python 版websocket实现

简介: ubuntu下python2.76 windows python 2.79, chrome37 firefox35通过 代码是在别人(cddn有人提问)基础上改的, 主要改动了parsedata和sendmessage这2个函数.

ubuntu下python2.76

windows python 2.79, chrome37 firefox35通过

代码是在别人(cddn有人提问)基础上改的, 主要改动了parsedata和sendmessage这2个函数.

改代码参考下面了这段文档. 主要是第5条, 发送的数据长度分别是 8bit和 16bit和 64 bit(即 127, 65535,和2^64-1)三种情况 

发送和收取是一样的, 例如

1.长度小于125时(由于使用126, 127用作标志位.)

2. 数据长度在128-65525之间时, Payload Length位设为126, 后面额外使用16bit表示长度(前面的126不再是长度的一部分)

3.数据长度在65526-2^64-1之间时, Payload Length位设为127, 后面额外使用64bit表示长度(前面的127不再是长度的一部分)

 

  1. Fin (bit 0): determines if this is the last frame in the message. This would be set to 1 on the end of a series of frames, or in a single-frame message, it would be set to 1 as it is both the first and last frame.
  2. RSV1, RSV2, RSV3 (bits 1-3): these three bits are reserved for websocket extensions, and should be 0 unless a specific extension requires the use of any of these bytes.
  3. Opcode (bits 4-7): these four bits deterimine the type of the frame. Control frames communicate WebSocket state, while non-control frames communicate data. The various types of codes include:

    1. x0: continuation frame; this frame contains data that should be appended to the previous frame
    2. x1: text frame; this frame (and any following) contains text
    3. x2: binary frame; this frame (and any following) contains binary data
    4. x3 - x7: non-control reserved frames; these are reserved for possible websocket extensions
    5. x8: close frame; this frame should end the connection
    6. x9: ping frame
    7. xA: pong frame
    8. xB - xF: control reserved frames
  4. Mask (bit 8): this bit determines whether this specific frame uses a mask or not.
  5. Payload Length (bits 9-15, or 16-31, or 16-79): these seven bytes determine the payload length. If the length is 126, the length is actually determined by bits 16 through 31 (that is, the following two bytes). If the length is 127, the length is actually determined by bits 16 through 79 (that is, the following eight bytes).
  6. Masking Key (the following four bytes): this represents the mask, if the Mask bit is set to 1.
  7. Payload Data (the following data): finally, the data. The payload data may be sent over multiple frames; we know the size of the entire message by the payload length that was sent, and can append data together to form a single message until we receive the message with the Fin flag. Each consecutive payload, if it exists, will contain the 0 “continuation frame” opcode.

 

 

 

服务器

 

