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WebSocket

 網(wǎng)海拾貝網(wǎng)絡(luò)豬 2021-04-02

目錄

一、WebSocket -網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

1-1 簡(jiǎn)介

二,、Websockets servers and clients in Python

2-0 connect

2-0-1 建立一對(duì)一短連接 ?

2-0-2 建立一對(duì)一長連接

2-0-3 建立一對(duì)多長連接

2-1 asyncio

三、SocketIO

3-0 Flask-Sockets VS Flask-SocketIO

3-1 Socket.IO

3-2 python-socketio

3-2-0 安裝

3-2-1 服務(wù)端基本總結(jié) ?

3-2-3 一對(duì)多長連接

3-2 Flask-SocketIO

四、WebSocket for client - 單純用于連接的模塊

五,、Tornado - 一個(gè)支持HTTP和WebSocket的Web框架

六、Aiohttp - 基于asyncio，一個(gè)支持HTTP和WebSocket的框架

一,、WebSocket -網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

WebSocket 教程 - 阮一峰

Web 基于 B/S 架構(gòu),，通常使用 HTTP 協(xié)議進(jìn)行通信，HTTP 本質(zhì)是一個(gè)單向請(qǐng)求,，若需要持續(xù)的獲取服務(wù)端的數(shù)據(jù)變化,，必須輪詢（polling）進(jìn)行數(shù)據(jù)請(qǐng)求【每隔一段時(shí)間發(fā)送request，服務(wù)器將新數(shù)據(jù)返回】,。

使用HTTP協(xié)議處理服務(wù)端數(shù)據(jù)監(jiān)控的弊端：輪詢效率低,，浪費(fèi)資源。因?yàn)楸仨毑煌＝⑦B接,，或保持HTTP始終連接,。

wiki - 服務(wù)器推送方式

1-1 簡(jiǎn)介

為了解決上述的需求問題，并提高數(shù)據(jù)傳輸效率,，WebSocket 協(xié)議就出現(xiàn)了,。

WebSocket 協(xié)議下，服務(wù)端和客戶端能相互的主動(dòng)發(fā)送消息,，建立平等對(duì)話,。屬于服務(wù)器推送技術(shù)的一種。

WebSocket 一種在單個(gè) TCP 連接上進(jìn)行全雙工通訊的協(xié)議,。

WebSocket 是獨(dú)立的,、創(chuàng)建在 TCP 上的協(xié)議，和 HTTP 的唯一關(guān)聯(lián)是使用 HTTP 協(xié)議的101狀態(tài)碼進(jìn)行協(xié)議切換,，使用的 TCP 端口是80,，可以用于繞過大多數(shù)防火墻的限制。

WebSocket 使得客戶端和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換變得更加簡(jiǎn)單,，允許服務(wù)端直接向客戶端推送數(shù)據(jù)而不需要客戶端進(jìn)行請(qǐng)求,，在 WebSocket API 中，瀏覽器和服務(wù)器只需要完成一次握手,，兩者之間就直接可以創(chuàng)建持久性的連接,，并允許數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向傳送。

二,、Websockets servers and clients in Python

websocket github

它構(gòu)建于asyncio（協(xié)程）Python的標(biāo)準(zhǔn)異步I / O框架之上,，提供了一個(gè)優(yōu)雅的基于協(xié)程的API。

即,，使用 asyncio 包裹的基本python實(shí)現(xiàn)方式

2-0 connect

2-0-1 建立一對(duì)一短連接 ?

