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Django使用WebSocket

news 2025/7/8 13:05:21

1、websocket 相关

实现一个系统，20 个用户同时打开网站，呈现出来一个群聊界面

解决方案

轮询：让浏览器每隔2s向后台发送一次请求，缺点：延迟，请求太多网站压力大
长轮询：客户端向服务端发送请求，服务器最多宕20s，一旦有数据接入，就立即返回。数据的响应没有延迟时间。
websocket：客户端和服务端创建连接后，不断开，实现双向通信

在这里插入图片描述

轮询

访问 /home/ 显示的聊天室界面
点击发送内容，数据可以发送到后台
定时获取消息，发送到前端

长轮询

在这里插入图片描述

访问/home/ 显示聊天界面， → 每个用户创建一个队列
点击发送内容，数据也可以发送到后台 → 扔到每个用户的队列中
递归获取消息，去自己的队列中获取数据，然后展示在界面中。

问题：

服务端持有连接，压力是否会很大？

如果基于IO多复用 + 异步，还会有这种情况吗？可以
如果后台有100线程，同时对应100个用户的请求，则在等待期间（假设10s），这100个用户则一直占用县城，如果有更多的用户请求，则需等待释放。

webSocket

原来的web中：

http协议：无状态 & 短连接
- 客户端主动连接服务端。
- 客户端向服务端发送消息，服务端接收后，返回数据
- 客户端接收到数据
- 断开连接
https协议 = http协议 + 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

现在支持：

http协议：一次请求一次响应
websocket协议：创建持有的连接不断开，基于这个连接可以进行收发数据。【服务端向客户端主动推送消息】
- web聊天室
- 实时图标，柱状图、饼图（echarts）

WebSocket原理

http协议
- 连接
- 数据传输
- 断开连接
websocket 协议 → 建立在 http 协议之上
- 连接，客户端发出请求
- 握手（验证），客户端发送一段消息，后端接收到消息后，做一些特殊处理并返回。服务端支持 websocket 协议
  
  https://www.cnblogs.com/wupeiqi/p/6558766.html
客户端向服务端发送握手信息

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
...
...

服务端接收
- 接收后的加密过程

// Sec-WebSocket-Key 与 magic String 进行拼接
Sec-WebSocket-Key: mnwFxiOlctXFN/DeMt1Amg==  
magic_string = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
v1 = "mnwFxiOlctXFN/DeMt1Amg==" +  '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'v2 = hmac1(v1)  // 通过 hmac1 进行加密
v3 = base64(v2) // 通过 base64 加密

返回数据

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade:websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: 密文

收发数据（加密）
- 先获取第 2 个字节，对应 8 位
- 在获取第二个字节的后 7 位
断开连接

Django 框架实现 WebSocket

Django 默认不支持WebSocket，安装第三方组件

pip install channels

版本不能超过4.0，最好是3.0.5，不然不能成功启动asgi

配置：

django channels - 武沛齐 - 博客园

	INSTALLED_APPS = ['django.contrib.admin','django.contrib.auth','django.contrib.contenttypes','django.contrib.sessions','django.contrib.messages','django.contrib.staticfiles','channels','app01.apps.App01Config']

在 settings.py 中添加 asgi_application

	ASGI_APPLICATION = 'ws_demo.asgi.application'

修改 asgi.py文件

	import osfrom django.core.asgi import get_asgi_applicationfrom channels.routing import ProtocolTypeRouter, URLRouterfrom ws_demo import routingsos.environ.setdefault('DJANGO_SETTINGS_MODULE', 'ws_demo.settings')# application = get_asgi_application()# 支持 http 和 WebSocket 请求application = ProtocolTypeRouter({"http": get_asgi_application(),  # 自动找 urls.py ， 找视图函数  --》 http"websocket": URLRouter(routings.websocket_urlpatterns),  # routing(urls)、 consumers(views)})

在 settings.py同级目录下，创建routings.py

from django.urls import re_pathfrom app01 import consumerswebsocket_urlpatterns = [# 示例 url ： xxxxx/room/x1/re_path(r"room/(?P<group>\w+)/$", consumers.ChatConsumer.as_asgi())
]

