websocket

网易聊天室?

web微信?

直播?

假如你工作以后,你的老板让你来开发一个内部的微信程序,你需要怎么办?我们先来分析一下里面的技术难点

消息的实时性?
实现群聊

现在有这样一个需求,老板给到你了,关乎你是否能转正?你要怎么做?

我们先说消息的实时性,按照我们目前的想法是我需要用http协议来做,那么http协议怎么来做那?

是不是要一直去访问我们的服务器,问服务器有没有人给我发消息,有没有人给我发消息?那么大家认为我多长时间去访问一次服务比较合适那? 1分钟1次?1分钟60次?那这样是不是有点问题那?咱们都知道http发起一次请求就需要三次握手,四次断开,那么这样是不是对我服务器资源是严重的浪费啊?对我本地的资源是不是也是严重的浪费啊?这种方式咱们是不是一直去服务器问啊?问有没有我的信息?有我就显示?这种方式咱们一般称为轮询

http协议:

一次请求一次相应断开

无状态的 - 你曾经来过 session or cookie

在断开的情况下如果有数据只能等下次再访问的时候返回

那么我们先来总结一下,轮询优缺点

轮询 02年之前使用的都是这种技术

每分钟访问60次服务器

优点:消息就基本实时

缺点:双资源浪费

长轮询 2000-现在一直在使用

客户端发送一个请求- 服务器接受请求-不返回- 阻塞等待客户端-如果有消息了-返回给客户端

然后客户端立即请求服务器

优点:节省了部分资源,数据实时性略差

缺点:断开连接次数过多

那有没有一种方法是:我的服务器知道我的客户端在哪?有客户端的消息的时候我就把数据发给客户端

websocket是一种基于tcp的新网络协议,它实现了浏览器和服务器之间的双全工通信,允许服务端直接向客户端发送数据

websocket 是一个长连接

现在咱们的前端已经支持websocket协议了,可以直接使用websocket

简单应用

<body>
    <!-- 输入内容-->
    <input type="text" id="input">
    <!-- 提交数据-->
    <button> 提交数据</button>
    <!-- 显示内容-->
    <div>
        <div ></div>
    </div>

<script>
    var input=document.getElementById('input');
    var button=document.querySelector('button');
    var message=document.querySelector('div');
    //websocket在浏览器端如何使用
    //现在html已经提供了websocket,我们可以直接使用
    var socket= new WebSocket('ws://echo.websocket.org');
    socket.onopen=function () {
        message.innerHTML='连接成功了'
    };
    //socket.addEventListener('open',function (data) {
     //    message.innerHTML='连接成功了'
    //});
    //点击事件
    button.onclick=function () {
        request=input.value;
        socket.send(request)
    }
    //获取返回数据
    socket.onmessage=function (data) {
        message.innerHTML=data.data
    };
    socket.onclose=function (data) {
        message.innerHTML=data.data
    }

</script>

</body>

优化前端代码

 button.onclick=function () {
        request=input.value;
        socket.send(request);
        input.value=''
    }
    //获取返回数据
    socket.onmessage = function (data) {
        var dv=document.createElement('div');
        dv.innerHTML=data.data;
        message.appendChild(dv)

    };

websocket 事件

事件	事件处理函数	描述
open	socket.onopen	连接建立是触发
message	socket.onmessage	客户端收到服务端数据是触发
error	socket.error	通信发生错误时触发
close	socket.close	连接关闭时触发

websocket方法

方法	描述
socket.send()	使用连接发送数据
socket.close()	关闭连接

websocke treadyState值的状态

值	描述
0 (`CONNECTING`)	正在链接中
1 (`OPEN`)	已经链接并且可以通讯
2 (`CLOSING`)	连接正在关闭
3 (`CLOSED`)	连接已关闭或者没有链接成功

自建websocket服务端

准备前端页面

<!-- chat/templates/chat/index.html -->
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="utf-8"/>
    <title>Chat Rooms</title>
</head>
<body>
    What chat room would you like to enter?<br/>
    <input id="room-name-input" type="text" size="100"/><br/>
    <input id="room-name-submit" type="button" value="Enter"/>

    <script>
        document.querySelector('#room-name-input').focus();
        document.querySelector('#room-name-input').onkeyup = function(e) {
            if (e.keyCode === 13) {  // enter, return
                document.querySelector('#room-name-submit').click();
            }
        };

        document.querySelector('#room-name-submit').onclick = function(e) {
            var roomName = document.querySelector('#room-name-input').value;
            window.location.pathname = '/web/' + roomName + '/';
        };
    </script>
</body>
</html>

编辑django的views，使其返回数据

# chat/views.py
from django.shortcuts import render

def index(request):
    return render(request, 'chat/index.html', {})

修改url

from django.conf.urls import url
from .views import *

urlpatterns = [
    url(r'^$', index, name='index'),
    ]

