站点大多使用HTTP协议通信。而HTTP是无连接的协议。仅仅有client请求时,server端才干发出对应的应答。HTTP请求的包也比較大,假设仅仅是非常小的数据通信。开销过大。于是,我们能够使用websocket这个协议,用最小的开销实现面向连接的通信。

详细的websocket介绍可见http://zh.wikipedia.org/wiki/WebSocket

这里,介绍怎样使用Python与前端js进行通信。

websocket使用HTTP协议完毕握手之后,不通过HTTP直接进行websocket通信。

于是,使用websocket大致两个步骤:使用HTTP握手,通信。

js处理websocket要使用ws模块;Python处理则使用socket模块建立TCP连接就可以,比一般的socket,仅仅多一个握手以及数据处理的步骤。

握手

过程

包格式

jsclient先向server端python发送握手包,格式例如以下:

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Origin: http://example.com
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13

server回应包格式:

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

当中,Sec-WebSocket-Key是随机的,server用这些数据构造一个SHA-1信息摘要。

方法为:key+migic,SHA-1 加密,base-64加密,例如以下:

Python中的处理代码

MAGIC_STRING = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
res_key = base64.b64encode(hashlib.sha1(sec_key + MAGIC_STRING).digest())

握手完整代码

js端

js中有处理websocket的类,初始化后自己主动发送握手包。例如以下:

var socket = new WebSocket('ws://localhost:3368'); 

Python端

Python用socket接受得到握手字符串,处理后发送

HOST = 'localhost'
PORT = 3368
MAGIC_STRING = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
HANDSHAKE_STRING = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \
"Upgrade:websocket\r\n" \
"Connection: Upgrade\r\n" \
"Sec-WebSocket-Accept: {1}\r\n" \
"WebSocket-Location: ws://{2}/chat\r\n" \
"WebSocket-Protocol:chat\r\n\r\n" def handshake(con):
#con为用socket,accept()得到的socket
#这里省略监听。accept的代码,详细可见blog:http://blog.csdn.net/ice110956/article/details/29830627
headers = {}
shake = con.recv(1024) if not len(shake):
return False header, data = shake.split('\r\n\r\n', 1)
for line in header.split('\r\n')[1:]:
key, val = line.split(': ', 1)
headers[key] = val if 'Sec-WebSocket-Key' not in headers:
print ('This socket is not websocket, client close.')
con.close()
return False sec_key = headers['Sec-WebSocket-Key']
res_key = base64.b64encode(hashlib.sha1(sec_key + MAGIC_STRING).digest()) str_handshake = HANDSHAKE_STRING.replace('{1}', res_key).replace('{2}', HOST + ':' + str(PORT))
print str_handshake
con.send(str_handshake)
return True

通信

不同版本号的浏览器定义的数据帧格式不同,Python发送和接收时都要处理得到符合格式的数据包,才干通信。

Python接收

Python接收到浏览器发来的数据。要解析后才干得到当中的实用数据。

浏览器包格式

固定字节:

(1000 0001或是1000 0002)这里没用,忽略

包长度字节:

第一位肯定是1。忽略。剩下7个位能够得到一个整数(0 ~ 127),当中

(1-125)表此字节为长度字节。大小即为长度;

(126)表接下来的两个字节才是长度;

(127)表接下来的八个字节才是长度;

用这样的变长的方式表示数据长度,节省数据位。

mark掩码:

mark掩码为包长之后的4个字节,之后的兄弟数据要与mark掩码做运算才干得到真实的数据。

兄弟数据:

得到真实数据的方法:将兄弟数据的每一位x,和掩码的第i%4位做xor运算,当中i是x在兄弟数据中的索引。

完整代码

def recv_data(self, num):
try:
all_data = self.con.recv(num)
if not len(all_data):
return False
except:
return False
else:
code_len = ord(all_data[1]) & 127
if code_len == 126:
masks = all_data[4:8]
data = all_data[8:]
elif code_len == 127:
masks = all_data[10:14]
data = all_data[14:]
else:
masks = all_data[2:6]
data = all_data[6:]
raw_str = ""
i = 0
for d in data:
raw_str += chr(ord(d) ^ ord(masks[i % 4]))
i += 1
return raw_str

js端的ws对象,通过ws.send(str)就可以发送

ws.send(str)

Python发送

Python要包数据发送,也须要处理。发送包格式例如以下

固定字节:固定的1000 0001(‘\x81′)

