剑走偏锋，无头浏览器是什么神奇的家伙

浏览器是再熟悉不过的东西了，几乎每个人用过，比如 Chrome、FireFox、Safari，尤其是我们程序员，可谓开发最强辅助，摸鱼最好的伴侣。

浏览器能干的事儿，无头浏览器都能干，而且很多时候比标准浏览器还要更好用，而且能实现一些很好玩儿的功能，我们能借助无头浏览器比肩标准浏览器强大的功能，而且又能灵活的用程序控制的特性，做出一些很有意思的产品功能来，稍后我们细说。

什么是浏览器

关于浏览器还有一个很好玩儿的梗，对于一些对计算机、对互联网不太了解的同学，你跟他说浏览器，他/她就默认是百度了，因为好多小白的浏览器都设置了百度为默认页面。所以很多小白将浏览器和搜索引擎（99%是百度）划等号了。

浏览器里我百分之99的时间都是用 Chrome，不过有一说一，这玩意是真耗内存，我基本上是十几、二十几个的 tab 开着，再加上几个 IDEA 进程，16G 的内存根本就不够耗的。

以 Chrome 浏览器为例，Chrome 由以下几部分组成：

渲染引擎（Rendering Engine）：Chromium使用的渲染引擎主要有两个选项：WebKit和Blink。WebKit是最初由苹果开发的渲染引擎，后来被Google采用并继续开发。Blink则是Google从WebKit分支出来并进行独立开发的渲染引擎，目前Chromium主要使用Blink作为其默认的渲染引擎。
JavaScript引擎（JavaScript Engine）：Chromium使用V8引擎作为其JavaScript引擎。V8是由Google开发的高性能JavaScript引擎，它负责解析和执行网页中的JavaScript代码。
网络栈（Network Stack）：Chromium的网络栈负责处理网络通信。它支持各种网络协议，包括HTTP、HTTPS、WebSocket等，并提供了网络请求、响应处理和数据传输等功能。
布局引擎（Layout Engine）：Chromium使用布局引擎来计算网页中元素的位置和大小，并确定它们在屏幕上的布局。布局引擎将CSS样式应用于DOM元素，并计算它们的几何属性。
绘制引擎（Painting Engine）：绘制引擎负责将网页内容绘制到屏幕上，生成最终的图像。它使用图形库和硬件加速技术来高效地进行绘制操作。
用户界面（User Interface）：Chromium提供了用户界面的支持，包括地址栏、标签页、书签管理、设置等功能。它还提供了扩展和插件系统，允许用户根据自己的需求进行个性化定制。
其他组件：除了上述主要组件外，Chromium还包括其他一些辅助组件，如存储系统、安全模块、媒体处理、数据库支持等，以提供更全面的浏览器功能。

Chrome 浏览器光源码就有十几个G，2000多万行代码，可见，要实现一个功能完善的浏览器是一项浩大的工程。

什么是无头浏览器

无头浏览器（Headless Browser）是一种浏览器程序，没有图形用户界面（GUI），但能够执行与普通浏览器相似的功能。无头浏览器能够加载和解析网页，执行JavaScript代码，处理网页事件，并提供对DOM（文档对象模型）的访问和操作能力。

与传统浏览器相比，无头浏览器的主要区别在于其没有可见的窗口或用户界面。这使得它在后台运行时，不会显示实际的浏览器窗口，从而节省了系统资源，并且可以更高效地执行自动化任务。

常见的无头浏览器包括Headless Chrome（Chrome的无头模式）、PhantomJS、Puppeteer（基于Chrome的无头浏览器库）等。它们提供了编程接口，使开发者能够通过代码自动化控制和操作浏览器行为。

