Python Socket.IO 使用记录

编写时间: 2018.09.15

socket.io 简介

Socket.IO 是一个面向实时 web 应用的 JavaScript 库。它使得服务器和客户端之间实时双向的通信成为可能。他有两个部分:在浏览器中运行的客户端库,和一个面向Node.js的服务端库。两者有着几乎一样的API。像Node.js一样,它也是事件驱动的。socket.io 底层是 engine.io,这个库实现了跨平台的双向通信。在不支持websocket的浏览器会使用polling来代替

协议支持
  • polling: XHR / JSONP polling transport.
  • websocket: WebSocket transport
网站

使用node编写一个简单的聊天程序(不要被我吓到,python的在后面)

开发环境

os: win10
Node.js: v8.11.2
npm: 5.6.0

开发环境安装

  1. 安装node.js, 下载:https://nodejs.org/en/download/选择安装, 安装过程比较简单,不懂请自行Google, 安装完成后自带npm
  2. 检查安装是否正确,命令行输入, 显示版本说明已正确安装
node -v
npm -v
  1. 使用node创建工程
    3.1 创建chat文件夹(D:\work\node\projects\chat)
    3.2 创建chat工程,命令行输入: npm init, 过程如下,默认直接回车即可
D:\work\node\projects\chat>npm init
This utility will walk you through creating a package.json file.
It only covers the most common items, and tries to guess sensible defaults.

See `npm help json` for definitive documentation on these fields
and exactly what they do.

Use `npm install <pkg>` afterwards to install a package and
save it as a dependency in the package.json file.

Press ^C at any time to quit.
package name: (chat)
version: (1.0.0)
description:
entry point: (index.js)
test command:
git repository:
keywords:
author:
license: (ISC)
About to write to D:\work\node\projects\chat\package.json:

{
  "name": "chat",
  "version": "1.0.0",
  "description": "",
  "main": "index.js",
  "scripts": {
    "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1"
  },
  "author": "",
  "license": "ISC"
}


Is this ok? (yes)

D:\work\node\projects\chat>

3.3 安装依赖库

npm install --save express@4.15.2
npm install --save socket.io

# 安装过程如下
D:\work\node\projects\chat>npm install --save express@4.15.2
npm notice created a lockfile as package-lock.json. You should commit this file.
npm WARN chat@1.0.0 No description
npm WARN chat@1.0.0 No repository field.

+ express@4.15.2
added 46 packages in 5.126s

D:\work\node\projects\chat>npm install --save socket.io
npm WARN chat@1.0.0 No description
npm WARN chat@1.0.0 No repository field.

+ socket.io@2.1.1
added 42 packages in 7.063s

3.5 在chat目录下创建index.js, 输入以下内容

var app = require('express')();
var http = require('http').Server(app);
var io = require('socket.io')(http);

app.get('/', function (req, res) {
    // res.send('<h1>Hello World</h1>')
    res.sendFile(__dirname + '/index.html')
});

io.on('connection', function (socket) {
    console.log('a user connected');

    socket.on('disconnect', function () {
        console.log('user disconnected');
    });

    socket.on('chat message', function (msg) {
        console.log('message:' + msg);
        // socket.broadcast.emit('chat message', msg);
        io.emit('chat message', msg);
    });
});

http.listen(3000, function () {
    console.log('listening on *:3000');
});

3.4 在chat目录创建index.html文件, 输入

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
    <title>Socket.IO chat</title>
    <style>
        * {
            margin: 0;
            padding: 0;
            box-sizing: border-box;
        }

        body {
            font: 13px Helvetica, Arial;
        }

        form {
            background: #000;
            padding: 3px;
            position: fixed;
            bottom: 0;
            width: 100%;
        }

        form input {
            border: 0;
            padding: 10px;
            width: 90%;
            margin-right: .5%;
        }

        form button {
            width: 9%;
            background: rgb(130, 224, 255);
            border: none;
            padding: 10px;
        }

        #messages {
            list-style-type: none;
            margin: 0;
            padding: 0;
        }

        #messages li {
            padding: 5px 10px;
        }

        #messages li:nth-child(odd) {
            background: #eee;
        }
    </style>
</head>

<body>
    <ul id="messages"></ul>
    <form action="">
        <input id="m" autocomplete="off">
        <button>Send</button>
    </form>

    <script src="https://cdn.bootcss.com/socket.io/2.1.1/socket.io.js"></script>
    <script src="https://cdn.bootcss.com/jquery/3.3.1/jquery.min.js"></script>
    <script>
        $(function () {
            var socket = io();
            $('form').submit(function () {
                socket.emit('chat message', $('#m').val());
                $('#m').val('');
                return false;
            });
            socket.on('chat message', function (msg) {
                $('#messages').append($('<li>').text(msg));
            });
        });
    </script>
</body>