在 app01 目录下，创建consumers.py ，用于设置 WebSocket 请求

from channels.generic.websocket import WebsocketConsumer
from channels.exceptions import StopConsumerclass ChatConsumer(WebsocketConsumer):  # 继承WebsocketConsumerdef websocket_connect(self, message):print("有人进行连接了。。。。")# 有客户端向后端发送 WebSocket 连接的请求时，自动触发(握手)self.accept()def websocket_receive(self, message):# 浏览器基于 WebSocket 向后端发送数据，自动触发接收消息print(message)self.send("不要回复不要回复！！！")def websocket_disconnect(self, message):# 客户端向服务端断开连接时，自动触发print("连接断开！！")raise StopConsumer()

django 中，需要了解：

wsg：

在这里插入图片描述

asgi： wsgi + 异步 + WebSocket

在这里插入图片描述

聊天室

访问地址看到聊天室界面，使用 http 请求

让客户端主动向服务端发起 websocket连接，服务端接收到连接后，进行握手

客户端向后台发布WebSocket请求

var socket = new WebSocket("ws://localhost:8000/room/123/")

服务端接收消息

   from channels.generic.websocket import WebsocketConsumerfrom channels.exceptions import StopConsumerclass ChatConsumer(WebsocketConsumer):  # 继承WebsocketConsumerdef websocket_connect(self, message):print("有人进行连接了。。。。")# 有客户端向后端发送 WebSocket 连接的请求时，自动触发(握手)self.accept()

收发消息（客户端向服务端发消息）
- 客户端发送消息

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Title</title><style>.message {height: 300px;border: 1px solid #ddd;width: 100%;}</style>
</head>
<body>
<div class="message" id="message"></div>
<div><label><input type="text" placeholder="请输入" id="txt"></label><input type="button" value="发送" οnclick="sendMessage()">
</div>
<script>// 创建websocket对象，向后台发送请求let socket = new WebSocket("ws://localhost:8000/room/123/");function sendMessage(){let tag = document.getElementById("txt");socket.send(tag.value);}</script>
</body>
</html>

服务端接收消息

def websocket_receive(self, message):# 浏览器基于 WebSocket 向后端发送数据，自动触发接收消息text = message["text"]print("接收到的消息为:", text)

收发消息（服务端主动发给客户端）

# 连接之后，服务端给客户端发送消息
self.send("来了啊 ！！！")

// 回调函数，客户端接收服务端消息
socket.onmessage = function (event){console.log(event.data)
}

其他方法

// 创建websocket对象，向后台发送请求
let socket = new WebSocket("ws://localhost:8000/room/123/");// 当客户端和服务端刚创建好连接(self.accept)之后，自动触发.
socket.onopen = function (event){let tag = document.createElement("div");tag.innerText = "[连接成功]";document.getElementById("message").appendChild(tag);
}// 回调函数，客户端接收服务端消息
socket.onmessage = function (event){let tag = document.createElement("div");tag.innerText = event.data;document.getElementById("message").appendChild(tag);
}// 当断开连接时，触发该函数
socket.onclose =function (event){let tag = document.createElement("div");tag.innerText = "[连接断开]";document.getElementById("message").appendChild(tag);
}function sendMessage(){let tag = document.getElementById("txt");socket.send(tag.value);
}function closeMessage(){socket.close();
}function handleKeyPress(event){if (event.keyCode === 13){document.getElementById("send").click();document.getElementById("txt").value = "";}
}document.onkeydown = handleKeyPress;

    def websocket_connect(self, message):print("有人进行连接了。。。。")# 有客户端向后端发送 WebSocket 连接的请求时，自动触发(握手)self.accept()# 连接之后，服务端给客户端发送消息self.send("来了啊 ！！！")def websocket_receive(self, message):# 浏览器基于 WebSocket 向后端发送数据，自动触发接收消息text = message["text"]print("接收到的消息为:", text)# 当接收的值为【关闭】，则服务端关闭连接if text == "close":self.close()returnelse:self.send(text + "NB")def websocket_disconnect(self, message):# 客户端向服务端断开连接时，自动触发print("断开连接！！！")# 当客户端断开连接时，服务端也需关闭与客户端的连接，连接是双向的raise StopConsumer()