无头浏览器其实就是看不见的浏览器，所有的操作都要通过代码调用 API 来控制，所以浏览器能干的事儿，无头浏览器都能干，而且很多事儿做起来比标准的浏览器更简单。

我举几个常用的功能来说明一下无头浏览器的主要使用场景

自动化测试： 无头浏览器可以模拟用户行为，执行自动化测试任务，例如对网页进行加载、表单填写、点击按钮、检查页面元素等。
数据抓取： 无头浏览器可用于爬取网页数据，自动访问网站并提取所需的信息，用于数据分析、搜索引擎优化等。
屏幕截图： 无头浏览器可以加载网页并生成网页的截图，用于生成快照、生成预览图像等。
服务器端渲染： 无头浏览器可以用于服务器端渲染（Server-side Rendering），将动态生成的页面渲染为静态HTML，提供更好的性能和搜索引擎优化效果。
生成 PDF 文件：使用浏览器自带的生成 PDF 功能，将目标页面转换成 PDF 。

使用无头浏览器做一些好玩的功能

开篇就说了使用无头浏览器可以实现一些好玩儿的功能，这些功能别看不大，但是使用场景还是很多的，有些开发者就是抓住这些小功能，开发出好用的产品，运气好的话还能赚到钱，尤其是在国外市场。（在国内做收费的产品确实不容易赚到钱）

下面我们就来介绍两个好玩儿而且有用的功能。

前面的自动化测试、服务端渲染就不说了。

自动化测试太专业了，一般用户用不到，只有开发者或者测试工程师用。

服务端渲染使用无头浏览器确实没必要，因为有太多成熟的方案了，连 React 都有服务端渲染的能力(RSC)。

网页截图功能

我们可能见过一些网站提供下载文字卡片或者图文卡片的功能。比如读到一段想要分享的内容，选中之后将文本端所在的区域生成一张图片。

其实就是通过调用浏览器自身的 API page.screenshot，可以对整个页面或者选定的区域生成图片。

通过这个方法，我们可以做一个浏览器插件，用户选定某个区域后，直接生成对应的图片。这类功能在手机APP上很常见，在浏览器上一搬的网站都不提供。

说到这儿好像和无头浏览器都没什么关系吧，这都是标准浏览器中做的事儿，用户已经打开了页面，在浏览器上操作自己看到的内容，顺理成章。

但是如果这个操作是批量的呢，或者是在后台静默完成的情况呢？

那就需要无头浏览器来出手了，无头浏览器虽然没有操作界面，但是也具备绘制引擎的完整功能，仍然可以生成图像，利用这个功能，就可以批量的、静默生成图像了，并且可以截取完整的网页或者部分区域。

Puppeteer 是无头浏览器中的佼佼者，提供了简单好用的 API ，不过是 nodejs 版的。

如果是用 Java 开发的话，有一个替代品，叫做 Jvppeteer，提供了和 Puppeteer 几乎一模一样的 API。

下面这段代码就展示了如何用 Jvppeteer 来实现网页的截图。

下面这个方法是对整个网页进行截图，只需要给定网页 url 和最终的图片路径就可以了。

public static boolean screenShotWx(String url, String path) throws IOException, ExecutionException, InterruptedException {
  BrowserFetcher.downloadIfNotExist(null);
  ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>();
  // MacOS 要这样写，指定Chrome的位置
  String executablePath = "/Applications/Google Chrome.app/Contents/MacOS/Google Chrome";
  LaunchOptions options = new LaunchOptionsBuilder().withExecutablePath(executablePath).withArgs(arrayList).withHeadless(true).withIgnoreHTTPSErrors(true).build();
  // Windows 和 Linux 这样就可以，不用指定 Chrome 的安装位置
  //LaunchOptions options = new LaunchOptionsBuilder().withArgs(arrayList).withHeadless(true).withIgnoreHTTPSErrors(true).build();
  arrayList.add("--no-sandbox");
  arrayList.add("--disable-setuid-sandbox");
  arrayList.add("--ignore-certificate-errors");
  arrayList.add("--disable-gpu");
  arrayList.add("--disable-web-security");
  arrayList.add("--disable-infobars");
  arrayList.add("--disable-extensions");
  arrayList.add("--disable-bundled-ppapi-flash");
  arrayList.add("--allow-running-insecure-content");
  arrayList.add("--mute-audio");
  Browser browser = Puppeteer.launch(options);
  Page page = browser.newPage();
  page.setJavaScriptEnabled(true);
  page.setUserAgent("Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/83.0.4103.61 Safari/537.36 Edg/83.0.478.37");
  page.setCacheEnabled(true);
  page.onConsole((msg) -> {
    log.info("==> {}", msg.text());
  });


