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概述
- WebSocket 是一种网络通信协议，允许在单个 TCP 连接上进行全双工通信。它最核心的优势就在于实现了持久连接，实现了实时的数据传输。
- HTTP 协议有一个很大的缺点，通信只能由客户端发起，服务器返回响应后连接就会关闭，如果我们想要知道任务连续的状态变化的话，就需要通过轮询来获取状态，这种方法的效率就会非常低。
- WebSocket需要维护连接，这需要额外的开销，包括内存和CPU，没有必要需求无需使用
- WebSocket协议是一种可靠的、高效的、双向的、持久的通信协议，支持文本和二进制数据。
如何建立连接
+---------+ +---------+
| Client | | Server |
+---------+ +---------+| || 1. HTTP GET (Upgrade request) ||---------------------------------->|| || 2. HTTP 101 Switching Protocols ||<----------------------------------|| || 3. WebSocket Connection Established ||<---------------------------------->|| |
WebSocket 连接的建立过程基于 HTTP 协议，我使用postman建立一个连接，打开握手详情，可以看到这些信息：
-
首先，客户端发送一个 HTTP GET 请求，包含以下关键头信息：
-
Upgrade: websocket：表示希望升级到 WebSocket 协议。 -
Connection: Upgrade：表示要求升级连接。 -
Sec-WebSocket-Key：一个随机生成的 Base64 编码字符串，用于验证服务器。 -
Sec-WebSocket-Version：指定 WebSocket 协议版本（通常为 13）。
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服务器检查请求头，如果支持 WebSocket，返回 HTTP 101 状态码（Switching Protocols），并包含以下头信息：
Upgrade: websocket：确认升级到 WebSocket 协议。Connection: Upgrade：确认连接升级。Sec-WebSocket-Accept：基于客户端的Sec-WebSocket-Key计算的值，用于验证。
关于wss和ws
ws 和 wss 是 WebSocket 协议的两种不同形式，主要区别在于 安全性 和 数据传输方式。
ws | wss | |
|---|---|---|
| 特性 | 非加密 | 加密 |
| 协议 | 普通 TCP | 基于 TLS/SSL 的 TCP |
| 安全性 | 数据明文传输，不安全 | 数据加密传输，安全 |
| 适用场景 | 内部网络、开发环境 | 生产环境、敏感数据传输 |
| 默认端口 | 80 | 443 |
| URL 前缀 | ws:// | wss:// |
简单实现
from fastapi import FastAPI, APIRouter, WebSocket, WebSocketDisconnectapp = FastAPI()
router = APIRouter(prefix='/demo', tags=['demo'])# WebSocket 端点
@router.websocket("/ws/{user_id}")
async def websocket_endpoint(websocket: WebSocket, user_id: str):# 接受客户端连接await websocket.accept()while True:try:# 接收客户端发送的消息data = await websocket.receive_text()# 打印接收到的消息print(f"Received message: {data}")# 将消息原样发送回客户端await websocket.send_text(f"Echo: {data}")except Exception as e:print(f"Error: {e}")breakapp.include_router(router)
实战-实现一个聊天室
import jsonfrom fastapi import FastAPI, APIRouter, WebSocket, WebSocketDisconnectapp = FastAPI()
router = APIRouter(prefix='/demo', tags=['demo'])class ConnectionManager:def __init__(self):self.active_connections: dict[str, WebSocket] = {}async def connect(self, websocket: WebSocket, user_id: str):await websocket.accept()self.active_connections[user_id] = websocketdef disconnect(self, user_id: str):if user_id in self.active_connections:del self.active_connections[user_id]async def send_message(self, message: str, user_id: str, target_user: str):# 向目标用户发送消息if websocket := self.active_connections.get(target_user):data = json.dumps({"message": message, "from_user": user_id})await websocket.send_text(data)manager = ConnectionManager()# WebSocket 端点
@router.websocket("/ws/{user_id}")
async def websocket_endpoint(websocket: WebSocket, user_id: str):await manager.connect(websocket, user_id)try:while True:data = await websocket.receive_text()data = json.loads(data)# 接收到消息后，向目标用户发送消息await manager.send_message(data.get("message"), user_id, data.get("target_user"))except WebSocketDisconnect:manager.disconnect(user_id)print(f"用户 {user_id} 断开连接")app.include_router(router)
这里使用了user_id作为标志，根据用户id向指定的对象发送消息，可以看到8888用户给6666用户发送了个hello，而6666用户也接收到了相应的消息
