネージャーを使うのがいいんですが、…略。参考:PowerShell で Windows の 資格情報マネージャー を利用する (Jenkins などでの Git Credentialなど) - tech.guitarrapc.com

セッション情報を引き継ぐ

多くのWebアプリケーションは、同一クライアントからの連続したアクセスを、セッションという単位で管理します。

サーバーはクライアント(普通はWebブラウザ)の初回アクセス時にセッションIDを含むcookieを返し、クライアントからの2回目のアクセス時に、サーバーはcookieにセッションIDが含まれているかどうかを確認し、同一クライアントからのアクセスかどうかを判断するわけです。(ざっくりした説明ですが)

WebブラウザではなくInvoke-WebRequestを使ったアクセスでも同様に、以下のようにすれば受けとったcookie等のセッション情報を次回アクセスに引き継ぐことができます。

$url = "https://ログオンが必要なサイト"
$body = @{リクエストボディ(例えばユーザー名とかパスワードとか)}
$response = Invoke-WebRequest $url -SessionVariable sv -Method POST -Body $body
Invoke-WebRequest $url -WebSession $sv

初回アクセス時に-SessionVariableパラメータに指定した変数名(sv)の変数($sv)にはWebRequestSessionオブジェクトが格納されます。この中に、サーバーから受け取ったcookie等の情報が格納されています。

次回アクセス時には、-WebSessionパラメータに、初回アクセス時に得られたWebRequestSessionオブジェクト($sv)を指定します。

さて、実際のWebアプリケーションではcookie以外にも、Formのhiddenフィールドの値などもセッション管理に用いていることがあります。その場合は、初回アクセスのレスポンスからFormに含まれるinput type="hidden"なフィールドを抽出し、次回アクセスのリクエストボディに含ませる必要が出てきます。この辺りの話は後編で述べるパースが必須になってくる(し、長くなる)ので今回は詳説しません。Invoke-WebRequestコマンドレットのリファレンスのExample2に、Facebookにログオンする例なんてのがあるので、そちらで雰囲気をつかんでください。(今でも動作するかは確認してないですが)

エラートラップ

さて、Invoke-WebRequestは、タイムアウトになった、名前解決ができなかった、ページが無かった(404エラー)等々、正常にWebページを取得できなかった場合は、System.Net.WebExceptionというエラーを出します。

コマンドレットの出すエラー(Errorストリームに出力されるErrorRecord)は、try...catchステートメントでは捕捉できない、というのが原則ですが、Invoke-WebRequestコマンドレットのエラーは一般的なコマンドレットと異なり、普通の.NETの例外(System.Net.WebException)なので、try...catchステートメントでエラートラップを行います。

とは言え、Invoke-WebRequestコマンドレットの仕様上、エラートラップをして適切な処理を行うのは非常にめんどいです。何故かというと、Invoke-WebRequestがエラーを出した時点で、HtmlWebResponseObjectオブジェクトの出力は行われないので、このオブジェクトから得られる様々な情報(レスポンス文字列、ステータスコード等々)が取得できないからです。

じゃあどうすればいいのかという話なんですけど、どうもWebExceptionオブジェクトのResponseプロパティを見るしかないようです。具体的にはこんな感じ。

try
{
    $response = Invoke-WebRequest http://存在しないページなど
}
catch [System.Net.WebException]
{
    # HTTPステータスコード取得
    $statusCode = $_.Exception.Response.StatusCode.value__

    # レスポンス文字列取得
    $stream = $_.Exception.Response.GetResponseStream()
    $reader = New-Object System.IO.StreamReader $stream
    $reader.BaseStream.Position = 0
    $reader.DiscardBufferedData()
    $responseBody = $reader.ReadToEnd()
}

せっかくInvoke-WebRequestコマンドレットは、生のレスポンスを利用しやすくHtmlWebResponseObjectという形で返してくれるのに、エラー発生時はその恩恵を受けることができず、泥臭い処理が必要になります。これはかなりいけてないですし、どうせここまで書かないといけないのであれば最初からWebClientクラスを使った方がいいと思います。

httpsで無効な証明書が使われている場合

(12/16追記)
Invoke-WebRequestコマンドレット(およびWebClient)では、httpsで始まるURLからもダウンロード可能ですが、サイトで用いられている証明書に問題がある場合(期限が切れている、暗号化形式に問題がある、いわゆるオレオレ証明書である等)には、「要求は中止されました。SSL/TLSセキュリティで保護されているチャネルを作成できませんでした」というエラーが出てしまいます。