  PageNavigateOptions pageNavigateOptions = new PageNavigateOptions();
  pageNavigateOptions.setTimeout(1000000);
  //dom加载完毕就算导航完成
  pageNavigateOptions.setWaitUntil(Collections.singletonList("domcontentloaded"));
  page.goTo(url, pageNavigateOptions, true);

  autoScroll(page);
  ElementHandle body = page.$("body");
  double width = body.boundingBox().getWidth();
  double height = body.boundingBox().getHeight();
  Viewport viewport = new Viewport();

  viewport.setWidth((int) width); // 设置视口宽度
  viewport.setHeight((int) height + 100); // 设置视口高度
  page.setViewport(viewport);
  ScreenshotOptions screenshotOptions = new ScreenshotOptions();
  screenshotOptions.setType("jpeg");
  screenshotOptions.setFullPage(Boolean.FALSE);
  //screenshotOptions.setClip(clip);
  screenshotOptions.setPath(path);
  screenshotOptions.setQuality(100);
  // 或者转换为 base64
  //String base64Str = page.screenshot(screenshotOptions);
  //System.out.println(base64Str);

  browser.close();
  return true;
}

一个自动滚屏的方法。

虽然可以监听页面上的事件通知，比如 domcontentloaded，文档加载完成的通知，但是很多时候并不能监听到网页上的所有元素都加载完成了。对于那些滚动加载的页面，可以用这种方式模拟完全加载，加载完成之后再进行操作就可以了。

使用自动滚屏的操作，可以模拟我们人为的在界面上下拉滚动条的操作，随着滚动条的下拉，页面上的元素会自然的加载，不管是同步的还有延迟异步的，比如图片、图表等。

private static void autoScroll(Page page) {
  if (page != null) {
    try {
      page.evaluate("() => {\n" +
                    "   return new Promise((resolve, reject) => {\n" +
                    "            //滚动的总高度\n" +
                    "            let totalHeight = 0;\n" +
                    "            //每次向下滚动的高度 500 px\n" +
                    "            let distance = 500;\n" +
                    "            let k = 0;\n" +
                    "            let timeout = 1000;\n" +
                    "            let url = window.location.href;\n" +
                    "            let timer = setInterval(() => {\n" +
                    "                //滚动条向下滚动 distance\n" +
                    "                window.scrollBy(0, distance);\n" +
                    "                totalHeight += distance;\n" +
                    "                k++;\n" +
                    "                console.log(`当前第${k}次滚动，页面高度: ${totalHeight}`);\n" +
                    "                //页面的高度 包含滚动高度\n" +
                    "                let scrollHeight = document.body.scrollHeight;\n" +
                    "                //当滚动的总高度 大于 页面高度 说明滚到底了。也就是说到滚动条滚到底时，以上还会继续累加，直到超过页面高度\n" +
                    "                if (totalHeight >= scrollHeight || k >= 200) {\n" +
                    "                    clearInterval(timer);\n" +
                    "                    resolve();\n" +
                    "                    window.scrollTo(0, 0);\n" +
                    "                }\n" +
                    "            }, timeout);\n" +
                    "        })\n" +
                    "  }");
    } catch (Exception e) {