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  1. #coding=utf8  
  2. #!/usr/bin/python  
  3.   
  4.   
  5. import struct,socket  
  6. import hashlib  
  7. import threading,random  
  8. import time  
  9. import struct  
  10. from base64 import b64encode, b64decode  
  11.   
  12.   
  13. connectionlist = {}  
  14. g_code_length = 0  
  15. g_header_length = 0  
  16.   
  17.   
  18. def hex2dec(string_num):  
  19.     return str(int(string_num.upper(), 16))  
  20.   
  21.   
  22.   
  23.   
  24. def get_datalength(msg):  
  25.     global g_code_length  
  26.     global g_header_length      
  27.       
  28.     print (len(msg))  
  29.     g_code_length = ord(msg[1]) & 127  
  30.     received_length = 0;  
  31.     if g_code_length == 126:  
  32.         #g_code_length = msg[2:4]  
  33.         #g_code_length = (ord(msg[2])<<8) + (ord(msg[3]))  
  34.         g_code_length = struct.unpack('>H', str(msg[2:4]))[0]  
  35.         g_header_length = 8  
  36.     elif g_code_length == 127:  
  37.         #g_code_length = msg[2:10]  
  38.         g_code_length = struct.unpack('>Q', str(msg[2:10]))[0]  
  39.         g_header_length = 14  
  40.     else:  
  41.         g_header_length = 6  
  42.     g_code_length = int(g_code_length)  
  43.     return g_code_length  
  44.           
  45. def parse_data(msg):  
  46.     global g_code_length  
  47.     g_code_length = ord(msg[1]) & 127  
  48.     received_length = 0;  
  49.     if g_code_length == 126:  
  50.         g_code_length = struct.unpack('>H', str(msg[2:4]))[0]  
  51.         masks = msg[4:8]  
  52.         data = msg[8:]  
  53.     elif g_code_length == 127:  
  54.         g_code_length = struct.unpack('>Q', str(msg[2:10]))[0]  
  55.         masks = msg[10:14]  
  56.         data = msg[14:]  
  57.     else:  
  58.         masks = msg[2:6]  
  59.         data = msg[6:]  
  60.   
  61.   
  62.     i = 0  
  63.     raw_str = ''  
  64.   
  65.   
  66.     for d in data:  
  67.         raw_str += chr(ord(d) ^ ord(masks[i%4]))  
  68.         i += 1  
  69.   
  70.   
  71.     print (u"总长度是:%d" % int(g_code_length))      
  72.     return raw_str    
  73.   
  74.   
  75. def sendMessage(message):  
  76.     global connectionlist  
  77.       
  78.     message_utf_8 = message.encode('utf-8')  
  79.     for connection in connectionlist.values():  
  80.         back_str = []  
  81.         back_str.append('\x81')  
  82.         data_length = len(message_utf_8)  
  83.   
  84.   
  85.         if data_length <= 125:  
  86.             back_str.append(chr(data_length))  
  87.         elif data_length <= 65535 :  
  88.             back_str.append(struct.pack('b', 126))  
  89.             back_str.append(struct.pack('>h', data_length))  
  90.             #back_str.append(chr(data_length >> 8))  
  91.             #back_str.append(chr(data_length & 0xFF))  
  92.             #a = struct.pack('>h', data_length)  
  93.             #b = chr(data_length >> 8)  
  94.             #c = chr(data_length & 0xFF)  
  95.         elif data_length <= (2^64-1):  
  96.             #back_str.append(chr(127))  
  97.             back_str.append(struct.pack('b', 127))  
  98.             back_str.append(struct.pack('>q', data_length))  
  99.             #back_str.append(chr(data_length >> 8))  
  100.             #back_str.append(chr(data_length & 0xFF))        
  101.         else :  
  102.                 print (u'太长了')          
  103.         msg = ''  
  104.         for c in back_str:  
  105.             msg += c;  
  106.         back_str = str(msg)   + message_utf_8#.encode('utf-8')      
  107.         #connection.send(str.encode(str(u"\x00%s\xFF\n\n" % message))) #这个是旧版  
  108.         #print (u'send message:' +  message)  
  109.         if back_str != None and len(back_str) > 0:  
  110.             print (back_str)  
  111.             connection.send(back_str)  
  112.   
  113.   
  114. def deleteconnection(item):  
  115.     global connectionlist  
  116.     del connectionlist['connection'+item]  
  117.   
  118.   
  119. class WebSocket(threading.Thread):#继承Thread  
  120.   
  121.   
  122.     GUID = "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11"  
  123.   
  124.   
  125.     def __init__(self,conn,index,name,remote, path="/"):  
  126.         threading.Thread.__init__(self)#初始化父类Thread  
  127.         self.conn = conn  
  128.         self.index = index  
  129.         self.name = name  
  130.         self.remote = remote  
  131.         self.path = path  
  132.         self.buffer = ""  
  133.         self.buffer_utf8 = ""  
  134.         self.length_buffer = 0  
  135.     def run(self):#重载Thread的run  
  136.         print('Socket%s Start!' % self.index)  
  137.         headers = {}  
  138.         self.handshaken = False  
  139.   
  140.   
  141.         while True:  
  142.             if self.handshaken == False:  
  143.                 print ('Socket%s Start Handshaken with %s!' % (self.index,self.remote))  
  144.                 self.buffer += bytes.decode(self.conn.recv(1024))  
  145.   
  146.   
  147.                 if self.buffer.find('\r\n\r\n') != -1:  
  148.                     header, data = self.buffer.split('\r\n\r\n', 1)  
  149.                     for line in header.split("\r\n")[1:]:  
  150.                         key, value = line.split(": ", 1)  
  151.                         headers[key] = value  
  152.   
  153.   
  154.                     headers["Location"] = ("ws://%s%s" %(headers["Host"], self.path))  
  155.                     key = headers['Sec-WebSocket-Key']  
  156.                     token = b64encode(hashlib.sha1(str.encode(str(key + self.GUID))).digest())  
  157.   
  158.   
  159.                     handshake="HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n"\  
  160.                         "Upgrade: websocket\r\n"\  
  161.                         "Connection: Upgrade\r\n"\  
  162.                         "Sec-WebSocket-Accept: "+bytes.decode(token)+"\r\n"\  
  163.                         "WebSocket-Origin: "+str(headers["Origin"])+"\r\n"\  
  164.                         "WebSocket-Location: "+str(headers["Location"])+"\r\n\r\n"  
  165.   
  166.   
  167.                     self.conn.send(str.encode(str(handshake)))  
  168.                     self.handshaken = True    
  169.                     print ('Socket %s Handshaken with %s success!' %(self.index, self.remote))    
  170.                     sendMessage(u'Welcome, ' + self.name + ' !')    
  171.                     self.buffer_utf8 = ""  
  172.                     g_code_length = 0                      
  173.   
  174.   
  175.             else:  
  176.                 global g_code_length  
  177.                 global g_header_length  
  178.                 mm=self.conn.recv(128)  
  179.                 if len(mm) <= 0:  
  180.                     continue  
  181.                 if g_code_length == 0:  
  182.                     get_datalength(mm)  
  183.                 #接受的长度  
  184.                 self.length_buffer = self.length_buffer + len(mm)  
  185.                 self.buffer = self.buffer + mm  
  186.                 if self.length_buffer - g_header_length < g_code_length :  
  187.                     continue  
  188.                 else :  
  189.                     self.buffer_utf8 = parse_data(self.buffer) #utf8                  
  190.                     msg_unicode = str(self.buffer_utf8).decode('utf-8', 'ignore') #unicode  
  191.                     if msg_unicode=='quit':  
  192.                         print (u'Socket%s Logout!' % (self.index))  
  193.                         nowTime = time.strftime('%H:%M:%S',time.localtime(time.time()))  
  194.                         sendMessage(u'%s %s say: %s' % (nowTime, self.remote, self.name+' Logout'))                        
  195.                         deleteconnection(str(self.index))  
  196.                         self.conn.close()  
  197.                         break #退出线程  
  198.                     else:  
  199.                         #print (u'Socket%s Got msg:%s from %s!' % (self.index, msg_unicode, self.remote))  
  200.                         nowTime = time.strftime(u'%H:%M:%S',time.localtime(time.time()))  
  201.                         sendMessage(u'%s %s say: %s' % (nowTime, self.remote, msg_unicode))    
  202.                     #重置buffer和bufferlength  
  203.                     self.buffer_utf8 = ""  
  204.                     self.buffer = ""  
  205.                     g_code_length = 0  
  206.                     self.length_buffer = 0  
  207.             self.buffer = ""  
  208.   
  209.   
  210. class WebSocketServer(object):  
  211.     def __init__(self):  
  212.         self.socket = None  
  213.     def begin(self):  
  214.         print( 'WebSocketServer Start!')  
  215.         self.socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  
  216.         self.socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)  
  217.         self.socket.bind(("127.0.0.1",12345))  
  218.         self.socket.listen(50)  
  219.   
  220.   
  221.         global connectionlist  
  222.   
  223.   
  224.         i=0  
  225.         while True:  
  226.             connection, address = self.socket.accept()  
  227.   
  228.   
  229.             username=address[0]       
  230.             newSocket = WebSocket(connection,i,username,address)  
  231.             newSocket.start() #开始线程,执行run函数  
  232.             connectionlist['connection'+str(i)]=connection  
  233.             i = i + 1  
  234.   
  235.   
  236. if __name__ == "__main__":  
  237.     server = WebSocketServer()  
  238.     server.begin()  


