Python中的WebSocket

2022-10-25 19:04:57

一、Websockets介绍

随着互联网的发展，传统的HTTP协议已经很难满足Web应用日益复杂的需求了。近年来，随着HTML5的诞生，WebSocket协议被提出，它实现了浏览器与服务器的全双工通信，扩展了浏览器与服务端的通信功能，使服务端也能主动向客户端发送数据。
　
我们知道，传统的HTTP协议是无状态的，每次请求（request）都要由客户端（如
浏览器）主动发起，服务端进行处理后返回response结果，而服务端很难主动向客户端发送数据；这种客户端是主动方，服务端是被动方的传统Web模式

对于信息变化不频繁的Web应用来说造成的麻烦较小，而对于涉及实时信息的Web应用却带来了很大的不便，如带有即时通信、实时数据、订阅推送等功能的应

用。在WebSocket规范提出之前，开发人员若要实现这些实时性较强的功能，经常会使用折衷的解决方法：轮询（polling）和Comet技术。其实后者本质上也是一种轮询，只不过有所改进。
　轮询是最原始的实现实时Web应用的解决方案。轮询技术要求客户端以设定的时间间隔周期性地向服务端发送请求，频繁地查询是否有新的数据改动。明显地，这种方法会导致过多不必要的请求，浪费流量和服务器资源。
　

Comet技术又可以分为长轮询和流技术。长轮询改进了上述的轮询技术，减小了无用的请求。它会为某些数据设定过期时间，当数据过期后才会向服务端发送请求；这种机制适合数据的改动不是特别频繁的情况。流技术通常是指客户端使用一个隐藏的窗口与服务端建立一个HTTP长连接，服务端会不断更新连接状态以保持HTTP长连接存活；这样的话，服务端就可以通过这条长连接主动将数据发送给客户端；流技术在大并发环境下，可能会考验到服务端的性能。
　这两种技术都是基于请求-应答模式，都不算是真正意义上的实时技术；它们的每一次请求、应答，都浪费了一定流量在相同的头部信息上，并且开发复杂度也较大。
　

伴随着HTML5推出的WebSocket，真正实现了Web的实时通信，使B/S模式具备了C/S模式的实时通信能力。WebSocket的工作流程是这
样的：浏览器通过JavaScript向服务端发出建立WebSocket连接的请求，在WebSocket连接建立成功后，客户端和服务端就可以通过

TCP连接传输数据。因为WebSocket连接本质上是TCP连接，不需要每次传输都带上重复的头部数据，所以它的数据传输量比轮询和Comet技术小了很多.

关于websocket的优点可以看：http://www.tuicool.com/articles/7zyMvy6

二，Python中的WebSocket

Django的WebSocket：

　　1.dwebsocket：　　https://www.cnblogs.com/huguodong/p/6611602.html

　　2.channels：　　http://www.cnblogs.com/evilliu/articles/6529087.html

参考链接：https://www.cnblogs.com/jingmoxukong/p/7755643.html

这里使用flask作为服务器，python版本为3.6.5

安装模块

pip install gevent-websocket

群聊

from flask import Flask,request,render_template

from geventwebsocket.handler import WebSocketHandler

from gevent.pywsgi import WSGIServer

from geventwebsocket.websocket import WebSocket

import json

app = Flask(__name__)

user_dict = {}  # 空字典,用来存放用户名和发送消息

@app.route("/<username>")  # 参数为用户名

def index(username):

    # 获取请求的WebSocket对象

    user_socket = request.environ.get("wsgi.websocket") # type:WebSocket

    if user_socket:

        # 设置键值对

        # {'xiao': <geventwebsocket.websocket.WebSocket object at 0x0000020F6F6B8DB0>}

        user_dict[username] = user_socket

        print(user_dict)

    # 循环,接收消息

    while True:

        # 接收消息

        msg = user_socket.receive()

        print(msg)

        # 反序列化数据,因为前端发送的是json

        recv_msg = json.loads(msg)

        print(recv_msg)

        # 构造数据结构

        send_msg = {

            # 获取用户名

            "username":recv_msg.get("username"),

            # 获取消息

            "msg":recv_msg.get("msg")

        }

        # 遍历字典

        for i in user_dict.values():

            # 这里的i就是websocket对象

            # 判断websocket对象等于请求的websocket对象

            if i == user_socket:

                # 跳过循环

                continue

            # 发送数据,对数据做序列化

            i.send(json.dumps(send_msg))

@app.route("/ws")

def ws():

    return render_template("many_people.html")

if __name__ == '__main__':

    # 创建一个WebSocket服务器

    http_serv = WSGIServer(("0.0.0.0",),app,handler_class=WebSocketHandler)

    # 开始监听HTTP请求

    http_serv.serve_forever()

    # app.run("0.0.0.0", , debug=True)

前端

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

    <meta charset="UTF-8">

    <title>Title</title>

</head>

<body>

你的昵称：<input type="text" id="nickname">

<button onclick="connws()">连接服务器</button>

<br><br>

发送消息：<input type="text" id="talk">

<button onclick="send_msg()">发送信息</button><br><br>

<div style="width: 500px;height: 100%;border: 1px red solid;" id="text">

</div>

</body>

<script type="application/javascript">

    var user_name = null;  //用户名

    var ws = null;  //WebSocket 对象,默认设置为空

    //连接ws

    function connws() {

        //获取输入框中的用户名

        user_name = document.getElementById("nickname").value;