    }
  }
}

调用截图方法截图，这里是对一篇公众号文章进行整个网页的截图。

public static void main(String[] args) throws Exception {
  screenShotWx("https://mp.weixin.qq.com/s/MzCyWqcH1TCytpnHI8dVjA", "/Users/fengzheng/Desktop/PICTURE/wx.jpeg");
}

或者也可以截取页面中的部分区域，比如某篇文章的正文部分，下面这个方法是截图一个博客文章的正文部分。

public static boolean screenShotJueJin(String url, String path) throws IOException, ExecutionException, InterruptedException {
  BrowserFetcher.downloadIfNotExist(null);
  ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>();
  String executablePath = "/Applications/Google Chrome.app/Contents/MacOS/Google Chrome";
  LaunchOptions options = new LaunchOptionsBuilder().withExecutablePath(executablePath).withArgs(arrayList).withHeadless(true).withIgnoreHTTPSErrors(true).build();

  //LaunchOptions options = new LaunchOptionsBuilder().withArgs(arrayList).withHeadless(true).withIgnoreHTTPSErrors(true).build();
  arrayList.add("--no-sandbox");
  arrayList.add("--disable-setuid-sandbox");
  Browser browser = Puppeteer.launch(options);
  Page page = browser.newPage();

  PageNavigateOptions pageNavigateOptions = new PageNavigateOptions();
  pageNavigateOptions.setTimeout(1000000);
  //dom加载完毕就算导航完成
  pageNavigateOptions.setWaitUntil(Collections.singletonList("domcontentloaded"));
  page.goTo(url, pageNavigateOptions, true);

  WaitForSelectorOptions waitForSelectorOptions = new WaitForSelectorOptions();
  waitForSelectorOptions.setTimeout(1000 * 15);
  waitForSelectorOptions.setVisible(Boolean.TRUE);
  // 指定截图的区域
  ElementHandle elementHandle = page.waitForSelector("article.article", waitForSelectorOptions);
  Clip clip = elementHandle.boundingBox();
  Viewport viewport = new Viewport();
  ElementHandle body = page.$("body");
  double width = body.boundingBox().getWidth();
  viewport.setWidth((int) width); // 设置视口宽度
  viewport.setHeight((int) clip.getHeight() + 100); // 设置视口高度
  page.setViewport(viewport);
  ScreenshotOptions screenshotOptions = new ScreenshotOptions();
  screenshotOptions.setType("jpeg");
  screenshotOptions.setFullPage(Boolean.FALSE);
  screenshotOptions.setClip(clip);
  screenshotOptions.setPath(path);
  screenshotOptions.setQuality(100);
  // 或者生成图片的 base64编码
  String base64Str = page.screenshot(screenshotOptions);
  System.out.println(base64Str);
  return true;
}

调用方式：

public static void main(String[] args) throws Exception {
  screenShotJueJin("https://juejin.cn/post/7239715628172902437", "/Users/fengzheng/Desktop/PICTURE/juejin.jpeg");
}

最后的效果是这样的，可以达到很清晰的效果。

网页生成 PDF 功能

这个功能可太有用了，可以把一些网页转成离线版的文档。有人说直接保存网页不就行了，除了程序员，大部分人还是更能直接读 PDF ，而不会用离线存储的网页。

我们可以在浏览器上使用浏览器的「打印」功能，用来将网页转换成 PDF 格式。

但这是直接在页面上操作，如果是批量操作呢，比如想把一个专栏的所有文章都生成 PDF呢，就可以用无头浏览器来做了。

有的同学说，用其他的库也可以呀，Java 里面有很多生成 PDF 的开源库，可以把 HTML 转成 PDF，比如Apache PDFBox、IText 等，但是这些库应对一般的场景还行，对于那种页面上有延迟加载的图表啊、图片啊、脚本之类的就束手无策了。

