Tornado 之 WebSocket

7.3 WebSocket

WebSocket是HTML5规范中新提出的客户端-服务器通讯协议，协议本身使用新的ws://URL格式。

WebSocket 是独立的、创建在 TCP 上的协议，和 HTTP 的唯一关联是使用 HTTP 协议的101状态码进行协议切换，使用的 TCP 端口是80，可以用于绕过大多数防火墙的限制。

WebSocket 使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端直接向客户端推送数据而不需要客户端进行请求，两者之间可以创建持久性的连接，并允许数据进行双向传送。

目前常见的浏览器如 Chrome、IE、Firefox、Safari、Opera 等都支持 WebSocket，同时需要服务端程序支持 WebSocket。

1. Tornado的WebSocket模块

Tornado提供支持WebSocket的模块是tornado.websocket，其中提供了一个WebSocketHandler类用来处理通讯。

WebSocketHandler.open()

当一个WebSocket连接建立后被调用。

WebSocketHandler.on_message(message)

当客户端发送消息message过来时被调用，注意此方法必须被重写。

WebSocketHandler.on_close()

当WebSocket连接关闭后被调用。

WebSocketHandler.write_message(message, binary=False)

向客户端发送消息messagea，message可以是字符串或字典（字典会被转为json字符串）。若binary为False，则message以utf8编码发送；二进制模式（binary=True）时，可发送任何字节码。

WebSocketHandler.close()

关闭WebSocket连接。

WebSocketHandler.check_origin(origin)

判断源origin，对于符合条件（返回判断结果为True）的请求源origin允许其连接，否则返回403。可以重写此方法来解决WebSocket的跨域请求（如始终return True）。

2. 前端JavaScript编写

在前端JS中使用WebSocket与服务器通讯的常用方法如下：

var ws = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8888/websocket"); // 新建一个ws连接
ws.onopen = function() {  // 连接建立好后的回调
   ws.send("Hello, world");  // 向建立的连接发送消息
};
ws.onmessage = function (evt) {  // 收到服务器发送的消息后执行的回调
   alert(evt.data);  // 接收的消息内容在事件参数evt的data属性中
};

　　

3. 在线聊天室的小Demo

后端代码 server.py

import tornado.web
import tornado.ioloop
import tornado.httpserver
import tornado.options
import os,json
import datetime
 
from tornado.web import RequestHandler
from tornado.options import define, options
from tornado.websocket import WebSocketHandler
 
class IndexHandler(RequestHandler):
    def get_current_user(self):
        '''
        重写RequestHandler类中的get_current_user方法，用来判断当前是否是登录状态，请求中所有被@tornado.web.authenticated 装饰的方法，都需要此方法返回值不为None，否则给与403拒绝
        :return: 用户名或者None . 为None判断为非法请求，POST 时Tornado进行403禁止访问 ；GET 时 302 重定向到/login
        '''
        user = self.get_argument(name='username',default='None')
        if user and user != 'None':
            print('IndexHandler类 get_current_user获取到用户:',user)
            return user
 
    @tornado.web.authenticated   #确认请求合法 依赖于get_current_user(self):函数的返回值作为判断请求是否合法
    def get(self):
        print("IndexHandler 收到GET请求")
        self.render("online_index.html",current_user=self.current_user)
 
    @tornado.web.authenticated
    def post(self, *args, **kwargs):
        print('IndexHandler 收到POST请求')
        self.render("online_index.html", current_user=self.current_user)
 
class LoginHandler(RequestHandler):
    def get(self, *args, **kwargs):
        '''
        处理输入昵称界面get请求
        :param args:
        :param kwargs:
        :return:
        '''
        cookie_value = self.get_secure_cookie('count')
        print('cookie_value :', cookie_value)
        count = int(cookie_value) + 1 if cookie_value else 1
        self.set_secure_cookie("count", str(count))  # 设置一个带签名和时间戳的cookie，防止cookie被伪造。
 
        #使用ajax方法做的前端
        # self.render('login_use_ajax.html')
        #使用form表单提交数据 的前端
        self.render('login_use_form.html')
    def post(self, *args, **kwargs):
        '''
        暂时用不到
        :param args:
        :param kwargs:
        :return:
        '''
        pass
 