        //创建 WebSocket 对象

        ws = new WebSocket("ws://127.0.0.1:5000/" + user_name);

        //客户端接收服务端数据时触发

        ws.onmessage = function (data) {

            // 反序列化接收数据

            var recv_msg = JSON.parse(data.data);

            console.log(recv_msg);

            // 执行自定义函数createDiv,传入2个参数

            createDiv(recv_msg.username, recv_msg.msg);

        };

    }

    //发送消息

    function send_msg() {

        // 获取输入框的发送消息

        var talk = document.getElementById("talk").value;

        // 执行自定义函数createDiv

        createDiv("w", talk);

        // 组件发送数据对象

        send_str = {

            username:user_name,  //用户名

            msg:talk  //消息

        };

        //使用连接发送数据，序列化对象

        ws.send(JSON.stringify(send_str));

    };

    //显示聊天信息

    function createDiv(self, content) {

        // 创建div标签

        var divtag = document.createElement("div");

        //定义格式

        var who = self + " : ";

        // 判断参数为w时

        if (self == "w") {

            // 替换字符串

            who = "我 : "

        }

        // 修改显示框的text属性

        divtag.innerText = who + content;

        // 获取显示框

        var text = document.getElementById("text");

        // appendChild() 方法向节点添加最后一个子节点

        // 添加一个div标签

        text.appendChild(divtag);

    }

</script>

</html>

单聊

from flask import Flask,request,render_template

from geventwebsocket.handler import WebSocketHandler

from gevent.pywsgi import WSGIServer

from geventwebsocket.websocket import WebSocket

import json

app = Flask(__name__)

user_dict = {}  # 空字典,用来存放用户名和发送消息

@app.route("/<username>")  # 参数为用户名

def index(username):

    # 获取请求的WebSocket对象

    user_socket = request.environ.get("wsgi.websocket") # type:WebSocket

    if user_socket:

        # 设置键值对

        # {'xiao': <geventwebsocket.websocket.WebSocket object at 0x0000020F6F6B8DB0>}

        user_dict[username] = user_socket

        print(user_dict)

    # 循环,接收消息

    while True:

        # 接收消息

        msg = user_socket.receive()

        # print(msg)

        # 反序列化数据,因为前端发送的是json

        recv_msg = json.loads(msg)

        print(recv_msg)

        # 构造数据结构

        send_msg = {

            # 消息

            "msg": recv_msg.get("msg"),

            # 来自于哪个用户

            "from_user": username,

        }

        # 获取聊天对象的名字

        to_user = user_dict.get(recv_msg.get("to_user"))

        # 发送数据

        to_user.send(json.dumps(send_msg))

@app.route("/ws")

def ws():

    return render_template("single_chat.html")

if __name__ == '__main__':

    # 创建一个WebSocket服务器

    http_serv = WSGIServer(("0.0.0.0",5000),app,handler_class=WebSocketHandler)

    # 开始监听HTTP请求

    http_serv.serve_forever()

    # app.run("0.0.0.0", 5000, debug=True)

后端

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

    <meta charset="UTF-8">

    <title>Title</title>

</head>

<body>

你的昵称：<input type="text" id="nickname">

<button onclick="connws()">连接服务器</button>

<br>

与谁说话：<input type="text" id="sender">

<br>

发送消息：<input type="text" id="talk">

<button onclick="send_msg()">发送信息</button><br/><br/>

<div style="width: 500px;height: 100%;border: 1px red solid;" id="text">

</div>

</body>

<script type="application/javascript">

    var user_name = null;  //用户名

    var ws = null;  //WebSocket 对象,默认设置为空

    //连接ws

    function connws() {

        //获取输入框中的用户名

        user_name = document.getElementById("nickname").value;

        //创建 WebSocket 对象

        ws = new WebSocket("ws://127.0.0.1:5000/" + user_name);

        //客户端接收服务端数据时触发

        ws.onmessage = function (data) {

            // 反序列化接收数据

            var recv_msg = JSON.parse(data.data);

            console.log(recv_msg);

            // 执行自定义函数createDiv,传入2个参数

            createDiv(recv_msg.from_user, recv_msg.msg);

        };

    }

    function send_msg() {

        // 获取输入框的发送消息

        var talk = document.getElementById("talk").value;

        // 获取输入框的聊天对象

        var sender = document.getElementById("sender").value;

        // 执行自定义函数createDiv

        createDiv("w", talk);

        // 构造发送数据对象

        send_str = {

            msg:talk,  //消息

            to_user:sender, //对方

        };

        //使用连接发送数据，序列化对象

        ws.send(JSON.stringify(send_str));

    };

    //显示聊天信息

    function createDiv(self, content) {

        // 创建div标签

        var divtag = document.createElement("div");

        //定义格式

        var who = self + " : ";

        // 判断参数为w时

        if (self == "w") {

            // 替换字符串

            who = "我 : "

        }

        // 修改显示框的text属性

        divtag.innerText = who + content;

        // 获取显示框

        var text = document.getElementById("text");

        // appendChild() 方法向节点添加最后一个子节点

        // 添加一个div标签

        text.appendChild(divtag);

    }

</script>

</html>

前端

相关拓展：https://segmentfault.com/a/1190000010140660

码农公寓

一、Websockets介绍

二，Python中的WebSocket

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