websocket应用
手动实现的websocket
你所见过的websocket
你一定见过在网站中，有一个游客聊天的聊天框，比如人人影视。这个聊天框是如何实现即时通讯的呢，就是用到了websocket
你可以打开浏览器的network，会看到有个ws://xxxxx，这就代表了是websocket做的
那么什么是websocket？
websocket就是一套协议。
看名字，虽然有个websocket，但他和http协议一样，也要走socket。
不同的是：http是短连接，处理完一个请求就断开；
websocket是连上就不断开，一直不断开，属于双工通道，服务端可以主动给客户端推送消息，客户端也可以主动给服务端推送消息
当某一个客户端发送一条消息，服务端接收以后，再推送给所有的客户端，所以才会呈现出所有人都在即时通讯的效果
服务端当然就是我们写的程序了，那客户端是浏览器，所以还需要浏览器支持才行。不要以为浏览器是都支持的，如果所有人都用chrome，前端开发工程师估计就没什么工作了。还有，如果所有的浏览器都支持，腾讯的webQQ，web微信，也不会使用长轮询来做这个事了。
来看一下具体的代码实现
import socketimport base64import hashlibdef get_headers(data): """ 将请求头格式化成字典 :param data: :return: """ header_dict = {} data = str(data, encoding='utf-8') for i in data.split('\r\n'): print(i) header, body = data.split('\r\n\r\n', 1) header_list = header.split('\r\n') for i in range(0, len(header_list)): if i == 0: if len(header_list[i].split(' ')) == 3: header_dict['method'], header_dict['url'], header_dict['protocol'] = header_list[i].split(' ') else: k, v = header_list[i].split(':', 1) header_dict[k] = v.strip() return header_dictsock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)sock.bind(('127.0.0.1', 8002))sock.listen(5)conn, address = sock.accept()data = conn.recv(1024)headers = get_headers(data) # 提取请求头信息# 对请求头中的sec-websocket-key进行加密response_tpl = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \ "Upgrade:websocket\r\n" \ "Connection: Upgrade\r\n" \ "Sec-WebSocket-Accept: %s\r\n" \ "WebSocket-Location: ws://%s%s\r\n\r\n"magic_string = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11' #固定的，魔法字符串就是这个字符串value = headers['Sec-WebSocket-Key'] + magic_stringac = base64.b64encode(hashlib.sha1(value.encode('utf-8')).digest()) #把返回消息加密response_str = response_tpl % (ac.decode('utf-8'), headers['Host'], headers['url'])# 响应【握手】信息conn.send(bytes(response_str, encoding='utf-8'))info = conn.recv(8096)#下面是对浏览器发来的消息解密的过程payload_len = info[1] & 127if payload_len == 126: extend_payload_len = info[2:4] mask = info[4:8] decoded = info[8:] # 数据elif payload_len == 127: extend_payload_len = info[2:10] mask = info[10:14] decoded = info[14:]else: extend_payload_len = None mask = info[2:6] decoded = info[6:]bytes_list = bytearray()for i in range(len(decoded)): #上面解密的最终结果，就是拿到这个decode,就是浏览器发来的真实的数据（加密的） chunk = decoded[i] ^ mask[i % 4] #按位异或 bytes_list.append(chunk)body = str(bytes_list, encoding='utf-8')print(body)客户端向服务端发送的请求里，有Sec-WebSocket-Key这样一个key，服务端回消息的时候，就要拿到这个key,加密后再发给浏览器，浏览器会判断自己加密后的值，与浏览器处理的是否一致，一致才能连接。加密的方式，用到一个magic_string，其实就是一段固定的字符串258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11，加密后打包发给浏览器，浏览器验证通过后就可以通讯了，再来看看客户端：
客户端就直接用浏览器运行这个html文件就行
<!DOCTYPE html><html lang="en"><head> <meta charset="UTF-8"> <title>Title</title> <link rel="stylesheet" href="dist/css/bootstrap.css"></head><body> <div> <input type="text" id="txt"/> <input type="button" id="btn" value="提交" onclick="sendMsg();"/> <input type="button" id="close" value="关闭连接" onclick="closeConn();"/> </div> <div id="content"></div> <script type="text/javascript"> var socket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8002"); socket.onopen = function () { /* 与服务器端连接成功后，自动执行 */ var newTag = document.createElement('div'); newTag.innerHTML = "【连接成功】"; document.getElementById('content').appendChild(newTag); }; socket.onmessage = function (event) { /* 服务器端向客户端发送数据时，自动执行 */ var response = event.data; var newTag = document.createElement('div'); newTag.innerHTML = response; document.getElementById('content').appendChild(newTag); }; socket.onclose = function (event) { /* 服务器端主动断开连接时，自动执行 */ var newTag = document.createElement('div'); newTag.innerHTML = "【关闭连接】"; document.getElementById('content').appendChild(newTag); }; function sendMsg() { var txt = document.getElementById('txt'); socket.send(txt.value); txt.value = ""; } function closeConn() { socket.close(); var newTag = document.createElement('div'); newTag.innerHTML = "【关闭连接】"; document.getElementById('content').appendChild(newTag); } </script><script></script></body></html>这里面有三个方法：
