flask之gevent-websocket的IO多路复用长连接通信
本节目录：
（一）笔记总结；
（二）gevent-websocket+flask+javascript实现WS即时通信
(1)无昵称群聊
(2)有昵称群聊
(3)私聊
三种通信模型简述：
(1)轮询：
客户端周期性不间断高频率的给服务器发送请求：
客户端请求--服务器响应--断开连接，请求次数QPS比较频繁，对客户端和服务器的配置要求比较高
(2)长轮询：
客户端周期性不间断的给服务器发送请求：
客户端与服务器建立的连接会保持一定时间，因此请求相对不会特别频繁
(3)长连接：
客户端与服务端建立连接后，如果不是特殊原因（客户端主动断开，服务器故障）连接会一直保持
同时通过多线程进行IO多路复用技术解决并发问题
flask中基于gevent-websocket的IO多路复用技术进行长连接通信：
（1）基于gevent-websocket的IO多路复用长连接通信，需要导入一下模块：
#pip install gevent-websocket导入IO多路复用模块
from geventwebsocket.handler import WebSocketHandler #提供WS（websocket）协议处理
from geventwebsocket.server import WSGIServer #websocket服务承载
#WSGIServer导入的就是gevent.pywsgi中的类
# from gevent.pywsgi import WSGIServer
from geventwebsocket.websocket import WebSocket #websocket语法提示
（2）路由视图函数中的处理必须通过request.environ.get('wsgi.websocket')获取与客户端的ws连接client_socket：
#websocket协议通信如下（http请求正常处理即可）
@app.route()
def func():
client_socket=request.environ.get('wsgi.websocket')
while 1:
client_socket.recive()
...
client_socket.send(str)
...
（3）flask项目启动如下：
WSGIServer默认处理的是http请求，路由视图中可以正常使用http，
但是在使用ws协议时务必在视图函数通过request.environ.get('wsgi.websocket')获取与客户端的ws连接client_socket，
通过连接client_socket进行client_socket.recive()/client_socket.send()通信,这连个方法会对字符串自动进行编解码）
http_server=WSGIServer(('192.168.16.14',8888),application=app,handler_class=WebSocketHandler。
http_server.serve_forever()
（4）前端页面使用js进行WS(websocket)请求：
浏览器提供了websocket客户端，直接new创建websocket连接ws，
（ws状态码0表示已创建未连接，1表示已连接保持中，2表示客户端主动断开连接，3表示服务端断开连接），
通过ws.onmessage=function (MessageEvent){}监听执行回调函数获取信息MessageEvent.data，
通过ws.send()发送信息。
<script>
var ws = new WebSocket('ws://192.168.16.14:8888/websocket');
ws.onmessage = function (MessageEvent) {
console.log(MessageEvent);
console.log(MessageEvent.data);
}; function send() {
var msg = document.getElementById('msg').value;
ws.send(msg);
}
</script>
http请求协议和websocket请求协议的请求原数据request.environ和请求头部信息request.headers比较：
http-environ:
{
'GATEWAY_INTERFACE': 'CGI/1.1', 'SERVER_SOFTWARE': 'gevent/1.4 Python/3.6',
'SCRIPT_NAME': '', 'wsgi.version': (1, 0),
'wsgi.multithread': False, 'wsgi.multiprocess': False,
'wsgi.run_once': False, 'wsgi.url_scheme': 'http',
'wsgi.errors': <_io.TextIOWrapper name='<stderr>' mode='w' encoding='UTF-8'>,
'SERVER_NAME': 'PC-Yang', 'SERVER_PORT': '', 'REQUEST_METHOD': 'GET',
'PATH_INFO': '/websocket', 'QUERY_STRING': '', 'SERVER_PROTOCOL': 'HTTP/1.1',
'REMOTE_ADDR': '192.168.16.14', 'REMOTE_PORT': '', 'HTTP_HOST': '192.168.16.14:8888',
'HTTP_CONNECTION': 'keep-alive', 'HTTP_PRAGMA': 'no-cache', 'HTTP_CACHE_CONTROL': 'no-cache',
'HTTP_UPGRADE_INSECURE_REQUESTS': '',
'HTTP_USER_AGENT': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/75.0.3770.100 Safari/537.36',
'HTTP_ACCEPT': 'text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3',
'HTTP_ACCEPT_ENCODING': 'gzip, deflate', 'HTTP_ACCEPT_LANGUAGE': 'zh-CN,zh;q=0.9',
'wsgi.input': <gevent.pywsgi.Input object at 0x03A9DC00>,
'wsgi.input_terminated': True, 'werkzeug.request': <Request 'http://192.168.16.14:8888/websocket' [GET]>
}
http-environ
http-headers：
'''
Host: 192.168.16.14:8888
Connection: keep-alive
Pragma: no-cache
Cache-Control: no-cache
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/75.0.3770.100 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
'''
http-headers