  1. # ----------- server 端 -----------
  2. import asyncio
  3. import websockets
  4. ?
  5. async def hello(websocket, path):
  6.     print('-------- hello opened ------')
  7.     name = await websocket.recv()
  8.     print(name)
  9.     greeting = 'hello %s' % name
  10.     await websocket.send(greeting)
  11.     print(greeting)
  12. ?
  13. ?
  14. start_server = websockets.serve(hello, 'localhost', 8765)
  15. ?
  16. asyncio.get_event_loop().run_until_complete(start_server)
  17. asyncio.get_event_loop().run_forever()
  18. ?
  19. # ----------- client 端 -----------
  20. import asyncio
  21. import websockets
  22. async def hello():
  23.     async with websockets.connect(
  24.             'ws://localhost:8765') as websocket:
  25.         name = input('your name:')
  26.         await websocket.send(name)
  27.         print(name)
  28.         greeting = await websocket.recv()
  29.         print(greeting)
  30. ?
  31. ?
  32. asyncio.get_event_loop().run_until_complete(hello())

2-0-2 建立一對(duì)一長連接

  1. # ----------- server 端 -----------
  2. import asyncio
  3. import websockets
  4. async def producer_handler(websocket, path):
  5.     print('---- 建立了連接 -----')
  6.     while True:
  7.         message = input('please input:')
  8.         await websocket.send(message)
  9. ?
  10. ?
  11. start_server = websockets.serve(producer_handler, 'localhost', 8765)
  12. ?
  13. asyncio.get_event_loop().run_until_complete(start_server)
  14. asyncio.get_event_loop().run_forever()
  15. # ----------- client 端 -----------
  16. import asyncio
  17. import websockets
  18. async def consumer_handler():
  19.     async with websockets.connect(
  20.             'ws://localhost:8765') as websocket:
  21.         async for message in websocket:
  22.             print(message)
  23. asyncio.get_event_loop().run_until_complete(consumer_handler())

2-0-3 建立一對(duì)多長連接

  1. # ----------- server 端 -----------
  2. import asyncio
  3. import logging
  4. import websockets
  5. ?
  6. logging.basicConfig()
  7. ?
  8. USERS = set()
  9. ?
  10. ?
  11. async def notify_users():
  12.     # 對(duì)注冊(cè)列表內(nèi)的客戶端進(jìn)行推送
  13.     if USERS:  # asyncio.wait doesn't accept an empty list
  14.         message = input('please input:')
  15.         await asyncio.wait([user.send(message) for user in USERS])
  16. ?
  17. ?
  18. async def register(websocket):
  19.     USERS.add(websocket)
  20.     await notify_users()
  21. ?
  22. ?
  23. async def unregister(websocket):
  24.     USERS.remove(websocket)
  25.     await notify_users()
  26. ?
  27. ?
  28. async def counter(websocket, path):
  29.     # register(websocket) sends user_event() to websocket
  30.     await register(websocket)
  31.     try:
  32.         # 處理客戶端數(shù)據(jù)請(qǐng)求 （業(yè)務(wù)邏輯）
  33.         async for message in websocket:
  34.             print(message)
  35.     finally:
  36.         await unregister(websocket)
  37. ?
  38. ?
  39. asyncio.get_event_loop().run_until_complete(
  40.     websockets.serve(counter, 'localhost', 6789))
  41. asyncio.get_event_loop().run_forever()
  42. ?
  43. # ----------- client 端 -----------
  44. async def consumer_handler():
  45.     async with websockets.connect(
  46.             'ws://localhost:6789') as websocket:
  47.         async for message in websocket:
  48.             print(message)
  49. ?
  50. ?
  51. asyncio.get_event_loop().run_until_complete(consumer_handler())

2-1 asyncio

asyncio -- 異步 I/O

三,、SocketIO

python使用websocket的幾種方式

3-0 Flask-Sockets VS Flask-SocketIO

  • Flask-Sockets
    • Flask-Sockets 只是實(shí)現(xiàn)通信通道，發(fā)送的是完全取決于應(yīng)用程序,。
    • Flask-Sockets 僅僅將WebSocket協(xié)議（通過使用gevent-websocket項(xiàng)目）進(jìn)行包裝,，因此它 只適用于原生支持WebSocket協(xié)議的瀏覽器，對(duì)于那些不支持WebSocket協(xié)議的較老的瀏覽器，無法使用
  • Flask-SocketIO
    • Flask-SocketIO不僅實(shí)現(xiàn)了WebSocket協(xié)議,，并且對(duì)于那些不支持WebSocket協(xié)議的舊版瀏覽器,，使用它也能夠?qū)崿F(xiàn)相同的效果。新版舊版的瀏覽器都能使用他 ,。
    • Flask-SocketIO 實(shí)現(xiàn)了SocketIO Javascript庫公開的消息傳遞協(xié)議,。
    • Flask-SocketIO 還為事件處理程序創(chuàng)建了一個(gè)類似flask的常規(guī)視圖函數(shù)的環(huán)境，包括創(chuàng)建應(yīng)用程序和請(qǐng)求上下文,。 然而,，在文檔中會(huì)介紹一些重要的例外情形。

