如何在FastAPI中玩转WebSocket消息处理？

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一、文本消息接收与发送

# 运行环境：Python 3.8+

# 安装依赖：pip install fastapi==0.68.0 uvicorn==0.15.0 websockets==10.3 pydantic==1.10.7

from fastapi import FastAPI, WebSocket

app = FastAPI()

@app.websocket("/ws/chat")

async def websocket_chat(websocket: WebSocket):

    await websocket.accept()

    try:

        while True:

            # 接收文本消息

            client_msg = await websocket.receive_text()

            # 处理消息（示例：添加时间戳）

            server_response = f"[{datetime.now()}] Server received: {client_msg}"

            # 发送文本响应

            await websocket.send_text(server_response)

    except WebSocketDisconnect:

        print("Client disconnected")

消息处理流程：

客户端通过ws://协议建立WebSocket连接
服务端使用await websocket.accept()接受连接
进入接收循环处理receive_text()和send_text()
异常处理自动断开连接

sequenceDiagram
participant C as Client
participant S as Server

C->>S: Establish WebSocket connection (ws://)
activate S
S->>S: await websocket.accept() to accept connection
activate C

loop Receiving and Sending Messages
C->>S: receive_text()
S-->>C: send_text()
end

alt Exception Handling
S->>C: Automatically disconnect
end
deactivate S
deactivate C

应用场景：实时聊天室、协同编辑系统、实时日志监控

二、二进制数据传输处理

@app.websocket("/ws/file-transfer")

async def websocket_file(websocket: WebSocket):

    await websocket.accept()

    try:

        while True:

            # 接收二进制数据

            binary_data = await websocket.receive_bytes()

            # 保存文件示例

            with open("received_file.bin", "wb") as f:

                f.write(binary_data)

            # 发送确认消息

            await websocket.send_bytes(b"FILE_RECEIVED")

    except WebSocketDisconnect:

        print("File transfer interrupted")

二进制处理要点：

使用receive_bytes()和send_bytes()方法
适合传输图片、音频、视频等二进制格式
建议分块传输大文件（结合消息头协议）

三、JSON消息序列化与自动解析

from pydantic import BaseModel

class MessageModel(BaseModel):

    user: str

    content: str

    timestamp: float

@app.websocket("/ws/json-demo")

async def websocket_json(websocket: WebSocket):

    await websocket.accept()

    try:

        while True:

            json_data = await websocket.receive_json()

            # 自动验证JSON结构

            message = MessageModel(**json_data)

            # 处理业务逻辑

            processed_data = message.dict()

            processed_data["status"] = "PROCESSED"

            # 返回处理结果

            await websocket.send_json(processed_data)

    except ValidationError as e:

        await websocket.send_json({"error": str(e)})

自动验证流程：

接收原始JSON数据
通过Pydantic模型进行数据清洗
自动类型转换和字段验证
结构化错误响应返回

四、消息接收循环与超时控制

from websockets.exceptions import ConnectionClosed

@app.websocket("/ws/with-timeout")

async def websocket_timeout(websocket: WebSocket):

    await websocket.accept()

    try:

        while True:

            try:

                # 设置10秒接收超时

                data = await asyncio.wait_for(websocket.receive_text(), timeout=10)

                await process_message(data)

            except asyncio.TimeoutError:

                # 发送心跳包保持连接

                await websocket.send_text("HEARTBEAT")

    except ConnectionClosed:

        print("Connection closed normally")

超时控制策略：

使用asyncio.wait_for设置单次接收超时
定期发送心跳包维持连接
异常分类处理（正常关闭/异常断开）

课后Quiz

Q1：如何处理同时接收文本和二进制消息的场景？

A：通过receive()方法获取消息类型判断：

message = await websocket.receive()

if message["type"] == "websocket.receive.text":

    handle_text(message["text"])

elif message["type"] == "websocket.receive.bytes":

    handle_bytes(message["bytes"])

Q2：为什么推荐使用Pydantic进行JSON验证？

A：① 自动类型转换 ② 字段约束检查 ③ 防御无效数据 ④ 生成API文档

常见报错解决方案

422 Validation Error

{

  "detail": [

    {

      "loc": [

        "body",

        "timestamp"

      ],

      "msg": "field required",

      "type": "value_error.missing"

    }

  ]

}

解决方法：

检查客户端发送的JSON字段是否完整
验证时间戳是否为数字类型
添加默认值字段：timestamp: float = None

WebSocketTimeoutException

成因：长时间未发送/接收消息
解决：调整wait_for超时参数，添加心跳机制

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