小结

现在的交互还是停留在对某个人的操作

群聊

基于 channels 中提供的channel layers 来实现

settings 中配置

# 声明基于内存的 channel layers
CHANNEL_LAYERS = {"default": {"BACKEND": "channels.layers.InMemoryChannelLayer"}
}

也可声明基于 redis 的 channel layer → pip install channels-redis

# 基于redis 内存的 channel layers
CHANNEL_LAYERS = {"default": {"BACKEND": "channels_redis.core.RedisChannelLayer","CONFIG": {"hosts": ["redis://10.211.55.25:6379/1"]}}
}

consumers 中特殊的代码

from channels.generic.websocket import WebsocketConsumer
from channels.exceptions import StopConsumer
from asgiref.sync import async_to_syncclass ChatConsumer(WebsocketConsumer):  # 继承WebsocketConsumerdef websocket_connect(self, message):# 接收客户端的连接self.accept()print("连接成功！！！")# 获取群号group_num = self.scope["url_route"]["kwargs"].get("group")# 将这个客户端的链接对象添加到某个地方（内存或者 redis）# self.channel_layer.group_add(group_num, self.channel_name)async_to_sync(self.channel_layer.group_add)(group_num, self.channel_name)def websocket_receive(self, message):# 浏览器基于 WebSocket 向后端发送数据，自动触发接收消息text = message["text"]print("接收到的消息为:", text)group_num = self.scope["url_route"]["kwargs"].get("group")print("group_num", group_num)# 通知组内的所有的客户端，执行 xx_oo方法，在方法中可以自定义任意的功能# self.channel_layer.group_send(group_num, {"type": "xx.oo", "message": message})async_to_sync(self.channel_layer.group_send)(group_num, {"type": "xx.oo", "message": message})def xx_oo(self, event):text = event["message"]["text"]print("发送的 text：", text)self.send(text)  # 给组中的每一个人去发送消息def websocket_disconnect(self, message):# 客户端向服务端断开连接时，自动触发print("断开连接！！！")group_num = self.scope["url_route"]["kwargs"].get("group_num")# self.channel_layer.group_discard(group_num, self.channel_name)async_to_sync(self.channel_layer.group_discard)(group_num, self.channel_name)raise StopConsumer()

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Title</title><style>.message {height: 300px;border: 1px solid #ddd;width: 100%;}</style>
</head>
<body>
<div class="message" id="message"></div>
<div><label><input type="text" placeholder="请输入" id="txt"></label><input type="button" value="发送" οnclick="sendMessage()" id="send"><input type="button" value="关闭链接" οnclick="closeMessage()">
</div>
<script>// 创建websocket对象，向后台发送请求let socket = new WebSocket("ws://localhost:8000/room/{{ group_num }}/");// 当客户端和服务端刚创建好连接(self.accept)之后，自动触发.socket.onopen = function (event){let tag = document.createElement("div");tag.innerText = "[连接成功]";document.getElementById("message").appendChild(tag);}// 回调函数，客户端接收服务端消息socket.onmessage = function (event){let tag = document.createElement("div");tag.innerText = event.data;document.getElementById("message").appendChild(tag);}// 当断开连接时，触发该函数socket.onclose =function (event){let tag = document.createElement("div");tag.innerText = "[连接断开]";document.getElementById("message").appendChild(tag);}function sendMessage(){let tag = document.getElementById("txt");socket.send(tag.value);}function closeMessage(){socket.close();}function handleKeyPress(event){if (event.keyCode === 13){document.getElementById("send").click();document.getElementById("txt").value = "";}}document.onkeydown = handleKeyPress;</script>
</body>
</html>

总结

WebSocket 是什么？协议
django 中实现 WebSocket， channels 组件
- 单独连接和收发数据
- 手动创建列表 & channel layers

运维&运维开发的同学，使用 WebSocket 实现代码发布系统项目

Django使用WebSocket

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