WebSockets¶

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可能會有對原意的誤解，或讀起來不自然等問題。🤖

你可以在 FastAPI 中使用 WebSockets。

安裝 `websockets`¶

請先建立虛擬環境、啟用它，然後安裝 websockets（一個讓你更容易使用「WebSocket」通訊協定的 Python 套件）：

$ pip install websockets

---> 100%

WebSockets 用戶端¶

在生產環境¶

在你的生產系統中，你很可能有一個使用現代框架（如 React、Vue.js 或 Angular）建立的前端。

而為了透過 WebSockets 與後端通訊，你通常會使用前端的工具。

或者你可能有一個原生行動應用，使用原生程式碼直接與 WebSocket 後端通訊。

又或者你有其他任何方式與 WebSocket 端點通訊。

但在這個範例中，我們會用一個非常簡單的 HTML 文件與一些 JavaScript，全都寫在一個長字串裡。

當然，這並不理想，你不會在生產環境這樣做。

在生產環境你通常會用上述其中一種方式。

但這是能讓我們專注於 WebSocket 伺服端並跑起一個可運作範例的最簡單方式：

Python 3.10+

from fastapi import FastAPI, WebSocket
from fastapi.responses import HTMLResponse

app = FastAPI()

html = """
<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <title>Chat</title>
    </head>
    <body>
        <h1>WebSocket Chat</h1>
        <form action="" onsubmit="sendMessage(event)">
            <input type="text" id="messageText" autocomplete="off"/>
            <button>Send</button>
        </form>
        <ul id='messages'>
        </ul>
        <script>
            var ws = new WebSocket("ws://localhost:8000/ws");
            ws.onmessage = function(event) {
                var messages = document.getElementById('messages')
                var message = document.createElement('li')
                var content = document.createTextNode(event.data)
                message.appendChild(content)
                messages.appendChild(message)
            };
            function sendMessage(event) {
                var input = document.getElementById("messageText")
                ws.send(input.value)
                input.value = ''
                event.preventDefault()
            }
        </script>
    </body>
</html>
"""


@app.get("/")
async def get():
    return HTMLResponse(html)


@app.websocket("/ws")
async def websocket_endpoint(websocket: WebSocket):
    await websocket.accept()
    while True:
        data = await websocket.receive_text()
        await websocket.send_text(f"Message text was: {data}")

建立一個 `websocket`¶

在你的 FastAPI 應用中，建立一個 websocket：

Python 3.10+

from fastapi import FastAPI, WebSocket
from fastapi.responses import HTMLResponse

app = FastAPI()

html = """
<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <title>Chat</title>
    </head>
    <body>
        <h1>WebSocket Chat</h1>
        <form action="" onsubmit="sendMessage(event)">
            <input type="text" id="messageText" autocomplete="off"/>
            <button>Send</button>
        </form>
        <ul id='messages'>
        </ul>
        <script>
            var ws = new WebSocket("ws://localhost:8000/ws");
            ws.onmessage = function(event) {
                var messages = document.getElementById('messages')
                var message = document.createElement('li')
                var content = document.createTextNode(event.data)
                message.appendChild(content)
                messages.appendChild(message)
            };
            function sendMessage(event) {
                var input = document.getElementById("messageText")
                ws.send(input.value)
                input.value = ''
                event.preventDefault()
            }
        </script>
    </body>
</html>
"""


@app.get("/")
async def get():
    return HTMLResponse(html)


@app.websocket("/ws")
async def websocket_endpoint(websocket: WebSocket):
    await websocket.accept()
    while True:
        data = await websocket.receive_text()
        await websocket.send_text(f"Message text was: {data}")

技術細節

你也可以使用 from starlette.websockets import WebSocket。

FastAPI 直接提供相同的 WebSocket 只是為了方便你這位開發者，但它其實是直接來自 Starlette。

等待與傳送訊息¶

在你的 WebSocket 路由中，你可以 await 接收訊息並傳送訊息。

Python 3.10+

from fastapi import FastAPI, WebSocket
from fastapi.responses import HTMLResponse

app = FastAPI()

html = """
<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <title>Chat</title>
    </head>
    <body>
        <h1>WebSocket Chat</h1>
        <form action="" onsubmit="sendMessage(event)">
            <input type="text" id="messageText" autocomplete="off"/>
            <button>Send</button>
        </form>
        <ul id='messages'>
        </ul>
        <script>
            var ws = new WebSocket("ws://localhost:8000/ws");
            ws.onmessage = function(event) {
                var messages = document.getElementById('messages')
                var message = document.createElement('li')
                var content = document.createTextNode(event.data)
                message.appendChild(content)
                messages.appendChild(message)
            };
            function sendMessage(event) {
                var input = document.getElementById("messageText")
                ws.send(input.value)
                input.value = ''
                event.preventDefault()
            }
        </script>
    </body>
</html>
"""


