WebSocket

关于WebSocket：

WebSocket 协议在2008年诞生，2011年成为国际标准。现在所有浏览器都已经支持了。

WebSocket 的最大特点就是，服务器可以主动向客户端推送信息，客户端也可以主动向服务器发送信息，是真正的双向平等对话。

1. webSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议

2. 客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。

3. 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

远古时期解决方案就是轮询：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（浪费流量和资源）

WebSocket 的其他特点：

• 建立在 TCP 协议之上，服务器端的实现比较容易。

• 与 HTTP 协议有着良好的兼容性。默认端口也是80和443，并且握手阶段采用 HTTP 协议，因此握手时不容易屏蔽，能通过各种 HTTP 代理服务器。

• 数据格式比较轻量，性能开销小，通信高效。

• 可以发送文本，也可以发送二进制数据。

• 没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信。

• 协议标识符是ws（如果加密，则为wss），服务器网址就是 URL。

WebSocket使用场景：

1. 聊天软件：微信，QQ，这一类社交聊天的app

2. 弹幕：各种直播的弹幕窗口

3. 在线教育：可以视频聊天、即时聊天以及其与别人合作一起在网上讨论问题…

WebSocket与HTTP：

相对于 HTTP 这种非持久的协议来说，WebSocket 是一个持久化的协议。

HTTP 的生命周期通过 Request 来界定，也就是一个 Request 一个 Response ，那么在 HTTP1.0 中，这次 HTTP 请求就结束了。

在 HTTP1.1 中进行了改进，有一个 keep-alive，在一个 HTTP 连接中，可以发送多个 Request，接收多个 Response。

但是请记住 Request = Response， 在 HTTP 中永远是这样，也就是说一个 Request 只能有一个 Response。而且这个 Response 也是被动的，不能主动发起

短连接型：

基于HTTP短连接如何保障数据的即时性

HTTP的特性就是无状态的短连接，当地小有名气的健忘鬼 即一次请求一次响应断开连接失忆 ，这样服务端就无法主动的去寻找客户端给客户端主动推送消息

1.轮询

即: 客户端不断向服务器发起请求索取消息

优点: 基本保障消息即时性

缺点: 大量的请求导致客户端和服务端的压力倍增

客户端：有没有新消息呀？(Request)服务端：emmm 没有（Response）客户端：嘿 现在有没有新信息嘞？(Request)服务端：没有。。。（Response）客户端：啦啦啦，有没有新信息？(Request)服务端：没有啊 你有点烦哎（Response）客户端：那现在有没有新消息？（Request）服务端：好啦好啦，有啦给你。（Response）客户端：有没有新消息呀？（Request）服务端：没有哦。。。（Response）

2.长轮询

即: 客户端向服务器发起请求,在HTTP最大超时时间内不断开请求获取消息,超时后重新发起请求

优点: 基本保障消息即时性

缺点: 长期占用客户端独立线程,长期占用服务端独立线程（消耗大量线程）,服务器压力倍增

客户端：喂 有新的信息吗(Request)服务端：emmm 没有 等有了就给你！（Response）客户端：这样啊 那我很闲 我等着(Request)

从上面可以看出这两种方式，都是在不断地建立HTTP连接，然后等待服务端处理，体现HTTP协议的被动性。这样非常消耗资源

轮询 需要服务器有很快的处理速度和资源。长轮询 需要有很高的并发。

长连接型：

基于socket长连接,由于长连接是双向且有状态的保持连接,所以服务端可以有效的主动的向客户端推送数据

1.socketio长连接协议

优点:消息即时,兼容性强

缺点:接入复杂度高,为保障兼容性冗余依赖过多较重

2.websocket长连接协议

优点:消息即时,轻量级,灵活适应多场景,机制更加成熟

缺点:相比socket兼容性较差

客户端：喂 有新的信息吗服务端：emmm 没有 等有了就给你！客户端：那麻烦你了！服务端：没事哦服务端：来啦来啦 有新的消息服务端：神奇宝贝不神奇了是什么？客户端：收到 宝贝客户端：嘻嘻嘻

经过一次 HTTP 请求，就可以源源不断信息传送！

总体来说,Socketio紧紧只是为了解决通讯而存在的,而Websocket是为了解决更多更复杂的场景通讯而存在的

这里推荐Websocket的原因是因为,我们的Django框架甚至是Flask框架,都有成熟的第三方库

而且Tornado框架集成Websocket。

Django实现WebSocket：

大概流程：

1. 下载
2. 注册到setting.py里的app
3. 在setting.py同级的目录下注册channels使用的路由----->routing.py
4. 将routing.py注册到setting.py
5. 把urls.py的路由注册到routing.py里
6. 编写wsserver.py来处理websocket请求