 # 继承tornado.websocket.WebSocketHandler,只处理WS协议的请求
class ChatHandler(WebSocketHandler):
    def get_current_user(self):
        user = self.get_argument(name='username',default='None')
        if user and user != 'None':
            return user
 
    users = set()  # 用来存放在线用户的容器
    @tornado.web.authenticated
    def open(self):
        print('收到新的WebSocket连接')
        self.users.add(self)  # 建立连接后添加用户到容器中
        for u in self.users:  # 向已在线用户发送消息
            u    .write_message(u"[%s]-[%s]-%s 进入聊天室" % (
    self.request.remote_ip, datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"), self.current_user))
 
    def on_message(self, message):
        message = json.loads(message)
        print(type(message),message)
        for u in self.users:  # 向在线用户广播消息
            u.write_message(u"[%s]-[%s]-说：<br> &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp%s" % ( datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"), self.current_user,message.get('msg')))
 
    def on_close(self):
        self.users.remove(self) # 用户关闭连接后从容器中移除用户
        for u in self.users:
            u.write_message(u"[%s]-[%s]-%s 离开聊天室" % (self.request.remote_ip, datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),self.current_user))
 
    def check_origin(self, origin):
        return True  # 允许WebSocket的跨域请求
 
if __name__ == '__main__':
    tornado.options.parse_command_line()    #允许命令行启动程序
 
    app = tornado.web.Application([         #定义处理web请求的应用程序
            (r"/", IndexHandler),
            (r"/login", LoginHandler),
            (r"/chat", ChatHandler),        # 处理WebSocket协议传输的数据
        ],
　　　　　websocket_ping_interval = 5,　　　　 # WebSocket ping探活包发送间隔秒数
        static_path = os.path.join(os.path.dirname(__file__), "statics"),           #配置应用程序前端所需静态文件目录
        template_path = os.path.join(os.path.dirname(__file__), "templates"),       #配置html文件路径
        login_url='/login',                                                         #配置登录url
        xsrf_cookies=True,                                                          #,防止跨站请求攻击，在post请求中起效,
        cookie_secret="2hcicVu+TqShDpfsjMWQLZ0Mkq5NPEWSk9fi0zsSt3A=",               # 安全cookie用预置秘钥 base64.b64encode(uuid.uuid4().bytes + uuid.uuid4().bytes)
        debug = True                                                                #配置调试级别
        )
    http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)                                #将应用处理逻辑 传递给HTTPServer 服务
    define("port", default=8000, type=int)                                          #设置一个监听地址
    http_server.listen(options.port)                                                #配置监听地址到 HTTPServe
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()                                         #启动应用

前端代码online_index.html

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="utf-8">
    <title>聊天室</title>
</head>
<body>
    <div id="contents" style="height:500px;overflow:auto; border:green solid 2px"></div>
    <div>
        <textarea id="msg" style="width: 260px;height: 120px" placeholder="输入要发送的内容"></textarea>
        <input id="send_msg" type="button" href="javascript:;" onclick="sendMsg()" value="发送">
    </div>
    <script src="{{static_url('js/jquery.min.js')}}"></script>
    <script type="text/javascript">
 
        //创建ws协议连接，创建出来后就已经和服务端建立连接
        var ws = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8000/chat?username={{current_user}}");
 
        //收到ws消息的时候在div对话框里面增加一行文字
        ws.onmessage = function(recv) {
            $("#contents").append("<p>" + recv.data + "</p>");
        };
 
        var username = "{{current_user}}";
/////////////////////////监控按下回车键动作//////////////////////////
//         $("#send_msg").keypress(
//             function () {
//                 console.log('发送消息');
//                 sendMsg();
//             }
//         )
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
        function sendMsg() {
            $('#msg').val($('#msg').val().trim());//去除输入前后的空格
            var msg = $("#msg").val();
            if ( msg && msg.length >0) {
                data = {
                    // username:username,
                    msg:msg
                };
                ws.send(JSON.stringify(data));
                $("#msg").val("");
            }else {
                alert('内容不许为空')
            }
        }
    </script>
</body>
</html>

前端login_use_form登录界面代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>登录聊天室</title>
    <script src="{{static_url('js/jquery.min.js')}}"></script>
</head>
<body>
    <!--使用form表单获取登录页-->
    <form action="/" method="post" onsubmit="return check_user()">
        {% module xsrf_form_html() %}
    <input id="username" name="username" placeholder="配置昵称,即可聊天">
    <input id="conform_username" type="submit" value="确认昵称"  >
    </form>
 
    <script>
        function check_user(){
            $('#username').val($('#username').val().trim());//去除输入前后的空格
            var username = $('#username').val();
            if ( !username ){
                alert('昵称不能为空');
                return false;
            }else {
                alert('昵称OK');
                return true
            }
        }
    </script>
 
</body>
</html>