跟settings同级目录下创建routing.py 文件

# mysite/routing.py
from channels.routing import ProtocolTypeRouter

application = ProtocolTypeRouter({
    # (http->django views is added by default)
})

编辑settings文件,将channels添加到installed_apps里面

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

并添加channel的配置信息

ASGI_APPLICATION = 'mysite.routing.application'

准备聊天室的页面

<!-- chat/templates/chat/room.html -->
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="utf-8"/>
    <title>Chat Room</title>
</head>
<body>
    <textarea id="chat-log" cols="100" rows="20"></textarea><br/>
    <input id="chat-message-input" type="text" size="100"/><br/>
    <input id="chat-message-submit" type="button" value="Send"/>
</body>
<script>
    var roomName = {{ room_name_json|safe }};

    var chatSocket = new WebSocket(
        'ws://' + window.location.host +
        '/ws/chat/' + roomName + '/');

    chatSocket.onmessage = function(e) {
        var data = JSON.parse(e.data);
        var message = data['message'];
        document.querySelector('#chat-log').value += (message + '\n');
    };

    chatSocket.onclose = function(e) {
        console.error('Chat socket closed unexpectedly');
    };

    document.querySelector('#chat-message-input').focus();
    document.querySelector('#chat-message-input').onkeyup = function(e) {
        if (e.keyCode === 13) {  // enter, return
            document.querySelector('#chat-message-submit').click();
        }
    };

    document.querySelector('#chat-message-submit').onclick = function(e) {
        var messageInputDom = document.querySelector('#chat-message-input');
        var message = messageInputDom.value;
        chatSocket.send(JSON.stringify({
            'message': message
        }));

        messageInputDom.value = '';
    };
</script>
</html>

准备views文件，使其返回页面

def room(request, room_name):
    return render(request, 'chat/room.html', {
        'room_name_json':json.dumps(room_name)
    })

修改url

from django.conf.urls import url

from . import views

urlpatterns = [
    url(r'^$', views.index, name='index'),
    url(r'^(?P<room_name>[^/]+)/$', views.room, name='room'),
]

实现简单的发送返回

from channels.generic.websocket import WebsocketConsumer
import json

class ChatConsumer(WebsocketConsumer):
    def connect(self):
        self.accept()

    def disconnect(self, close_code):
        pass

    def receive(self, text_data):
        text_data_json = json.loads(text_data)
        message = text_data_json['message']

        self.send(text_data=json.dumps({
            'message': message
        }))

创建ws的路由

# chat/routing.py
from django.conf.urls import url

from . import consumers

websocket_urlpatterns = [
    url(r'^ws/chat/(?P<room_name>[^/]+)/$', consumers.ChatConsumer),
]

修改application的信息

# mysite/routing.py
from channels.auth import AuthMiddlewareStack
from channels.routing import ProtocolTypeRouter, URLRouter
import chat.routing

application = ProtocolTypeRouter({
    # (http->django views is added by default)
    'websocket': AuthMiddlewareStack(
        URLRouter(
            chat.routing.websocket_urlpatterns
        )
    ),
})

执行数据库的迁移命令

python manage.py migrate

要实现群聊功能，还需要准备redis

docker run -p 6379:6379 -d redis:2.8
pip3 install channels_redis

将redis添加到settings的配置文件中

# mysite/settings.py
# Channels
ASGI_APPLICATION = 'mysite.routing.application'
CHANNEL_LAYERS = {
    'default': {
        'BACKEND': 'channels_redis.core.RedisChannelLayer',
        'CONFIG': {
            "hosts": [('127.0.0.1', 6379)],
        },
    },
}

修改consumer.py文件

from asgiref.sync import async_to_sync
from channels.generic.websocket import WebsocketConsumer
import json

class ChatConsumer(WebsocketConsumer):
    def connect(self):
        self.room_name = self.scope['url_route']['kwargs']['room_name']
        self.room_group_name = 'chat_%s' % self.room_name

        # Join room group
        async_to_sync(self.channel_layer.group_add)(
            self.room_group_name,
            self.channel_name
        )

        self.accept()

    def disconnect(self, close_code):
        # Leave room group
        async_to_sync(self.channel_layer.group_discard)(
            self.room_group_name,
            self.channel_name
        )

    # Receive message from WebSocket
    def receive(self, text_data):
        text_data_json = json.loads(text_data)
        message = text_data_json['message']

        # Send message to room group
        async_to_sync(self.channel_layer.group_send)(
            self.room_group_name,
            {
                'type': 'chat_message',
                'message': message
            }
        )

    # Receive message from room group
    def chat_message(self, event):
        message = event['message']

        # Send message to WebSocket
        self.send(text_data=json.dumps({
            'message': message
        }))

基于django channel 实现websocket的聊天室