使用Django来实现Websocket服务的方法很多在这里我们推荐技术最新的**Channels库**来实现

1.安装DjangoChannels

pip install channels==2.3

注意:不是所有的服务端都支持websocket

django默认不支持，通过第三方模块channles来实现

2.配置DjangoChannels

1.需要在配置文件中注册channles应用

INSTALLED_APPS = [# 1.需要先注册channels'channels'
]

2.在setting文件同一文件夹下创建routing.py文件,文件内写一下内容

from channels.routing import ProtocolTypeRouter,URLRouterapplication = ProtocolTypeRouter({'websocket':URLRouter([# 路由与视图函数对应关系])
})

3.还需要在配置文件中配置以下参数

ASGI_APPLICATION = 'demo.routing.application'
# demo 项目文件夹名称

3.启动带有Channels提供的ASGI的Django项目

注意配置完成后，django就会即支持http协议也支持websocket协议

4.创建Websocket服务

1.创建一个新的应用chats

python manage.py startapp chats

2.在settings.py中注册chats

1 INSTALLED_APPS = [
2     'chats',
3     'channels'
4 ]

3.在chats应用中新建文件chatService.py

from channels.generic.websocket import WebsocketConsumerclass ChatService(WebsocketConsumer):# 当Websocket创建连接时def connect(self):pass# 当Websocket接收到消息时def receive(self, text_data=None, bytes_data=None):pass# 当Websocket发生断开连接时def disconnect(self, code):pass

5.为Websocket处理对象增加路由

1.在chats应用中,新建urls.py

1 from django.urls import path
2 from chats.chatService import ChatService
3 websocket_url = [
4     path("ws/",ChatService)
5 ]

2.回到项目routing.py文件中增加ASGI非HTTP请求处理

1 from channels.routing import ProtocolTypeRouter,URLRouter
2 from chats.urls import websocket_url
3 
4 application = ProtocolTypeRouter({
5     "websocket":URLRouter(
6         websocket_url
7     )
8 })

websocket客户端：

基于vue的websocket客户端

1 <template>2     <div>3         <input type="text" v-model="message">4         <p><input type="button" @click="send" value="发送"></p>5         <p><input type="button" @click="close_socket" value="关闭"></p>6     </div>7 </template>8 9 
10 <script>
11 export default {
12     name:'websocket1',
13     data() {
14         return {
15             message:'',
16             testsocket:''
17         }
18     },
19     methods:{
20         send(){
21            
22         //    send  发送信息
23         //    close 关闭连接
24 
25             this.testsocket.send(this.message)
26             this.testsocket.onmessage = (res) => {
27                 console.log("WS的返回结果",res.data);         
28             }
29 
30         },
31         close_socket(){
32             this.testsocket.close()
33         }
34 
35     },
36     mounted(){
37         this.testsocket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8000/ws/") 
38 
39 
40         // onopen     定义打开时的函数
41         // onclose    定义关闭时的函数
42         // onmessage  定义接收数据时候的函数
43         // this.testsocket.onopen = function(){
44         //     console.log("开始连接socket")
45         // },
46         // this.testsocket.onclose = function(){
47         //     console.log("socket连接已经关闭")
48         // }
49     }
50 }
51 </script>

广播消息：

客户端保持不变，同时打开多个客户端

服务端存储每个链接的对象

socket_list = []
class ChatService(WebsocketConsumer):# 当Websocket创建连接时def connect(self):self.accept() # 保持状态socket_list.append(self)# 当Websocket接收到消息时def receive(self, text_data=None, bytes_data=None):print(text_data)  # 打印收到的数据for ws in socket_list:  # 遍历所有的WebsocketConsumer对象ws.send(text_data)  # 对每一个WebsocketConsumer对象发送数据

点对点消息：

客户端将用户名拼接到url，并在发送的消息里指明要发送的对象

t() # 保持状态
socket_list.append(self)

# 当Websocket接收到消息时
def receive(self, text_data=None, bytes_data=None):print(text_data)  # 打印收到的数据for ws in socket_list:  # 遍历所有的WebsocketConsumer对象ws.send(text_data)  # 对每一个WebsocketConsumer对象发送数据

#### 点对点消息：客户端将用户名拼接到url，并在发送的消息里指明要发送的对象服务端存储用户名以及websocketConsumer，然后给对应的用户发送信息