WebSocket with Flask


轉自:https://blog.shonenada.com/post/websocket-with-flask/

WebSocket with Flask

HTML5 以前,HTML 還不支持 WebSocket ,當時如果要進行實時的內容更新,要么使用 Ajax輪詢(Polling)或者使用 Comet 技術。

Non-Websocket

Ajax 輪詢

在 2005 年, Jesse James Garrett 提出 Ajax (Asynchronous JavaScript and XML, 異步 Javascript 和 XML)。具體請看Ajax: A New Approach to Web Applications 。並且從那時開始流行使用 Ajax 進行異步處理客戶端請求。【關於異步處理請求的歷史,可以看 http://en.wikipedia.org/wiki/Ajax_(programming) 中相關的介紹】。 XMLHttpRequest 在后台對服務器發起 request ,當收到 response 的時候,進行 DOM 操作,從而達到部分更新頁面內容的目的(而不需要整個頁面刷新)。

Ajax 輪詢 可以做到接近實時的更新內容,但是因為是由客戶端發起請求,即服務器處於被動的狀態,這種“實時”存在缺陷: (1) 偽實時。服務器有更新的時候,只有客戶端發起請求,服務器才能將更新返回到客戶端。 (2) 數據更新量少的時候,容易造成浪費帶寬、流量。 (3) 請求頻率難以把握。太快會對服務器造成過大的壓力,而太慢又不夠“實時”,權衡頻率需要考慮的因素很多。

Comet 技術

Comet 是指不需要客戶端瀏覽器安裝任何插件,僅靠瀏覽器和服務器之間的長 HTTP 連接實現服務器向客戶端通信(服務器推)的技術。 Comet 有兩種方式: Ajax長輪詢 和 iframe with htmlfile stream

iframe with htmlfile streaming

這種技術,暫時沒使用過。基本原理是使用 iframe 標簽在 html 中插入一個隱藏的幀,向服務器建立長連接,服務器不斷地向 iframe 輸入數據。

Ajax 長輪詢

Ajax 長輪詢本質上也是 Ajax 輪詢,不同的是,在服務器端做了些修改。當服務器沒有更新的時候,服務器將請求阻塞,直到 有更新 或 連接超時。當請求結束之后再進行第二次的請求。

這種方式基本上可以避開 Ajax 輪詢的缺陷。 Tornado 框架中的 Asynchronous 功能就是通過阻塞請求實現異步更新。 通過 Tornado 框架提供的 Asynchronous 功能可以實現實時數據傳遞。歡迎參考我在學習使用 tornado 異步功能時實現的兩段應用:

  1. https://github.com/shonenada/chat-in-command-line
  2. https://github.com/shonenada/guess-number // 這程序功能不完善,但實現了異步的功能。

WebSocket

WebSocket 是 HTML5 的新功能,它是一種 TCP 協議。當客戶端和服務器完成握手,建立連接之后,ws 就如普通 socket 一樣,在兩者之間進行通信。

理解了基本通信原理,就可以進行編程了。

前面已說,WS 是一種 TCP 協議,所以是語言無關的,用任何語言都可以實現服務器端的編程。我選擇了 Python,使用 _flask: http://flask.pocoo.org/ 作為框架,以 _Gevent: http://www.gevent.org/ 和 _gevent-websocket:https://pypi.python.org/pypi/gevent-websocket/ 做 HttpServer。

實時更新基本的實現思路:

  1. 客戶端發起 ws 連接請求
  2. 服務器響應,並且把 ws 加入到 observer 數組中。
  3. 當某一 ws 向服務器發送信息時,服務器遍歷 observers 數組向每一個元素發送信息。
  4. ws 斷開連接時,從 observer 中剔除。

具體實現代碼:

# manage.py
from geventwebsocket.handler import WebSocketHandler from gevent.pywsgi import WSGIServer from flask import Flask, request, render_template, abort import message msgsrv = message.MessageServer() app = Flask(__name__) @app.route('/') def index(): return render_template('message.html') @app.route('/message/') def message(): if request.environ.get('wsgi.websocket'): ws = request.environ['wsgi.websocket'] msgsrv.observers.append(ws) while True: if ws.socket: message = ws.receive() if message: msgsrv.add_message("%s" % message) else: abort(404) return "Connected!" if __name__ == '__main__': http_server = WSGIServer(('', 5000), app, handler_class=WebSocketHandler) http_server.serve_forever() 
# message.py
from geventwebsocket import WebSocketError class MessageServer(object): def __init__(self): self.observers = [] def add_message(self, msg): for ws in self.observers: try: ws.send(msg) except WebSocketError: self.observers.pop(self.observers.index(ws)) print ws, 'is closed' continue 
<!-- templates/message.html --> <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd"> <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"> <head> <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" /> <meta http-equiv="Content-Language" content="zh-CN"/> <title>實時消息</title> <link rel="stylesheet" href="http://getbootstrap.com/2.3.2/assets/css/bootstrap.css"> <script type="text/javascript" src="http://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/1.10.2/jquery.min.js"></script> <script type="text/javascript" charset="utf-8"> $(document).ready(function(){ $('form').submit(function(event){ ws.send($(this).serialize()); return false; }); if ("WebSocket" in window) { ws = new WebSocket("ws://" + document.domain + ":5000/message/"); ws.onmessage = function (msg) { console.log(msg.data); }; } else { alert("WebSocket not supported"); } window.onbeforeunload = function() { ws.onclose = function () { console.log('unlodad') }; ws.close() }; }); </script> </head> <body> <div class="header container"> <h1>實時消息</h1> <ul class="tabs"> <li class="active"> <a href="/">DEMO</a> </li> </ul> </div> <div class="container"> Pls check your Chrome console. <form class="row" id="message_form"> <div class="span10"> <div class="clearfix"> <label for="chat_content">消息</label> <div class="input"> <textarea id="chat_content" name="content" class="xlarge" rows="6"></textarea> </div> </div> <div class="well align-center"> <input type="submit" class="btn primary" value="發布"> &nbsp; <input type="reset" class="btn" value="清空"> </div> </div> </form> </div> <div class="footer container"> <p> &copy; Copyright by shonenada </p> </div> </body> </html> 

~接下來可以實現 HTML5 的桌面直播了。



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