而无头浏览器就可以，你可以监听页面加载完成的事件，可以模拟操作，主动触发页面加载，甚至还可以在页面中添加自定义的样式、脚本等，让生成的 PDF 更加完整、美观。

下面这个方法演示了如何将一个网页转成 PDF 。

public static boolean pdf(String url, String savePath) throws Exception {
  Browser browser = null;
  Page page = null;
  try {
    //自动下载，第一次下载后不会再下载
    BrowserFetcher.downloadIfNotExist(null);
    ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>();
    // MacOS
    String executablePath = "/Applications/Google Chrome.app/Contents/MacOS/Google Chrome";
    LaunchOptions options = new LaunchOptionsBuilder().withExecutablePath(executablePath).withArgs(arrayList).withHeadless(true).withIgnoreHTTPSErrors(true).build();
		// windows 或 linux
    //LaunchOptions options = new LaunchOptionsBuilder().withArgs(arrayList).withHeadless(true).withIgnoreHTTPSErrors(true).build();

    arrayList.add("--no-sandbox");
    arrayList.add("--disable-setuid-sandbox");
    arrayList.add("--ignore-certificate-errors");
    arrayList.add("--disable-gpu");
    arrayList.add("--disable-web-security");
    arrayList.add("--disable-infobars");
    arrayList.add("--disable-extensions");
    arrayList.add("--disable-bundled-ppapi-flash");
    arrayList.add("--allow-running-insecure-content");
    arrayList.add("--mute-audio");

    browser = Puppeteer.launch(options);
    page = browser.newPage();

    page.onConsole((msg) -> {
      log.info("==> {}", msg.text());
    });

    page.setViewport(viewport);
    page.setJavaScriptEnabled(true);
    page.setUserAgent("Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/83.0.4103.61 Safari/537.36 Edg/83.0.478.37");
    page.setCacheEnabled(true);

    //设置参数防止检测
    page.evaluateOnNewDocument("() =>{ Object.defineProperties(navigator,{ webdriver:{ get: () => undefined } }) }");
    page.evaluateOnNewDocument("() =>{ window.navigator.chrome = { runtime: {},  }; }");
    page.evaluateOnNewDocument("() =>{ Object.defineProperty(navigator, 'languages', { get: () => ['en-US', 'en'] }); }");
    page.evaluateOnNewDocument("() =>{ Object.defineProperty(navigator, 'plugins', { get: () => [1, 2, 3, 4, 5,6], }); }");

    PageNavigateOptions pageNavigateOptions = new PageNavigateOptions();
    pageNavigateOptions.setTimeout(1000000);
    //dom加载完毕就算导航完成
 pageNavigateOptions.setWaitUntil(Collections.singletonList("domcontentloaded"));

    page.goTo(url, pageNavigateOptions, true);
    // 添加自定义演示
    StyleTagOptions styleTagOptions1 = new StyleTagOptions();
    styleTagOptions1.setContent("html {-webkit-print-color-adjust: exact} .table > table > tr:nth-child(1),.table > table > tr:nth-child(2) {background: #4074b0;} #tableB td:nth-child(2) {width:60%;}");
    page.addStyleTag(styleTagOptions1);

    //滚屏
    autoScroll(page);
    Thread.sleep(1000);

    PDFOptions pdfOptions = new PDFOptions();
    //            pdfOptions.setHeight("5200");
    pdfOptions.setPath(savePath);
    page.pdf(pdfOptions);

  } catch (Exception e) {
    log.error("生成pdf异常：{}", e.getMessage());
    e.printStackTrace();
  } finally {
    if (page != null) {
      page.close();
    }
    if (browser != null) {
      browser.close();
    }
  }
  return true;
}

调用生成 PDF 的方法，将一个微信公众号文章转成 PDF。

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String pdfPath = "/Users/fengzheng/Desktop/PDF";
        String filePath = pdfPath + "/hello.pdf";
			 JvppeteerUtils.pdf("https://mp.weixin.qq.com/s/MzCyWqcH1TCytpnHI8dVjA", filePath);
    }

最终的效果，很清晰，样式都在，基本和页面一模一样。