websocket-environ: 'wsgi.websocket': <geventwebsocket.websocket.WebSocket object at 0x03A9DC00>,websocket连接
'''
{
'GATEWAY_INTERFACE': 'CGI/1.1', 'SERVER_SOFTWARE': 'gevent/1.4 Python/3.6',
'SCRIPT_NAME': '', 'wsgi.version': (1, 0), 'wsgi.multithread': False,
'wsgi.multiprocess': False, 'wsgi.run_once': False, 'wsgi.url_scheme': 'http',
'wsgi.errors': <_io.TextIOWrapper name='<stderr>' mode='w' encoding='UTF-8'>,
'SERVER_NAME': 'PC-Yang', 'SERVER_PORT': '8888', 'REQUEST_METHOD': 'GET',
'PATH_INFO': '/websocket', 'QUERY_STRING': '', 'SERVER_PROTOCOL': 'HTTP/1.1',
'REMOTE_ADDR': '192.168.16.14', 'REMOTE_PORT': '61591', 'HTTP_HOST': '192.168.16.14:8888',
'HTTP_CONNECTION': 'Upgrade', 'HTTP_PRAGMA': 'no-cache', 'HTTP_CACHE_CONTROL': 'no-cache',
'HTTP_USER_AGENT': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/75.0.3770.100 Safari/537.36',
'HTTP_UPGRADE': 'websocket', 'HTTP_ORIGIN': 'http://192.168.16.14:8888', 'HTTP_SEC_WEBSOCKET_VERSION': '13',
'HTTP_ACCEPT_ENCODING': 'gzip, deflate', 'HTTP_ACCEPT_LANGUAGE': 'zh-CN,zh;q=0.9',
'HTTP_SEC_WEBSOCKET_KEY': 'Oyfq0MCEBnsypKstjjRvYg==',
'HTTP_SEC_WEBSOCKET_EXTENSIONS': 'permessage-deflate; client_max_window_bits',
'wsgi.input': <gevent.pywsgi.Input object at 0x03A9DCA8>,
'wsgi.input_terminated': True, 'wsgi.websocket_version': '13', 'wsgi.websocket': <geventwebsocket.websocket.WebSocket object at 0x03A9DC00>, 'werkzeug.request': <Request 'http://192.168.16.14:8888/websocket' [GET]>
}
'''
websocket-environ
websocket-headers: Upgrade: websocket #websocket请求中的标识
'''
Host: 192.168.16.14:8888
Connection: Upgrade
Pragma: no-cache
Cache-Control: no-cache
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/75.0.3770.100 Safari/537.36 Upgrade: websocket #websocket请求中的标识 Origin: http://192.168.16.14:8888
Sec-Websocket-Version: 13
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
Sec-Websocket-Key: Oyfq0MCEBnsypKstjjRvYg==
Sec-Websocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits
'''
websocket-headers
(1)基于websocket+flask实现的群聊无昵称即时通信
flask_websocket（MUC_Nonick）.py
'''
基于websocket+flask实现的群聊无昵称即时通信
设计列表client_list = []来存储客户端与服务器的连接，
服务收到任意客户端的信息（信息时），对连接存储列表进行遍历获取每个连接，直接进行转发
'''
from flask import Flask, render_template, request # pip install gevent-websocket导入IO多路复用模块
from geventwebsocket.handler import WebSocketHandler # 提供WS（websocket）协议处理
from geventwebsocket.server import WSGIServer # websocket服务承载
# WSGIServer导入的就是gevent.pywsgi中的类
# from gevent.pywsgi import WSGIServer
from geventwebsocket.websocket import WebSocket # websocket语法提示 app = Flask(__name__) # @app.route('/websocket')
# 多个客户端可以同时给falsk服务端发送ws协议的信息
# def websocket():
# client_socket=request.environ.get('wsgi.websocket') #type:WebSocket
# while 1:
# msg_from_cli=client_socket.receive()
# print(msg_from_cli)
# 多个客户端可以同时给falsk服务端发送ws协议的信息，同时服务端将信息转送到每个客户端页面，实现多人聊天室即时通信
client_list = [] @app.route('/websocket')
def websocket():
client_socket = request.environ.get('wsgi.websocket') # type:WebSocket
client_list.append(client_socket)
# print(len(client_list), client_list)
while 1:
msg_from_cli = client_socket.receive()
# print(msg_from_cli)
#收到任何一个客户端的信息都进行全部转发（注意如果某个客户端连接断开，在遍历发送时连接不存在会报错，需要异常处理）
for client in client_list:
try:
client.send(msg_from_cli)
except Exception as e:
continue @app.route('/chat')