包长:依据发送数据长度是否超过125,0xFFFF(65535)来生成1个或3个或9个字节,来代表数据长度。

def send_data(self, data):
if data:
data = str(data)
else:
return False
token = "\x81"
length = len(data)
if length < 126:
token += struct.pack("B", length)
elif length <= 0xFFFF:
token += struct.pack("!BH", 126, length)
else:
token += struct.pack("!BQ", 127, length)
#struct为Python中处理二进制数的模块,二进制流为C。或网络流的形式。 data = '%s%s' % (token, data)
self.con.send(data)
return True

js端通过回调函数ws.onmessage()接受数据

ws.onmessage = function(result,nTime){
alert("从服务端收到的数据:");
alert("近期一次发送数据到如今接收一共使用时间:" + nTime);
console.log(result);
}

终于代码

Python服务端

# _*_ coding:utf-8 _*_
__author__ = 'Patrick' import socket
import threading
import sys
import os
import MySQLdb
import base64
import hashlib
import struct # ====== config ======
HOST = 'localhost'
PORT = 3368
MAGIC_STRING = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
HANDSHAKE_STRING = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \
"Upgrade:websocket\r\n" \
"Connection: Upgrade\r\n" \
"Sec-WebSocket-Accept: {1}\r\n" \
"WebSocket-Location: ws://{2}/chat\r\n" \
"WebSocket-Protocol:chat\r\n\r\n" class Th(threading.Thread):
def __init__(self, connection,):
threading.Thread.__init__(self)
self.con = connection def run(self):
while True:
try:
pass
self.con.close() def recv_data(self, num):
try:
all_data = self.con.recv(num)
if not len(all_data):
return False
except:
return False
else:
code_len = ord(all_data[1]) & 127
if code_len == 126:
masks = all_data[4:8]
data = all_data[8:]
elif code_len == 127:
masks = all_data[10:14]
data = all_data[14:]
else:
masks = all_data[2:6]
data = all_data[6:]
raw_str = ""
i = 0
for d in data:
raw_str += chr(ord(d) ^ ord(masks[i % 4]))
i += 1
return raw_str # send data
def send_data(self, data):
if data:
data = str(data)
else:
return False
token = "\x81"
length = len(data)
if length < 126:
token += struct.pack("B", length)
elif length <= 0xFFFF:
token += struct.pack("!BH", 126, length)
else:
token += struct.pack("!BQ", 127, length)
#struct为Python中处理二进制数的模块,二进制流为C,或网络流的形式。 data = '%s%s' % (token, data)
self.con.send(data)
return True # handshake
def handshake(con):
headers = {}
shake = con.recv(1024) if not len(shake):
return False header, data = shake.split('\r\n\r\n', 1)
for line in header.split('\r\n')[1:]:
key, val = line.split(': ', 1)
headers[key] = val if 'Sec-WebSocket-Key' not in headers:
print ('This socket is not websocket, client close.')
con.close()
return False sec_key = headers['Sec-WebSocket-Key']
res_key = base64.b64encode(hashlib.sha1(sec_key + MAGIC_STRING).digest()) str_handshake = HANDSHAKE_STRING.replace('{1}', res_key).replace('{2}', HOST + ':' + str(PORT))
print str_handshake
con.send(str_handshake)
return True def new_service():
"""start a service socket and listen
when coms a connection, start a new thread to handle it""" sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
try:
sock.bind(('localhost', 3368))
sock.listen(1000)
#链接队列大小
print "bind 3368,ready to use"
except:
print("Server is already running,quit")
sys.exit() while True:
connection, address = sock.accept()
#返回元组(socket,add),accept调用时会进入waite状态
print "Got connection from ", address
if handshake(connection):
print "handshake success"
try:
t = Th(connection, layout)
t.start()
print 'new thread for client ...'
except:
print 'start new thread error'
connection.close() if __name__ == '__main__':
new_service()

js客户端

<script>
var socket = new WebSocket('ws://localhost:3368');
ws.onmessage = function(result,nTime){
alert("从服务端收到的数据:");
alert("近期一次发送数据到如今接收一共使用时间:" + nTime);
console.log(result);
}
</script>

推荐blog

http://blog.csdn.net/fenglibing/article/details/7108982

http://blog.mycolorway.com/2011/11/22/a-minimal-python-websocket-server/

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