python的WebSocket编程详解，案例群聊系统实现
1.websocket相关
1.1为什么要用websocket
如果有需求要实现服务端向客户端主动推送消息时（比如聊天室，群聊室）有哪几种方案
- 轮训：让浏览器每隔两秒发送一次请求，缺点：有延时，请求太多网站压力大；
- 长轮训：客户端向服务端发送请求，服务端最多夯20秒，一旦有新的数据就立即返回断开请求
- websocket：客户端和服务端创建链接请求不断开，实现双向通道。（推荐）
WebSocket 是一种在 Web 应用程序中实现双向通信的协议。相较于传统的 HTTP 请求-响应模式，WebSocket 提供了全双工的通信方式，使得服务器和客户端之间能够实时地进行双向数据传输。
下面是一些 WebSocket 的应用场景：
- 实时聊天：WebSocket 可以用于实时的聊天应用，例如在线客服系统、实时消息推送等。通过 WebSocket 协议，可以实现高效、低延迟的消息传递，提供更好的用户体验。
- 多人协作：WebSocket 可以用于多人协作应用，例如实时的协同编辑器、白板工具等。多个用户可以同时编辑共享的文档或画布，实时地看到其他用户的修改。
- 实时数据展示：WebSocket 可以用于实时监控和数据展示应用，例如股票行情图、实时天气预报等。通过 WebSocket，可以实时地获取最新的数据，并将其实时展示给用户。
- 游戏开发：WebSocket 在游戏开发中也发挥着重要作用。它可以用于实时的游戏对战、多人游戏中的实时交互等。通过 WebSocket，可以实现游戏中玩家之间的实时通信和数据传输。
- 远程监控：WebSocket 可以用于远程监控和控制应用，例如远程桌面、远程设备管理等。通过 WebSocket，可以实现实时的屏幕共享、远程操作等功能。
我基于websocket+Django写了一个简单的群聊系统。有感兴趣的同学可以参考我下面提供的源码进行学习，有不懂的，欢迎各位打扰！
下载链接：https://pan.baidu.com/s/1wLhkcRV-3awFz9XMxfWegQ?pwd=yyds
提取码：yyds
1.2websocket介绍
websocket 就是web版的socket
原来的Web中：
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http协议，无状态，短链接
- 需要客户端主动链接服务器
- 客户端再向服务端发送消息，服务端接收消息在响应返回数据
- 客户端收到数据
- 断开请求链接
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https协议，是http+对数据进行加密
我们在开发过程中想要保留一些状态信息，基于Cookie来做
现在web支持：
- http/https协议，一次请求一次响应
- websocket协议，创建持久的连接请求不断开，基于这个连接可以进行收发数据，用于【服务端向客户端主动推送消息】
- web聊天室
- 实时的图表，柱状图，饼图，投票。
1.3websocket原理
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http协议
- 连接
- 数据传输
- 断开链接
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websocket协议，是建立在http协议之上
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连接，客户端发起
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握手（验证），客户端发送一个消息，服务端收到消息做一些特殊处理并返回。服务器端支持websocket协议。
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客户端向服务端发送
GET /chatsocket HTTP/1.1 Host:127.0.0.1:8002 Connection:Upgrade Pragma:no-cache Cache-Control:no-cache Upgrade:websocket Origin:http://localhost:63342 Sec-WebSocket-Version:13 Sec-WebSocket-Key:mnwFxiOlctXFN/DeMt1Amg== Sec-WebSocket-Extensions:permessage-deflate;client_max_window_bits ... ... -
服务器接收（重要）*
Sec-WebSocket-Key:mnwFxiOlctXFN/DeMt1Amg==与 magic string 进行拼接 magic string = "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11" v1 = "mnwFxiOlctXFN/DeMt1Amg==" + "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11" v2 = hmacl(v1)加密1 v3 = base64(v2)加密2-
如果服务端匹配成功返回客户端
HTTP/1.1 101 Switching protocols Upgrade:websocket Connection:Upgrade Sec-WebSocket-Accept:密文（v3）
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收到数据（加密）
dfanfsdfmkdsgg;fnfsnfonaoiasdono;fsofnoskfaj-
先获取两个字节8位。例如10001010
-
再获取第二个字节的后7位。例如0001010 ——》payload lens
- =127 ，两个字节8位， 其他字节（4字节masking key + 用户数据）
- =126 ，两个字节， 其他字节（4字节masking key + 用户数据）
- <=125 ，两个字节8位， 其他字节（4字节masking key + 用户数据）
-
获取masking Key 然后对数据进行解密
var DECODED = " "; for(var i = 0;i < DECODED.length;i++){ DECODED[i]= ENCODED[i]^ MASK[i%4]; }
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断开连接
1.4Django + WebSocket
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安装websocket 第三方包
Django默认不支持websocket，需要安装组件
pip3 install channels -
配置
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注册channels