def chat():
return render_template('MUC_Nonick.html') if __name__ == '__main__':
# app.run('192.168.16.14',8888,debug=True)
http_server = WSGIServer(('192.168.16.14', 8888), application=app, handler_class=WebSocketHandler)
http_server.serve_forever()
flask_websocket（MUC_Nonick）.py
MUC_Nonick.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>多用户聊天无昵称</title>
</head>
<body>
<div id="chat_room">
<p>请输入聊天内容：<input type="text" id="msg">
<button id="send" onclick="send()">发送</button>
</p>
<div id="chat_content"></div>
</div>
</body>
<script type="application/javascript">
var ws = new WebSocket('ws://192.168.16.14:8888/websocket');
ws.onmessage = function (MessageEvent) {
//console.log(MessageEvent);
//console.log(MessageEvent.data);
var time=new Date();
var t= time.toLocaleString();
var p=document.createElement("p");
p.innerText="("+t+")"+MessageEvent.data;
document.getElementById('chat_content').appendChild(p);
}; function send() {
var msg = document.getElementById('msg').value;
ws.send(msg);
}
</script>
</html>
MUC_Nonick.html
(2)基于websocket+flask实现的群聊有昵称即时通信
版本一：通过动态路有参数获取客户端昵称：
flask_websocket（MUC_nick_route）.py
'''
基于websocket+flask实现的群聊即时通信
设计字典client_dict = {}来存储{客户端的名字：客户端与服务器的连接}，客户端的名字通过动态路由参数获取到，
服务器接收客户端发来的信息（经过json序列化后的字典），对存储连接信息的字典进行遍历，获取客户端的连接，直接转发
'''
from flask import Flask, render_template, request
from geventwebsocket.handler import WebSocketHandler # 提供WS（websocket）协议处理
from geventwebsocket.server import WSGIServer # websocket服务承载
from geventwebsocket.websocket import WebSocket # websocket语法提示 app = Flask(__name__) client_dict = {} @app.route('/websocket/<client_name>')#通过动态路由参数获取昵称，必须在视图函定义同名形参接收
def websocket(client_name):
client_socket = request.environ.get('wsgi.websocket') # type:WebSocket
client_dict[client_name] = client_socket
# print(len(client_dict), client_dict)
while 1:
msg_from_cli = client_socket.receive()
for client in client_dict.values():
try:
client.send(msg_from_cli)
except Exception as e:
continue @app.route('/chat')
def chat():
return render_template('MUC_nick_route.html') if __name__ == '__main__':
# app.run('192.168.16.14',8888,debug=True)
http_server = WSGIServer(('192.168.16.14', 8888), application=app, handler_class=WebSocketHandler)
http_server.serve_forever()
flask_websocket（MUC_nick_route）.py
MUC_nick_route.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>多用户聊天无昵称</title>
</head>
<body>
<div id="chat_room">
<p>输入昵称进入多人聊天室：<input type="text" id="client_name"></input>
<button id='login' onclick="login()">登录</button>
</p>
<p id='chat_msg' hidden="hidden">请输入聊天内容：<input type="text" id="msg">
<button id="send" onclick="send()">发送</button>
</p>
<div id="chat_content" hidden="hidden"></div>
</div>
</body>
<script type="application/javascript">
var ws = null;
var name=null; function login() {
document.getElementById('login').setAttribute('hidden', 'hidden');
document.getElementById('client_name').setAttribute('disabled', 'disabled');
document.getElementById('chat_msg').removeAttribute('hidden');
document.getElementById('chat_content').removeAttribute('hidden');
name = document.getElementById('client_name').value;
//进行WS实例化
ws = new WebSocket('ws://192.168.16.14:8888/websocket/' + name); //监听服务器发来的消息（json数据）
ws.onmessage = function (MessageEvent) {