@app.get("/")
async def get():
    return HTMLResponse(html)


@app.websocket("/ws")
async def websocket_endpoint(websocket: WebSocket):
    await websocket.accept()
    while True:
        data = await websocket.receive_text()
        await websocket.send_text(f"Message text was: {data}")

你可以接收與傳送二進位、文字與 JSON 資料。

試試看¶

如果你的檔案名為 main.py，用以下指令執行應用：

$ fastapi dev main.py

<span style="color: green;">INFO</span>:     Uvicorn running on http://127.0.0.1:8000 (Press CTRL+C to quit)

在瀏覽器開啟 http://127.0.0.1:8000。

你會看到一個像這樣的簡單頁面：

你可以在輸入框輸入訊息並送出：

你的 FastAPI 應用會透過 WebSockets 回應：

你可以傳送（與接收）多則訊息：

而且它們都會使用同一個 WebSocket 連線。

使用 `Depends` 與其他功能¶

在 WebSocket 端點中，你可以從 fastapi 匯入並使用：

Depends
Security
Cookie
Header
Path
Query

它們的運作方式與其他 FastAPI 端點/路徑操作 相同：

Python 3.10+

from typing import Annotated

from fastapi import (
    Cookie,
    Depends,
    FastAPI,
    Query,
    WebSocket,
    WebSocketException,
    status,
)
from fastapi.responses import HTMLResponse

app = FastAPI()

html = """
<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <title>Chat</title>
    </head>
    <body>
        <h1>WebSocket Chat</h1>
        <form action="" onsubmit="sendMessage(event)">
            <label>Item ID: <input type="text" id="itemId" autocomplete="off" value="foo"/></label>
            <label>Token: <input type="text" id="token" autocomplete="off" value="some-key-token"/></label>
            <button onclick="connect(event)">Connect</button>
            <hr>
            <label>Message: <input type="text" id="messageText" autocomplete="off"/></label>
            <button>Send</button>
        </form>
        <ul id='messages'>
        </ul>
        <script>
        var ws = null;
            function connect(event) {
                var itemId = document.getElementById("itemId")
                var token = document.getElementById("token")
                ws = new WebSocket("ws://localhost:8000/items/" + itemId.value + "/ws?token=" + token.value);
                ws.onmessage = function(event) {
                    var messages = document.getElementById('messages')
                    var message = document.createElement('li')
                    var content = document.createTextNode(event.data)
                    message.appendChild(content)
                    messages.appendChild(message)
                };
                event.preventDefault()
            }
            function sendMessage(event) {
                var input = document.getElementById("messageText")
                ws.send(input.value)
                input.value = ''
                event.preventDefault()
            }
        </script>
    </body>
</html>
"""


@app.get("/")
async def get():
    return HTMLResponse(html)


async def get_cookie_or_token(
    websocket: WebSocket,
    session: Annotated[str | None, Cookie()] = None,
    token: Annotated[str | None, Query()] = None,
):
    if session is None and token is None:
        raise WebSocketException(code=status.WS_1008_POLICY_VIOLATION)
    return session or token


@app.websocket("/items/{item_id}/ws")
async def websocket_endpoint(
    *,
    websocket: WebSocket,
    item_id: str,
    q: int | None = None,
    cookie_or_token: Annotated[str, Depends(get_cookie_or_token)],
):
    await websocket.accept()
    while True:
        data = await websocket.receive_text()
        await websocket.send_text(
            f"Session cookie or query token value is: {cookie_or_token}"
        )
        if q is not None:
            await websocket.send_text(f"Query parameter q is: {q}")
        await websocket.send_text(f"Message text was: {data}, for item ID: {item_id}")

🤓 Other versions and variants

Python 3.10+ - non-Annotated

Tip

Prefer to use the Annotated version if possible.