</html>

3.6 最终目录如下

--  index.html
--  index.js
--  package-lock.json
--  package.json
--  node_modules

3.7 运行测试 输入node . (注意node空格后面有一点)

D:\work\node\projects\chat>node .
listening on *:3000

3.8 访问 http://localhost:3000/, 效果如下

ttt.gif

协议说明

engine.io: 3
socket.io: 4

Engine.IO 简单说明

详细请访问官方文档 https://github.com/socketio/engine.io-protocol

Engine.IO 会话流程
engine.io会话.png
URLs格式
/engine.io/[?<query string>]
  • 参数说明
    • transport: 类型,默认支持 polling, websocket
    • j: 使用jsonp是必需参数
    • sid: 会话ID
    • b64: 如果客户端不支持XHR2,则在查询字符串中发送b64 = 1,以通知服务器所有二进制数据应该发送base64编码。
编码
  • packet
  • payload
packet(可以是utf-8 或 二进制数据)
# utf-8
<packet type id>[<data>]
# example
2probe

# binary
4|0|1|2|3|4|5

packet 类型

类型 描述 example
0 open 新建连接时使用
1 close 关闭transport,但不关闭连接本身
2 ping 客户端发送ping包 client sends: 2probe
server sends: 3probe
3 pong 服务器响应ping包
4 message 消息 1.server sends: 4HelloWorld
2.client receives and calls callback socket.on('message', function (data) { console.log(data); });
5 upgrade 切换协议时使用,判断是否支持
6 noop 主要用于在收到传入的websocket连接时强制轮询周期 1. client connects through new transport;
2.client sends 2probe
3.server receives and sends 3probe
4.client receives and sends 5
5.server flushes and closes old transport and switches to new.
Payload
<length1>:<packet1>[<length2>:<packet2>[...]]
  • length: 以字符为单位的数据包长度
  • packet: 实际数据包

Socket.IO 简单说明

详细请访问官方文档 https://github.com/socketio/socket.io-protocol

Socket.IO数据包

  • Packet#CONNECT (0)
  • Packet#DISCONNECT (1)
  • Packet#EVENT (2)
  • Packet#ACK (3)
  • Packet#ERROR (4)
  • Packet#BINARY_EVENT (5)
  • Packet#BINARY_ACK (6)

使用python基于websocket-client创建一个简单的socket.io 客户端demo

建议先看这篇文章 https://www.jianshu.com/p/a3e06ec1a3a0

1.分析

1.1. 浏览器中打开上面的chat例子,控制台中查看(F12), 刷新浏览器之后信息如下


chrome.png

1.2 根据上面的协议可以知道 Frames Data的作用(绿色:客户端; 红色: 服务器)

# 创建websocket连接
2probe:
3probe
5
# 心跳
2
3

1.3 连接流程图可以参考这篇文章: https://www.jianshu.com/p/a3e06ec1a3a0

2. 编写代码

开发环境
win10
python3.6.3

2.1 安装websocket-client

pip install websocket-client
# github
https://github.com/websocket-client/websocket-client
# 我安装的版本
websocket-client              0.53.0

2.2 基于websocket-client官方例子修改

import time
from threading import Timer, Event, Thread

import websocket


class HeartbeatThread(Thread):
    """心跳"""

    def __init__(self, event, ws):
        super(HeartbeatThread, self).__init__()
        self.event = event
        self.ws = ws

    def run(self):
        while 1:
            # 发送ping包
            self.ws.send('2')
            self.event.wait(timeout=2)


def on_message(ws, message):
    """接收信息"""
    print(message)


def on_error(ws, error):
    print(error)


def on_close(ws):
    print("### closed ###")


def on_open(ws):
    """请求连接"""
    ws.send("2probe")


def on_emit(ws):
    # 创建心跳线程
    event = Event()
    heartbeat = HeartbeatThread(event, ws)
    heartbeat.start()

    while 1:
        content = input("input: ")
        # 发送信息
        # 4: engine.io message
        # 2: socket.io event
        # chat message event message
        ws.send('42["chat message","{0}"]'.format(content))
        time.sleep(.2)


if __name__ == "__main__":
    websocket.enableTrace(True)
    # url 格式
    # ws://host:prot/socket.io/?EIO=3&transport=websocket
    ws = websocket.WebSocketApp(
        "ws://127.0.0.1:3000/socket.io/?EIO=3&transport=websocket",
        on_message=on_message,
        on_error=on_error,
        on_close=on_close
    )
    ws.on_open = on_open

    t = Timer(3, on_emit, args=(ws,))
    t.start()

    ws.run_forever()

2.3 测试 运行上面的node 例子,并打开浏览器, 最终效果如下


demo.gif

python socket.io client 库选择(socket.io协议版本之间不完全兼容)

参考

最后编辑于
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