客户端 

 

测试了chrome37, firefox35

 

[html]  view plain copy 在CODE上查看代码片 派生到我的代码片
 
  1. <!DOCTYPE html>  
  2. <html>  
  3. <head>  
  4.     <title>WebSocket</title>  
  5.   
  6.     <style>  
  7.         html, body {  
  8.             font: normal 0.9em arial, helvetica;  
  9.         }  
  10.   
  11.         #log {  
  12.             width: 440px;  
  13.             height: 200px;  
  14.             border: 1px solid #7F9DB9;  
  15.             overflow: auto;  
  16.         }  
  17.   
  18.         #msg {  
  19.             width: 330px;  
  20.         }  
  21.     </style>  
  22.   
  23.     <script>  
  24.         var socket;  
  25.   
  26.         function init() {  
  27.             var host = "ws://127.0.0.1:12345/";  
  28.             try {  
  29.                 socket = new WebSocket(host);  
  30.                 socket.onopen = function (msg) {  
  31.                     log('Connected');  
  32.                 };  
  33.                 socket.onmessage = function (msg) {  
  34.                     log(msg.data);  
  35.                 };  
  36.                 socket.onclose = function (msg) {  
  37.                     log("Lose Connection!");  
  38.                 };  
  39.             }  
  40.             catch (ex) {  
  41.                 log(ex);  
  42.             }  
  43.             $("msg").focus();  
  44.         }  
  45.   
  46.         function send() {  
  47.             var txt, msg;  
  48.             txt = $("msg");  
  49.             msg = txt.value;  
  50.             if (!msg) {  
  51.                 alert("Message can not be empty");  
  52.                 return;  
  53.             }  
  54.             txt.value = "";  
  55.             txt.focus();  
  56.             try {  
  57.                 socket.send(msg);  
  58.             } catch (ex) {  
  59.                 log(ex);  
  60.             }  
  61.         }  
  62.   
  63.         window.onbeforeunload = function () {  
  64.             try {  
  65.                 socket.send('quit');  
  66.                 socket.close();  
  67.                 socket = null;  
  68.             }  
  69.             catch (ex) {  
  70.                 log(ex);  
  71.             }  
  72.         };  
  73.   
  74.   
  75.         function $(id) {  
  76.             return document.getElementById(id);  
  77.         }  
  78.         function log(msg) {  
  79.             $("log").innerHTML += "<br>" + msg;  
  80.         }  
  81.         function onkey(event) {  
  82.             if (event.keyCode == 13) {  
  83.                 send();  
  84.             }  
  85.         }  
  86.     </script>  
  87.   
  88. </head>  
  89.   
  90.   
  91. <body onload="init()">  
  92. <h3>WebSocket</h3>  
  93. <br><br>  
  94.   
  95. <div id="log"></div>  
  96. <input id="msg" type="textbox" onkeypress="onkey(event)"/>  
  97. <button onclick="send()">发送</button>  
  98. </body>  
  99.   
  100. </html>  