//console.log(MessageEvent);
//console.log(MessageEvent.data);
var content_str = JSON.parse(MessageEvent.data);
var time = new Date();
var t = time.toLocaleTimeString();
var p = document.createElement("p");
p.innerText = content_str.name + "(" + t + "):" + content_str.msg;
document.getElementById('chat_content').appendChild(p);
};
}; //聊天信息发送（json数据）
function send() {
var msg = document.getElementById('msg').value;
var data = {
name: name,
msg: msg,
};
var data_json = JSON.stringify(data);
ws.send(data_json);
}
</script>
</html>
MUC_nick_route.html
版本二：通过websocket接收客户端发来基于websocket发来的昵称：
flask_websocket（MUC_nick）.py
'''
基于websocket+flask实现的群聊即时通信
设计字典client_dict = {}来存储{客户端的名字：客户端与服务器的连接}，客户端的名字通过客户端执行WS请求协议发送获取，
服务器再持续接收客户端发来的信息（经过json序列化后的字典），对存储连接信息的字典进行遍历，获取客户端的连接，直接转发
'''
from flask import Flask, render_template, request
from geventwebsocket.handler import WebSocketHandler # 提供WS（websocket）协议处理
from geventwebsocket.server import WSGIServer # websocket服务承载
from geventwebsocket.websocket import WebSocket # websocket语法提示 app = Flask(__name__) client_dict = {} @app.route('/websocket')
def websocket():
client_socket = request.environ.get('wsgi.websocket') # type:WebSocket
# print(client_socket)
client_name = client_socket.receive()
client_dict[client_name] = client_socket
# print(len(client_dict), client_dict)
while 1:
msg_from_cli = client_socket.receive()
# msg_from_cli_str=json.loads(msg_from_cli)
# print(msg_from_cli_str)
for client in client_dict.values():
try:
client.send(msg_from_cli)
except Exception as e:
continue @app.route('/chat')
def chat():
return render_template('MUC_nick.html') if __name__ == '__main__':
# app.run('192.168.16.14',8888,debug=True)
http_server = WSGIServer(('192.168.16.14', 8888), application=app, handler_class=WebSocketHandler)
http_server.serve_forever()
flask_websocket（MUC_nick）.py
MUC_nick.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>多用户聊天无昵称</title>
</head>
<body>
<div id="chat_room">
<p>输入昵称进入多人聊天室：<input type="text" id="client_name"></input>
<button id='login' onclick="login()">登录</button>
</p>
<p id='chat_msg' hidden="hidden">请输入聊天内容：<input type="text" id="msg">
<button id="send" onclick="send()">发送</button>
</p>
<div id="chat_content" ></div>
</div>
</body>
<script type="application/javascript">
var ws = new WebSocket('ws://192.168.16.14:8888/websocket');
var name = null; //向服务端发送本机昵称
function login() {
document.getElementById('login').setAttribute('hidden', 'hidden');
document.getElementById('client_name').setAttribute('disabled', 'disabled');
document.getElementById('chat_msg').removeAttribute('hidden');
document.getElementById('chat_content').removeAttribute('hidden');
name = document.getElementById('client_name').value;
ws.send(name);
}; //监听服务器发来的消息（json数据）
ws.onmessage = function (MessageEvent) {
//console.log(MessageEvent);
//console.log(MessageEvent.data);
var content_str = JSON.parse(MessageEvent.data);
var time = new Date();
var t = time.toLocaleTimeString();
var p = document.createElement("p");
p.innerText = content_str.name + "(" + t + "):" + content_str.msg;
document.getElementById('chat_content').appendChild(p);
}; //聊天信息发送（json数据）
function send() {
var msg = document.getElementById('msg').value;
var data = {
name: name,
msg: msg
};
var data_json = JSON.stringify(data);