3-1 Socket.IO

- 官方

3-2 python-socketio

python-socketio

3-2-0 安裝

  • 服務(wù)端安裝：pip install python-socketio
  • 客戶端安裝：pip install "python-socketio[client]"

安裝問題 ：module 'importlib._bootstrap' has no attribute 'SourceFileLoader'

錯(cuò)誤分析：setuptools版本過久,，需要更新

解決方式：python -m ensurepip --upgrade

3-2-1 服務(wù)端基本總結(jié) ?

  1. import eventlet
  2. import socketio
  3. ?
  4. # create a Socket.IO server
  5. sio = socketio.Server()
  6. ?
  7. # wrap with a WSGI application
  8. app = socketio.WSGIApp(sio)
  9. ?
  10. ?
  11. # 事件處理函數(shù)的兩種寫法
  12. # sid：每個(gè)客戶端連接的唯一標(biāo)識(shí)符,，一個(gè)客戶端發(fā)送的所有事件具有相同的sid值
  13. @sio.event
  14. def my_event(sid, data):
  15.     pass
  16. ?
  17. ?
  18. @sio.on('my custom event')
  19. def another_event(sid, data):
  20.     pass
  21. ?
  22. ?
  23. # connetc函數(shù) 在客戶端連接時(shí)自動(dòng)調(diào)用 可用于驗(yàn)證用戶身份等
  24. # environ 為字典格式，包含請(qǐng)求信息,、http頭
  25. @sio.event
  26. def connect(sid, environ):
  27.     print('connect ', sid)
  28.     # 若返回 False 則表示拒絕與客戶端的聯(lián)系
  29.     # return False
  30.     # 拋錯(cuò),，將所有參數(shù)通過拒絕消息發(fā)送給客戶端
  31.     raise ConnectionRefusedError('authentication failed')
  32. ?
  33. ?
  34. # disconnect函數(shù) 在客戶端斷開連接時(shí)自動(dòng)調(diào)用
  35. @sio.event
  36. def disconnect(sid):
  37.     print('disconnect ', sid)
  38. ?
  39. ?
  40. # socketio.Server.emit() 發(fā)送事件
  41. # sio.emit('事件名',{'具體信息數(shù)據(jù)': '……'})
  42. sio.emit('my event', {'data': 'foobar'})
  43. # room 用于標(biāo)識(shí)應(yīng)接受該事件的客戶端sid，需要設(shè)置客戶端的sid,，若省略則表示廣播事件
  44. sio.emit('my event', {'data': 'foobar'}, room='user_sid')
  45. # callback 回調(diào)函數(shù),，將在客戶端處理事件后調(diào)用該函數(shù)，客戶端返回的任何值都將作為參數(shù)給予該回調(diào)函數(shù),。
  46. # 若在廣播的情況下使用回調(diào),，則服務(wù)端將有大量的調(diào)用次數(shù)
  47. sio.emit('my event', {'data': 'foobar'}, callback=my_event)
  48. ?
  49. ?
  50. # namespace 命名空間
  51. # client 為每個(gè)連接制定不同的命名空間，來打開多個(gè)連接,，命名空間將作為主機(jī)名和端口后的路徑名
  52. # http://:8000/chat
  53. @sio.event(namespace='/chat')
  54. def my_custom_event(sid, data):
  55.     pass
  56. ?
  57. ?
  58. @sio.on('my custom event', namespace='/chat')
  59. def my_custom_event(sid, data):
  60.     pass
  61. ?
  62. ?
  63. # socketio.Namespace 基于類的命名空間
  64. # 注意：基于類的命名空間為單例,，所以命名空間實(shí)例不能用于存儲(chǔ)客戶端的特定消息
  65. class MyCustomNamespace(socketio.Namespace):
  66.     # 服務(wù)器接受的任何事件，都將調(diào)用 on_ 前綴的事件名方法
  67.     # 若接受到的事件名在類內(nèi)無匹配on前綴方法,，則忽略,。
  68.     def on_connect(self, sid, environ):
  69.         pass
  70. ?
  71.     def on_disconnect(self, sid):
  72.         pass
  73. ?
  74.     # my_event 事件觸發(fā) on_my_event 方法的執(zhí)行
  75.     def on_my_event(self, sid, data):
  76.         self.emit('my_response', data)
  77. ?
  78. ?
  79. sio.register_namespace(MyCustomNamespace('/test'))
  80. ?
  81. ?
  82. # room 指定用戶組
  83. # socketio.Server.enter_room() 和 socketio.Server.leave_room()方法管理其中的客戶端
  84. @sio.event
  85. def begin_chat(sid):
  86.     sio.enter_room(sid, 'chat_users')
  87. ?
  88. ?
  89. @sio.event
  90. def exit_chat(sid):
  91.     sio.leave_room(sid, 'chat_users')
  92. ?
  93. ?
  94. # skip_sid 用于跳過該sid的客戶端，不進(jìn)行消息推送
  95. @sio.event
  96. def my_message(sid, data):
  97.     sio.emit('my reply', data, room='chat_users', skip_sid=sid)
  98. ?
  99. ?
  100. # session 用戶信息存儲(chǔ)和檢索
  101. # 注意：客戶端斷開連接時(shí),，會(huì)破壞用戶會(huì)話的內(nèi)容,。
  102. #       特別是，當(dāng)客戶端在意外斷開與服務(wù)器的連接后重新連接時(shí),，不會(huì)保留用戶會(huì)話內(nèi)容,。
  103. @sio.event
  104. def connect(sid, environ):
  105.     username = environ
  106.     # username = authenticate_user(environ)
  107.     sio.save_session(sid, {'username': username})
  108. ?
  109. ?
  110. @sio.event
  111. def message(sid, data):
  112.     session = sio.get_session(sid)
  113.     print('message from ', session['username'])
  114. ?
  115. ?
  116. # 基于上下文，管理session
  117. @sio.event
  118. def connect(sid, environ):
  119.     username = environ
  120.     # username = authenticate_user(environ)
  121.     with sio.session(sid) as session:
  122.         session['username'] = username
  123. ?
  124. ?
  125. @sio.event
  126. def message(sid, data):
  127.     with sio.session(sid) as session:
  128.         print('message from ', session['username'])

