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使用Python创建websocket服务端并给出不同客户端的请求

使用Python创建websocket服务端，并给出不同客户端的请求

一、 WebSocket是啥

WebSocket 和HTTP一样，也是一种通讯协议，允许服务端主动向客户端推送数据。
在 WebSocket API 中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。

有很多网站为了实现推送技术，所用的技术都是 Ajax 轮询。轮询是在特定的的时间间隔（如每1秒），由浏览器对服务器发出HTTP请求，然后由服务器返回最新的数据给客户端的浏览器。这种传统的模式带来很明显的缺点，即浏览器需要不断的向服务器发出请求，然而HTTP请求可能包含较长的头部，其中真正有效的数据可能只是很小的一部分，显然这样会浪费很多的带宽等资源。

HTML5 定义的 WebSocket 协议，能更好的节省服务器资源和带宽，并且能够更实时地进行通讯。

二、 WebSocket的C/S架构

在服务端启动接收WebSocket请求的服务，客户端建立Websocket连接并发送请求（Message），服务端接收后，就可以根据处理逻辑，按需向客户端发送消息了，例如发送主动推送。

三、依赖的三方库

Python websockets是用于在Python中构建WebSocket服务器和客户端的库，它基于asyncio异步IO建立，提供基于协程的API。
请尽量使用Python≥3.6以上版本来运行websockets。

依赖的三方库为： websocket, websocket-client.

pip install websocket  
pip3 install websocket-client
pip3 install websockets

主要用到的API有：

websockets.connect()
websockets.send()
websockets.recv()

四、简单例子

server.py，用于构建websocket服务器，在本地8765端口启动，会将接收到的消息加上I got your message:返回回去。

import asyncio
import websockets


async def echo(websocket, path):
  async for message in websocket:
      message = "I got your message: {}".format(message)
      await websocket.send(message)


asyncio.get_event_loop().run_until_complete(websockets.serve(echo, 'localhost', 8765))
asyncio.get_event_loop().run_forever()

client.py和指定url建立websocket连接，并发送消息，然后等待接收消息，并将消息打印出来。

import asyncio
import websockets


async def hello(uri):
  async with websockets.connect(uri) as websocket:
      await websocket.send("Hello world!")
      recv_text = await websocket.recv()
      print(recv_text)


asyncio.get_event_loop().run_until_complete(
  hello('ws://localhost:8765'))

先执行server.py，再执行client.py，client.py的输出结果如下：

I got your message: Hello world!

五主动发消息

建立连接之后，客户端可以随时接收服务器发来的消息。服务器可以依据逻辑，给客户端推送指定消息。
服务器和客户端代码会有一点变化，在服务器回完第一条消息之后，开始轮询时间，当秒数达到0的时候，会主动给客户端回一条消息。

server.py：

import asyncio
import websockets
import time


async def echo(websocket, path):
  async for message in websocket:
      message = "I got your message: {}".format(message)
      await websocket.send(message)

      while True:
          t = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime())
          if str(t).endswith("0"):
              await websocket.send(t)
              break


asyncio.get_event_loop().run_until_complete(
  websockets.serve(echo, 'localhost', 8765))
asyncio.get_event_loop().run_forever()

client.py：

import asyncio
import websockets


async def hello(uri):
  async with websockets.connect(uri) as websocket:
      await websocket.send("Hello world!")
      print("< Hello world!")
      while True:
          recv_text = await websocket.recv()
          print("> {}".format(recv_text))


asyncio.get_event_loop().run_until_complete(
  hello('ws://localhost:8765'))

先执行server.py，再执行client.py，client.py的输出结果如下：

< Hello world!
> I got your message: Hello world!
> 2020-05-29 15:11:50

最后一条消息则是服务端主动给客户端发送的。

六、在浏览器上使用

如何在前端发送websocket请求呢？
看这段代码，先建立连接，然后向服务端发送Hello world，然后把接收到的所有消息依次展示出来。

<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <title>websocket通信客户端</title>
  <script src="jquery-3.5.0.min.js"></script>
  <script type="text/javascript">
      function WebSocketTest() {
          if ("WebSocket" in window) {
              // 打开一个 web socket
              var ws = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8765");
              // 连接建立后的回调函数
              ws.onopen = function () {
                  // Web Socket 已连接上，使用 send() 方法发送数据
                  ws.send("Hello world!");
                  $("#main").append("<p>" + "<=" + "Hello world!" + "</p>")
              };

              // 接收到服务器消息后的回调函数
              ws.onmessage = function (evt) {
                  var received_msg = evt.data;
                  if (received_msg.indexOf("sorry") == -1) {
                      $("#main").append("<p>" + "=>" + received_msg + "</p>")
                  }
              };
              // 连接关闭后的回调函数
              ws.onclose = function () {
                  // 关闭 websocket
                  alert("连接已关闭...");
              };
          } else {
              // 浏览器不支持 WebSocket
              alert("您的浏览器不支持 WebSocket!");
          }
      }
  </script>
</head>
<body onload="WebSocketTest()">
<div id="main">
</div>
</body>
</html>

效果大概的这样的：