具體的 websocket 介紹可見(jiàn) http://zh.wikipedia.org/wiki/WebSocket?
這里,介紹如何使用 Python 與前端 js 進(jìn)行通信。
websocket 使用 HTTP 協(xié)議完成握手之后,不通過(guò) HTTP 直接進(jìn)行 websocket 通信。
于是,使用 websocket 大致兩個(gè)步驟:使用 HTTP 握手,通信。
js 處理 websocket 要使用 ws 模塊; Python 處理則使用 socket 模塊建立 TCP 連接即可,比一般的 socket ,只多一個(gè)握手以及數(shù)據(jù)處理的步驟。
握手
過(guò)程
包格式
js 客戶端先向服務(wù)器端 python 發(fā)送握手包,格式如下:
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
服務(wù)器回應(yīng)包格式:
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
Sec-WebSocket-Protocol: chat
其中, Sec-WebSocket-Key 是隨機(jī)的,服務(wù)器用這些數(shù)據(jù)構(gòu)造一個(gè) SHA-1 信息摘要。
方法為: key+migic , SHA-1? 加密, base-64 加密,如下:
Python 中的處理代碼
MAGIC_STRING = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
res_key = base64.b64encode(hashlib.sha1(sec_key + MAGIC_STRING).digest())
握手完整代碼
js 端
js 中有處理 websocket 的類,初始化后自動(dòng)發(fā)送握手包,如下:
var socket = new WebSocket('ws://localhost:3368');
Python 端
Python 用 socket 接受得到握手字符串,處理后發(fā)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為用socket,accept()得到的socket
#這里省略監(jiān)聽(tīng),accept的代碼,具體可見(jiàn)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
不同版本的瀏覽器定義的數(shù)據(jù)幀格式不同, Python 發(fā)送和接收時(shí)都要處理得到符合格式的數(shù)據(jù)包,才能通信。
Python 接收
Python 接收到瀏覽器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù),要解析后才能得到其中的有用數(shù)據(jù)。
瀏覽器包格式
固定字節(jié):
( 1000 0001 或是 1000 0002 )這里沒(méi)用,忽略
包長(zhǎng)度字節(jié):
第一位肯定是 1 ,忽略。剩下 7 個(gè)位可以得到一個(gè)整數(shù) (0 ~ 127) ,其中
( 1-125 )表此字節(jié)為長(zhǎng)度字節(jié),大小即為長(zhǎng)度;
(126)表接下來(lái)的兩個(gè)字節(jié)才是長(zhǎng)度;
(127)表接下來(lái)的八個(gè)字節(jié)才是長(zhǎng)度;
用這種變長(zhǎng)的方式表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度,節(jié)省數(shù)據(jù)位。
mark 掩碼:
mark 掩碼為包長(zhǎng)之后的 4 個(gè)字節(jié),之后的兄弟數(shù)據(jù)要與 mark 掩碼做運(yùn)算才能得到真實(shí)的數(shù)據(jù)。
兄弟數(shù)據(jù):
得到真實(shí)數(shù)據(jù)的方法:將兄弟數(shù)據(jù)的每一位 x ,和掩碼的第 i%4 位做 xor 運(yùn)算,其中 i 是 x 在兄弟數(shù)據(jù)中的索引。
完整代碼
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 對(duì)象,通過(guò) ws.send(str) 即可發(fā)送
ws.send(str)
Python 發(fā)送
Python 要包數(shù)據(jù)發(fā)送,也需要處理,發(fā)送包格式如下
固定字節(jié):固定的 1000 0001( ‘ \x81 ′ )
包長(zhǎng):根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是否超過(guò) 125 , 0xFFFF(65535) 來(lái)生成 1 個(gè)或 3 個(gè)或 9 個(gè)字節(jié),來(lái)代表數(shù)據(jù)長(zhǎng)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為Python中處理二進(jìn)制數(shù)的模塊,二進(jìn)制流為C,或網(wǎng)絡(luò)流的形式。
data = '%s%s' % (token, data)
self.con.send(data)
return True
js 端通過(guò)回調(diào)函數(shù) ws.onmessage() 接受數(shù)據(jù)
ws.onmessage = function(result,nTime){
alert("從服務(wù)端收到的數(shù)據(jù):");
alert("最近一次發(fā)送數(shù)據(jù)到現(xiàn)在接收一共使用時(shí)間:" + nTime);
console.log(result);
}
最終代碼
Python服務(wù)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為Python中處理二進(jìn)制數(shù)的模塊,二進(jìn)制流為C,或網(wǎng)絡(luò)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)
#鏈接隊(duì)列大小
print "bind 3368,ready to use"
except:
print("Server is already running,quit")
sys.exit()
while True:
connection, address = sock.accept()
#返回元組(socket,add),accept調(diào)用時(shí)會(huì)進(jìn)入waite狀態(tài)
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客戶 端
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