3-2-3 一對(duì)多長連接

3-2 Flask-SocketIO

Flask-SocketIO - github

  1. from flask import Flask, render_template
  2. from flask_socketio import SocketIO
  3. ?
  4. app = Flask(__name__)
  5. app.config['SECRET_KEY'] = 'secret!'
  6. socketio = SocketIO(app)
  7. ?
  8. ?
  9. @socketio.on('connect')
  10. def connect():
  11.     print('connection established')
  12. ?
  13. ?
  14. @socketio.on('my_event')
  15. def handle_json(json):
  16.     print('received json: ' + str(json))
  17. ?
  18. ?
  19. @socketio.on('disconnect')
  20. def test_disconnect():
  21.     print('Client disconnected')
  22. ?
  23. ?
  24. if __name__ == '__main__':
  25.     socketio.run(app)
  26. ?

 

四,、WebSocket for client - 單純用于連接的模塊

websocket-client github

安裝：Type "python setup.py install" or "pip install websocket-client" to install.

五,、Tornado - 一個(gè)支持HTTP和WebSocket的Web框架

Tornado 官方文檔

WebSocket - Tornado 的基本實(shí)現(xiàn)總結(jié)

六、Aiohttp - 基于asyncio,，一個(gè)支持HTTP和WebSocket的框架

aiohttp 官方文檔

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