【介绍】：本文介绍在Django中搭建Websocket服务器的最基本知识。

WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。它最初由HTML5规范提出，旨在解决传统HTTP协议在实时通信方面的不足。与HTTP****不同，WebSocket在建立连接后可以保持长连接状态，允许服务器主动向客户端发送数据,而不需要客户端发起请求。

WebSocket通信过程如下:

1. 客户端发起一个HTTP请求，请求头中包含Upgrade: websocket，表示希望将连接升级为WebSocket连接。
2. 服务器响应请求,返回状态码101 Switching Protocols，表示同意升级协议。
3. 连接升级完成后，客户端和服务器就可以通过这个连接进行全双工通信。
4. 在通信过程中，客户端和服务器可以随时向对方发送数据,不受请求-响应模式的限制。
5. 当一方关闭连接时，WebSocket连接就会被终止。

WebSocket使用ws://（非加密）和wss://（加密）作为协议前缀,默认端口分别为80和443。

WebSocket特别适合需要实时交互、频繁通信的应用场景，例如：

1. 聊天应用：

用户可以实时发送和接收消息,无需刷新页面。
服务器可以将新消息实时推送给在线用户。
支持一对一聊天、群聊等多种聊天模式。

2. 实时协作工具：

多个用户可以同时编辑同一文档或画板,所有变更实时同步。
用户可以看到其他用户的鼠标位置、选择内容等实时状态。
常见的实时协作工具有在线文档、在线绘图等。

3. 在线游戏：

玩家之间可以实时交互,如移动、攻击、聊天等。
服务器可以将游戏状态实时同步给所有玩家。
支持多人在线对战、合作等游戏模式。

4. 实时数据更新：

股票行情、汇率、商品价格等实时数据可以通过WebSocket推送给客户端。
天气预报、新闻推送等实时信息也可以使用WebSocket及时送达。
客户端无需定时轮询，可以节省带宽和服务器资源。

5. 物联网（IoT）应用：

设备可以通过WebSocket与服务器保持长连接,实时上报数据。
服务器可以实时向设备发送控制指令，如开关灯、调节温度等。

WebSocket可以提供低延迟、高效的设备通信方式。

pip install channels

Channels是一个基于Django的库，用于处理WebSocket等协议。

在settings.py中添加以下配置：

INSTALLED_APPS = [
    ...
    'channels',
]

ASGI_APPLICATION = 'myproject.asgi.application'

ASGI（Asynchronous Server Gateway Interface）用于作为服务器网关接口，它是Django Channels的一部分,用于处理异步请求，包括WebSocket请求。
在项目根目录下创建asgi.py文件:

import os
from channels.routing import ProtocolTypeRouter, URLRouter
from django.core.asgi import get_asgi_application

from . import rontings

os.environ.setdefault('DJANGO_SETTINGS_MODULE', 'myproject.settings')

application = ProtocolTypeRouter({
    # 这里处理http路由
    "http": get_asgi_application(),
    # 这里处理WebSocket路由
    # rontings.py的websocket_urlpatterns
    "websocket": URLRouter(rontings.websocket_urlpatterns),
})

在项目根目录下创建routing.py文件：

from django.urls import re_path
from my_app1 import consumers

websocket_urlpatterns = [
    re_path(r'ws/?p<group>\wt/$', consumers.ChatConsumer.as_asgi()),
]

这里定义的 websocket_urlpatterns 就类似于实现 HTTP 服务器时定义的 urlpatterns ，是对应于WebSocket服务的路由规则。

正则表达式r'ws/?p<group>\wt/$'用于匹配WebSocket的URL。它匹配以ws/开头，后面跟着一个捕获组group，最后以/结尾的URL。捕获组group可以捕获URL中的一部分，并将其作为参数传递给消费者类。

消费者类consumers.ChatConsumer（下一个小节会介绍）是我们定义的处理WebSocket连接和消息的类。通过调用as_asgi()方法,我们将消费者类转换为ASGI应用，以便在路由中使用。

当一个WebSocket请求的URL匹配这个路由规则时，Django Channels会将请求交给consumers.ChatConsumer消费者类处理。消费者类可以处理连接的建立、接收消息、发送消息以及连接的关闭等事件。

WebSocket中的消费者，就类似于HTTP服务的View

在应用my_app1创建一个consumers.py文件，定义WebSocket消费者：

from channels.generic.websocket import WebsocketConsumer
from channels.exceptions import StopConsumer

class ChatConsumer(WebsocketConsumer):
    def websocket_connect(self):
        self.accept()
        self.send('消息')
        
    def websocket_receive(self, message):
        # 客户端基于websocket向后端发送数据时，自动触发接收消息
        print(message)
        self.send(text_data="收到消息: " + message)
        # self.close()

    def websocket_disconnect(self, message):
        # 客户端与服务器断开连接时，自动触发
        print("断开连接")
        raise StopConsumer()