参考:用Python实现一个简单的WebSocket服务器

 

 

由于使用125, 126, 127用作标志位.
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前端开发 JavaScript API
探索Python Django中的WebSocket集成:为前后端分离应用添加实时通信功能
【7月更文挑战第17天】现代Web开发趋势中,前后端分离配合WebSocket满足实时通信需求。Django Channels扩展了Django,支持WebSocket连接和异步功能。通过安装Channels、配置设置、定义路由和消费者,能在Django中实现WebSocket交互。前端使用WebSocket API连接后端,实现双向数据流,如在线聊天功能。集成Channels提升Web应用的实时性和用户体验,适应实时交互场景的需求。**
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2月前
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JavaScript 前端开发 网络协议
从理论到实践:全面剖析Python Web应用中的WebSocket实时通信机制
【7月更文挑战第17天】WebSocket在实时Web应用中扮演重要角色,提供全双工通信,减少延迟。本文详述了Python中使用`websockets`库创建服务器的步骤,展示了一个简单的echo服务器示例,监听8765端口,接收并回显客户端消息。客户端通过JavaScript与服务器交互,实现双向通信。了解WebSocket的握手、传输和关闭阶段,有助于开发者有效利用WebSocket提升应用性能。随着实时需求增长,掌握WebSocket技术至关重要。
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2月前
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监控 前端开发 JavaScript
构建高效实时应用:Python WebSocket在前后端分离架构中的实践
【7月更文挑战第18天】WebSocket助力实时Web应用,通过一次握手建立持久连接,解决HTTP实时性问题。Python中可用Flask-SocketIO创建WebSocket服务器,前端JavaScript使用Socket.IO库连接。确保安全可采用HTTPS、认证及跨域限制。示例代码展示如何实现双向实时通信。
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2月前
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前端开发 Python
前后端分离的进化:Python Web项目中的WebSocket实时通信解决方案
【7月更文挑战第18天】在Python的Flask框架中,结合Flask-SocketIO库可轻松实现WebSocket实时通信,促进前后端分离项目中的高效交互。示例展示了一个简单的聊天应用:Flask路由渲染HTML,客户端通过Socket.IO库连接服务器,发送消息并监听广播。此方法支持多种实时通信协议,适应不同环境,提供流畅的实时体验。
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2月前
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安全 数据安全/隐私保护 UED
优化用户体验:前后端分离架构下Python WebSocket实时通信的性能考量
【7月更文挑战第17天】前后端分离趋势下,WebSocket成为实时通信的关键,Python有`websockets`等库支持WebSocket服务。与HTTP轮询相比,WebSocket减少延迟,提高响应。连接管理、消息传输效率、并发处理及安全性是性能考量重点。使用WebSocket能优化用户体验,尤其适合社交、游戏等实时场景。开发应考虑场景需求,充分利用WebSocket优势。
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2月前
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前端开发 JavaScript UED
Python Web应用中的WebSocket实战:前后端分离时代的实时数据交换
【7月更文挑战第16天】在前后端分离的Web开发中,WebSocket解决了实时数据交换的问题。使用Python的Flask和Flask-SocketIO库,后端创建WebSocket服务,监听并广播消息。前端HTML通过JavaScript连接到服务器,发送并显示接收到的消息。WebSocket适用于实时通知、在线游戏等场景,提升应用的实时性和用户体验。通过实战案例,展示了如何实现这一功能。
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