これを回避するには、Invoke-WebRequestコマンドレット実行前に、

[System.Net.ServicePointManager]::ServerCertificateValidationCallback = {$true}

という1文を記述しておきます。

ただし、証明書に問題があるということは、その通信相手が正当かどうか、通信内容が正しく秘匿されているかどうか、保証がされなくなるということですから、その点は念頭においてください。

文字化けの問題

Invoke-WebRequestコマンドレットのもう一つの悩ましい問題、それは文字コードです。実はInvoke-WebRequestコマンドレットには、Webページの文字コードを指定する方法がありません。(多分)

ではレスポンス文字列の文字コードがどのように決まるかというと、サーバーが返すレスポンスヘッダのContent-Typeフィールドで指定されているcharsetです。具体的には、$response.Headers["Content-Type"]の値が例えば"text/html; charset=UTF-8"であれば、$response.Contentの文字コードはUTF-8になります。

このときページ(HTML)を記述している文字コードと、レスポンスヘッダで指定されている文字コードが一致すれば全く問題はないのですが、異なる場合は容赦なく文字化けします。

異なる場合だけでなく、レスポンスヘッダのContent-Typeフィールドに文字コードの指定がない場合はASCIIと見なされるので、日本語のページの場合はやはり文字化けします。

この問題を回避する方法は、私はまだ見つけていません。よって文字化けが起きる場合は、諦めてWebClientを使って文字コードを指定するようにしています…。

WebClientを用いる

以上で述べてきたとおり、Invoke-WebRequestコマンドレットは、ページをさくっと取得して、さくっとパースするのには重宝するのですが、細かい所で融通が利かない印象があります。

そこで細かい処理が必要な場合(と、PowerShell 2.0環境)は、素直にWebClientクラスを用いるのがいいと思います。今回WebClientの使い方も入れようかと思いましたが、長くなったので詳しくは省略します。

基本は以下のような感じでDownloadStringメソッドを使って文字列を取得します。文字コードも指定できます。

$client = New-Object System.Net.WebClient
$client.Encoding = [System.Text.Encoding]::UTF8
$content = $client.DownloadString("http://アドレス")

なお、WebClientを用いた場合でも、Invoke-WebRequestと同等のHTMLパースを行う方法は存在するので、それは次回に。

おわりに

今回はまず、Webページから文字列データを取得する部分にフォーカスしてみました。といっても、Invoke-WebRequestの機能を全部網羅したわけではなく、使用頻度が高そうなものと個人的ハマリポイントがあるところだけです。なので詳しくはリファレンスを見て下さい。というかハマリポイントたぶんまだまだ一杯あると思います。

後編では、とってきた文字列データを「パース」して、扱いやすいデータ形式に変換する方法についてまとめようかと思います。

2014/03/27

去年12月、東京でJapan PowerShell User Group (JPPOSH)第一回PowerShell勉強会が開催されましたが、来たる4/12(土)13:30より、大阪でも「PowerShell勉強会@大阪」が開催されます!

場所は阿倍野市民学習センターで、阿倍野駅/天王寺駅/阿部野橋駅が最寄りとなります(あべのハルカスの近くですね)。なお、参加費として500円を集めさせていただきますので予めご了承ください。