ws.send(data_json);
}
</script>
</html>
MUC_nick.html
(3)基于websocket+flask实现的私聊即时通信
flask_websocket（Private_chat）.py
'''
基于websocket+flask实现的私聊即时通信
设计字典client_dict = {}来存储{客户端的名字：客户端与服务器的连接}，客户端的名字通过动态路由参数获取到，
服务器通过客户端发来的信息（经过json序列化后的字典）中的目标客户端名字，在存储字典中获取目标客户端的连接，直接转发
'''
from flask import Flask, render_template, request
from geventwebsocket.handler import WebSocketHandler # 提供WS（websocket）协议处理
from geventwebsocket.server import WSGIServer # websocket服务承载
from geventwebsocket.websocket import WebSocket # websocket语法提示
import json app = Flask(__name__) client_dict = {} @app.route('/websocket/<client_name>') # 通过动态路由参数获取昵称，必须在视图函定义同名形参接收
def websocket(client_name):
client_socket = request.environ.get('wsgi.websocket') # type:WebSocket
client_dict[client_name] = client_socket
if client_socket:
while 1:
msg_from_cli = client_socket.receive()
to_client = json.loads(msg_from_cli).get('to_client')
client = client_dict.get(to_client)
try:
client.send(msg_from_cli)
except Exception as e:
continue @app.route('/chat')
def chat():
return render_template('Private_chat.html') if __name__ == '__main__':
http_server = WSGIServer(('192.168.16.14', 8888), application=app, handler_class=WebSocketHandler)
http_server.serve_forever()
flask_websocket（Private_chat）.py
Private_chat.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>单人聊天室</title> </head>
<body>
<div id="chat_room">
<p>输入昵称进入单人聊天室：<input type="text" id="client_name"></input>
<button id='login' onclick="login()">登录</button>
</p>
<p hidden id="client_recv">收信人：<input type="text" id="to_client"></p>
<p id='chat_msg' hidden="hidden">请输入聊天内容：<input type="text" id="msg"> <button id="send" onclick="send()">发送</button>
</p>
<div id="chat_content" hidden="hidden"></div>
</div>
</body>
<script type="application/javascript">
var ws = null;
var name=null; function login() {
document.getElementById('login').setAttribute('hidden', 'hidden');
document.getElementById('client_name').setAttribute('disabled', 'disabled');
document.getElementById('chat_msg').removeAttribute('hidden');
document.getElementById('chat_content').removeAttribute('hidden');
document.getElementById('client_recv').removeAttribute('hidden'); name = document.getElementById('client_name').value;
//进行WS实例化
ws = new WebSocket('ws://192.168.16.14:8888/websocket/' + name); //监听服务器发来的消息（json数据）
ws.onmessage = function (MessageEvent) {
//console.log(MessageEvent);
//console.log(MessageEvent.data);
var content_str = JSON.parse(MessageEvent.data);
var time = new Date();
var t = time.toLocaleTimeString();
var p = document.createElement("p");
p.innerText = content_str.name + "(" + t + "):" + content_str.msg;
document.getElementById('chat_content').appendChild(p);
};
}; //聊天信息发送（json数据）
function send() {
var msg = document.getElementById('msg').value;
var to_client=document.getElementById('to_client').value;
var data = {
name: name,
msg: msg,
to_client:to_client
}; var data_json = JSON.stringify(data);
ws.send(data_json); var time = new Date();
var t = time.toLocaleTimeString();
var p = document.createElement("p");
p.innerText = name + "(" + t + "):" + msg;
document.getElementById('chat_content').appendChild(p); }
</script>
</html>
Private_chat.html
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