- 连接上后，onopen会自动执行
- 发消息时，onmessage自动执行
- 断开连接，onclose自动执行
客户端发送给服务端的数据，还有一层加密，必须通过解密才能拿到正确的消息
payload_len = info[1] & 127if payload_len == 126: extend_payload_len = info[2:4] mask = info[4:8] decoded = info[8:] # 数据elif payload_len == 127: extend_payload_len = info[2:10] mask = info[10:14] decoded = info[14:]else: extend_payload_len = None mask = info[2:6] decoded = info[6:]bytes_list = bytearray()for i in range(len(decoded)): #上面解密的最终结果，就是拿到这个decode,就是浏览器发来的真实的数据（加密的） chunk = decoded[i] ^ mask[i % 4] #按位异或 bytes_list.append(chunk)body = str(bytes_list, encoding='utf-8')这段就是解密的过程，用到位运算
Django默认是不支持websocket的，虽然有个第三方的channels插件
但是tornado默认就支持
tornado实现websocket
如果用tornado，客户端不能直接用浏览器运行了，而应该是运行tornado的一个模板文件
服务端代码：
#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-import uuidimport jsonimport tornado.ioloopimport tornado.webimport tornado.websocketclass IndexHandler(tornado.web.RequestHandler): def get(self): self.render('index.html')class ChatHandler(tornado.websocket.WebSocketHandler): # 用户存储当前聊天室用户 waiters = set() # 用于存储历时消息 messages = [] def open(self): """ 客户端连接成功时，自动执行 :return: """ ChatHandler.waiters.add(self) uid = str(uuid.uuid4()) self.write_message(uid) # 下面这段代码是给新加入的用户，显示历史信息的 for msg in ChatHandler.messages: # {'uid':'xxx','message':asdfasd} content = self.render_string('message.html', **msg) self.write_message(content) def on_message(self, message): """ 客户端连发送消息时，自动执行 :param message: :return: """ msg = json.loads(message) ChatHandler.messages.append(msg) for client in ChatHandler.waiters: content = client.render_string('message.html', **msg) client.write_message(content) def on_close(self): """ 客户端关闭连接时，，自动执行 :return: """ ChatHandler.waiters.remove(self)def run(): settings = { 'template_path': 'templates', # 配置模板文件 'static_path': 'static', # 配置静态文件路径 } application = tornado.web.Application([ # 配置路由 (r"/", IndexHandler), (r"/chat", ChatHandler), ], **settings) application.listen(8009) tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()if __name__ == "__main__": run()模板文件（客户端代码）：
<!DOCTYPE html><html lang="en"><head> <meta charset="UTF-8"> <title>Python聊天室</title></head><body> <div> <input type="text" id="txt"/> <input type="button" id="btn" value="提交" onclick="sendMsg();"/> <input type="button" id="close" value="关闭连接" onclick="closeConn();"/> </div> <div id="container" style="border: 1px solid #dddddd;margin: 20px;min-height: 500px;"> </div> <script src="/static/jquery-3.2.1.js"></script> <script type="text/javascript"> $(function () { wsUpdater.start(); }); var wsUpdater = { socket: null, uid: null, start: function() { var url = "ws://192.168.16.200:8009/chat"; wsUpdater.socket = new WebSocket(url); wsUpdater.socket.onmessage = function(event) { if(wsUpdater.uid){ wsUpdater.showMessage(event.data); }else{ wsUpdater.uid = event.data; } } }, showMessage: function(content) { $('#container').append(content); } }; function sendMsg() { var msg = { uid: wsUpdater.uid, message: $("#txt").val() }; wsUpdater.socket.send(JSON.stringify(msg)); }</script></body></html>原理都一样，但是用tornado实现起来，就清爽多了。
ps:再说一下腾讯的长轮询，如果你登录webQQ，或者web微信，你可以在network里面找到 pending的字样，这就是表示是使用的长轮询。
长轮询与轮询的区别就是：
轮询是过来以后看到没消息就立马去走了，但是长轮询不会立马走，而是在这等30秒（约定的时间）之后，如果一直没有消息，才返回，下一次来在等30秒，直到有消息了，这样有个缺点就是，拿到的消息并不是即时的。那腾讯这么大的公司，为什么不用性能更好的websocket呢？原因就是他是个大公司，必须要考虑兼容性，必须要保证所有的浏览器都能使用才行。
你可以从这里拿到完整 的示例代码
https://github.com/zEllis/websocket_demo
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