セッション内容は以下のとおりです。

  1. 「PowerShell『再』入門2014」 by 牟田口
    バージョン1登場から8年目を迎えたPowerShellの現状をまとめ、2014年版のPowerShell入門セッションという形で行なおうと思います。これからPowerShellを扱われる方はもちろん、これまで利用されていた方にも2014年現在のPowerShellの立ち位置の再確認、最新バージョンの4.0新機能等、参考になる内容としたいと思っています。
  2. 「PowerShellをクライアントで活用」 by wakaさん
    サーバー管理用シェルとして登場したPowerShellではありますが、クライアントOSであるWindows 7、8、8.1にも標準搭載され、最初から使えるスクリプト環境としての側面もあります。今回の勉強会主催者でもあるwakaさんに、クライアントサイドでPowerShellを活用するセッションをしていただける予定です。
  3. 調整中(Active Directory/Azure系の予定) by ちゅきさん
    Windows Serverの要の機能といえばやはりActive Directoryですよね。そしてWindows Azure改めMicrosoft Azureというクラウド環境の重要性も増す一方です。Windows Serverにおいてはオンプレもクラウドも、管理にはPowerShellが不可欠です。今回、Microsoft MVP for Directory Servicesのちゅきさんに、ADを中心としたPowerShellによるWindows Server/Azureの管理方法についてセッションしていただける予定です。
  4. 「Windows における PowerShell での デプロイ - DSC と リモーティング」by ぎたぱそさん
    東京の謎社で日夜PowerShellを用いた運用業務に携わり、Twitterやブログで積極的にPowerShell情報を共有されておられるぎたぱそさんが来阪して、PowerShellによるデプロイについてのセッションをしてくださいます。PowerShell 4.0で登場したDSCについても実際の業務での使いどころ等を語っていただけるのではないかと思います。

まだまだ残席ございますので、お近くの方でご興味をお持ちの方は、ぜひとも4/12は基本から応用まで内容盛りだくさんのPowerShell勉強会@大阪へお越しくださいませ! 懇親会もありますよ!

2011/05/04

配列変数がnullかそうでないかを調べることはたまにあるかと思います。しかし、

if($array -eq $null)
{
	'$arrayはnull!'
}
else
{
	'$arrayはnullじゃない!'
}

とするのはダメです。たとえば$array=@($null,$null,121,123)というような配列を渡すと「$arrayはnull!」と表示されてしまいます。

なぜこんなことが起きてしまうかというと、-eq演算子は比較演算子であると同時に、配列をフィルタする演算子でもあるからです。たとえば、1,2,2,3,3,3,4,5という要素を持つ配列のうち、2と一致する要素を持つ配列だけを抽出するのはこんな感じです。

PS > $array=@(1,2,2,3,3,3,4,5)
PS > $array -eq 2
2
2

-eq以外にも各種比較演算子が同様に使えます。3以上の要素のみ返すなら$array -ge 3となります。

つまり最初に挙げた例の場合、左辺の$arrayが配列であれば、TrueかFalseを返すのではなく、右辺の値(ここでは$null)と一致するものを抽出して配列として返すのです。よってもし$arrayに複数の$nullが要素として含まれていると、

if($array -eq $null)

if(@($null,$null))

と解釈され、2要素を持つ配列なのでこれは条件文中でTrueに評価されて結果、ifステートメントの中が実行されてしまうわけです。

$nullが一要素しか含まれない配列、すなわち$array=@($null,121,123)のような配列ではまた挙動が変わり、「$arrayはnullじゃない!」と表示されます。これはなぜかというと、

if($array -eq $null)

if(@($null))

と解釈されるためです。@($null)はFalseと解釈されるので、結果elseが実行されるわけです。

$nullを要素に含まない配列$array=@(1,2,3)とかだと問題が起きないのは、$array -eq $nullが長さ0の配列@()を返し、これはFalseと評価されるからです。(これも良く考えると理由がよくわかりませんが)

このように-eq演算子が配列フィルタとして働いてしまうのを防ぎつつ、配列変数が$nullではないかを確認するには次のようにすると良いでしょう

if($null -eq $array)
{
	'$arrayはnull!'
}
else
{
	'$arrayはnullじゃない!'
}

右辺と左辺を入れ替えただけですが、問題なく動きます。

これが気持ち悪いならば

if($array -isnot [array] -and $array -eq $null)

のようにして変数が配列かどうかまず判断するのでもいいかもです。

これ、案外ハマりどころだと思います。「配列要素に二つ以上nullが含まれるときだけ結果がおかしくなる」のも気づきにくい原因。ぜひ気を付けてください。

ちなみに

if($array)
{
    '$arrayはnullじゃない!'
}
else
{
    '$arrayはnull!'
}

なんてのも駄目です。$array=@($false)や$array=@(0)など、要するに、要素数1でその要素がFalseと解釈される配列が来ると「$arrayはnull!」と表示されてしまいます。

元記事:http://blogs.wankuma.com/mutaguchi/archive/2011/05/04/198780.aspx


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