INSTALLED_APPS = [ 'django.contrib.admin', 'django.contrib.auth', 'django.contrib.contenttypes', 'django.contrib.sessions', 'django.contrib.messages', 'django.contrib.staticfiles', 'channels' ]-
在setting.py中添加asgi_application
ASGI_APPLICATION = "websocket.asgi.application" -
在asgi.py文件中修改
import os from django.core.asgi import get_asgi_application from channels.routing import ProtocolTypeRouter,URLRouter from . import routing os.environ.setdefault('DJANGO_SETTINGS_MODULE', 'websocketp.settings') # application = get_asgi_application() application = ProtocolTypeRouter({ "http": get_asgi_application(), "websocket": URLRouter(routing.websocket_urlpatterns), }) -
在setting同级目录下创建websocket_urls.py
from django.urls import re_path from app01 import websocket_views websocket_urlpatterns = [ re_path() ] -
在app01目录下创建websocket_views.py,编写处理websocket的业务逻辑
from channels.generic.websocket import WebsocketConsumer from channels.exceptions import StopConsumer class ChatConsumer(WebsocketConsumer): def websocket_connect(self, message): # 有客户端来向服务端发送websocket连接的请求时，自动触发 # 服务端允许和客户端创建连接 self.accept() def websocket_receive(self, message): # 浏览器基于websocket向服务端发送数据,自动触发接收客户端消息 print(message) self.send("你好呀你好") self.close() #表示服务器端主动断开连接 def websocket_disconnect(self, message): # 客户端与服务器断开连接时,自动触发 print("断开连接") raise StopConsumer()
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在Django中：
- WSGI：在以前的学习Django，都是用WSGI
- ASGI：WSGI+异步编程+websocket
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1.5聊天室
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访问地址看到聊天室的页面，http请求
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让客户端主动向服务端发起websocket连接，服务端接收连接后通过（握手）。
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客户端，websocket。
socket = new WebSocket("ws://localhost:8000/room/123/"); -
服务端 握手并连接成功
from channels.generic.websocket import WebsocketConsumer from channels.exceptions import StopConsumer class ChatConsumer(WebsocketConsumer): def websocket_connect(self, message): print("有人来连接了....") # 有客户端来向服务端发送websocket连接的请求时，自动触发 # 服务端允许和客户端创建连接(握手) self.accept() -
收发消息
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收发消息（客户端的向服务端发消息）
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客户端
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服务端
from channels.generic.websocket import WebsocketConsumer from channels.exceptions import StopConsumer class ChatConsumer(WebsocketConsumer): def websocket_connect(self, message): print("有人来连接了....") # 有客户端来向服务端发送websocket连接的请求时，自动触发 # 服务端允许和客户端创建连接(握手) self.accept() def websocket_receive(self, message): # 浏览器基于websocket向服务端发送数据,自动触发接收客户端消息 print("接收到消息了",message)
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收发消息（服务端给客户端发消息）
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服务端
from channels.generic.websocket import WebsocketConsumer from channels.exceptions import StopConsumer class ChatConsumer(WebsocketConsumer): def websocket_connect(self, message): print("有人来连接了....") # 有客户端来向服务端发送websocket连接的请求时，自动触发 # 服务端允许和客户端创建连接(握手) self.accept() # 服务端给客户端发消息 self.send("来了呀客官") ### 服务端给客户端发消息 -
客户端
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