WebSocket是一种广泛使用的互联网通信协议，可以在不同的浏览器和服务器之间进行实时的双向通信。WebSocket不需要通过HTTP请求来建立连接，它与HTTP的关系类似于TCP与IP的关系。在实际应用过程中，WebSocket通常被用来建立一个实时、低延迟、高吞吐量的数据传输管道。
在Python中，我们可以使用Tornado、Twisted、autobahn等框架来实现WebSocket通信。下面，我们以Tornado为例，详细介绍如何使用Python实现WebSocket数据爬取。
一、准备工作
在开始之前，我们需要先安装Tornado和websocket-client两个Python模块。您可以使用以下命令进行安装：
! pip install tornado
! pip install websocket-client
同时，我们还需要一个WebSocket服务器地址。本文以"ws://echo.websocket.org"作为WebSocket服务器地址用于示例介绍。
二、示例代码
下面，我们来看一个使用Tornado实现WebSocket数据爬取的示例代码。
# 导入必要的Python模块
import tornado.ioloop
import tornado.web
import tornado.websocket
import websocket
# 定义WebSocket客户端回调函数
def on_message(ws, message):
print(message)
def on_error(ws, error):
print(error)
def on_close(ws):
print("### closed ###")
# 定义Tornado请求处理类
class WebSocketHandler(tornado.websocket.WebSocketHandler):
def open(self):
print("WebSocket opened")
# 创建WebSocket客户端
self.client = websocket.WebSocketApp("ws://echo.websocket.org",
on_message = on_message,
on_error = on_error,
on_close = on_close)
# 启动WebSocket客户端
self.client.run_forever()
def on_message(self, message):
# 向WebSocket服务端发送数据
self.client.send(message)
def on_close(self):
# 关闭WebSocket客户端
self.client.close()
print("WebSocket closed")
# 定义Tornado应用
def make_app():
return tornado.web.Application([
(r"/websocket", WebSocketHandler),
])
# 启动Tornado服务
if __name__ == "__main__":
app = make_app()
app.listen(8888)
tornado.ioloop.IOLoop.current().start()
三、示例代码解释
上述示例代码分为三部分：WebSocket客户端回调函数、Tornado请求处理类、Tornado应用。
1.WebSocket客户端回调函数
视具体需求，WebSocket客户端回调函数可以自定义。在上述示例代码中，我们定义了三个WebSocket客户端回调函数：on_message、on_error、on_close。
- on_message：当WebSocket客户端接收到信息时调用该函数。
- on_error：当WebSocket客户端发生错误时调用该函数。
- on_close：当WebSocket客户端关闭连接时调用该函数。
其中，on_message函数将接收到的信息打印出来，on_error和on_close函数将分别打印出WebSocket客户端发生错误和关闭连接的提示信息。
2.Tornado请求处理类
在上述示例代码中，我们定义了一个Tornado请求处理类WebSocketHandler，用于处理客户端的WebSocket请求。
在WebSocketHandler内部，我们定义了open、on_message和on_close三个函数。
- open函数：当WebSocket客户端与服务端建立连接时，调用该函数。在该函数内，我们创建了WebSocket客户端client，并指定了服务端的WebSocket地址，以及错误、消息和关闭的回调函数。然后，启动WebSocket客户端client。
- on_message函数：该函数用于处理WebSocket客户端发送的消息。具体地，我们通过调用self.client.send(message)方法将接收到的消息发送给WebSocket服务端。
- on_close函数：当WebSocket客户端与服务端断开连接时，调用该函数。在该函数中，我们关闭WebSocket客户端client，并打印出关闭提示信息。
需要注意的是，我们在open函数中通过调用self.client.run_forever()来启动WebSocket客户端client，而不是使用Tornado内部循环机制（如tornado.ioloop.IOLoop.current().start()）。这样做的原因是Tornado内部循环机制与WebSocket客户端的循环机制不同，如果融合在一起使用，可能会导致程序无法正常运行。
3.Tornado应用
在make_app函数中，我们将WebSocketHandler类映射到路径“/websocket”上。
在main函数中，我们将make_app返回的实例调用listen方法，将Tornado服务监听在8888端口上。然后，通过调用tornado.ioloop.IOLoop.current().start()来启动Tornado服务循环。
四、运行示例
在完成上述代码之后，我们就可以运行示例代码来实现WebSocket数据爬取了。
在命令行中，运行以下命令：
python websocket_crawler.py
然后，在浏览器中打开"https://www.websocket.org/echo.html"，在该网页的WebSocket测试框中输入任意消息，点击“Send”按钮。在命令行中我们可以看到，WebSocket服务端将接收到该消息，并将其打印出来。
五、总结
在本文中，我们介绍了如何使用Python和Tornado框架实现WebSocket数据爬取。通过示例代码的详细解释，我们可以了解到：
- 如何使用websocket-client模块创建WebSocket客户端。
- 如何创建Tornado请求处理类，处理客户端的WebSocket请求。
- 如何启动Tornado服务并将请求处理类映射到相应的路径。
- 注意事项：WebSocket客户端与Tornado内部循环机制不能共存。