from fastapi import (
    Cookie,
    Depends,
    FastAPI,
    Query,
    WebSocket,
    WebSocketException,
    status,
)
from fastapi.responses import HTMLResponse

app = FastAPI()

html = """
<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <title>Chat</title>
    </head>
    <body>
        <h1>WebSocket Chat</h1>
        <form action="" onsubmit="sendMessage(event)">
            <label>Item ID: <input type="text" id="itemId" autocomplete="off" value="foo"/></label>
            <label>Token: <input type="text" id="token" autocomplete="off" value="some-key-token"/></label>
            <button onclick="connect(event)">Connect</button>
            <hr>
            <label>Message: <input type="text" id="messageText" autocomplete="off"/></label>
            <button>Send</button>
        </form>
        <ul id='messages'>
        </ul>
        <script>
        var ws = null;
            function connect(event) {
                var itemId = document.getElementById("itemId")
                var token = document.getElementById("token")
                ws = new WebSocket("ws://localhost:8000/items/" + itemId.value + "/ws?token=" + token.value);
                ws.onmessage = function(event) {
                    var messages = document.getElementById('messages')
                    var message = document.createElement('li')
                    var content = document.createTextNode(event.data)
                    message.appendChild(content)
                    messages.appendChild(message)
                };
                event.preventDefault()
            }
            function sendMessage(event) {
                var input = document.getElementById("messageText")
                ws.send(input.value)
                input.value = ''
                event.preventDefault()
            }
        </script>
    </body>
</html>
"""


@app.get("/")
async def get():
    return HTMLResponse(html)


async def get_cookie_or_token(
    websocket: WebSocket,
    session: str | None = Cookie(default=None),
    token: str | None = Query(default=None),
):
    if session is None and token is None:
        raise WebSocketException(code=status.WS_1008_POLICY_VIOLATION)
    return session or token


@app.websocket("/items/{item_id}/ws")
async def websocket_endpoint(
    websocket: WebSocket,
    item_id: str,
    q: int | None = None,
    cookie_or_token: str = Depends(get_cookie_or_token),
):
    await websocket.accept()
    while True:
        data = await websocket.receive_text()
        await websocket.send_text(
            f"Session cookie or query token value is: {cookie_or_token}"
        )
        if q is not None:
            await websocket.send_text(f"Query parameter q is: {q}")
        await websocket.send_text(f"Message text was: {data}, for item ID: {item_id}")

Info

因為這是 WebSocket，拋出 HTTPException 並沒有意義，因此我們改為拋出 WebSocketException。

你可以使用規範中定義的有效關閉代碼之一。

用依賴試用 WebSocket¶

如果你的檔案名為 main.py，用以下指令執行應用：

$ fastapi dev main.py

<span style="color: green;">INFO</span>:     Uvicorn running on http://127.0.0.1:8000 (Press CTRL+C to quit)

在瀏覽器開啟 http://127.0.0.1:8000。

在那裡你可以設定：

"Item ID"，用於路徑。
"Token"，作為查詢參數。

Tip

注意查詢參數 token 會由一個依賴處理。

之後你就能連線到 WebSocket，並開始收發訊息：

處理斷線與多個用戶端¶

當 WebSocket 連線關閉時，await websocket.receive_text() 會拋出 WebSocketDisconnect 例外，你可以像範例中那樣捕捉並處理。

Python 3.10+

from fastapi import FastAPI, WebSocket, WebSocketDisconnect
from fastapi.responses import HTMLResponse

app = FastAPI()

html = """
<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <title>Chat</title>
    </head>
    <body>
        <h1>WebSocket Chat</h1>
        <h2>Your ID: <span id="ws-id"></span></h2>
        <form action="" onsubmit="sendMessage(event)">
            <input type="text" id="messageText" autocomplete="off"/>
            <button>Send</button>
        </form>
        <ul id='messages'>
        </ul>
        <script>
            var client_id = Date.now()
            document.querySelector("#ws-id").textContent = client_id;
            var ws = new WebSocket(`ws://localhost:8000/ws/${client_id}`);
            ws.onmessage = function(event) {
                var messages = document.getElementById('messages')
                var message = document.createElement('li')
                var content = document.createTextNode(event.data)
                message.appendChild(content)
                messages.appendChild(message)
            };
            function sendMessage(event) {
                var input = document.getElementById("messageText")
                ws.send(input.value)
                input.value = ''
                event.preventDefault()
            }
        </script>
    </body>
</html>
"""


class ConnectionManager:
    def __init__(self):
        self.active_connections: list[WebSocket] = []

    async def connect(self, websocket: WebSocket):
        await websocket.accept()
        self.active_connections.append(websocket)

    def disconnect(self, websocket: WebSocket):
        self.active_connections.remove(websocket)

    async def send_personal_message(self, message: str, websocket: WebSocket):
        await websocket.send_text(message)

    async def broadcast(self, message: str):
        for connection in self.active_connections:
            await connection.send_text(message)


manager = ConnectionManager()


@app.get("/")
async def get():
    return HTMLResponse(html)


@app.websocket("/ws/{client_id}")
async def websocket_endpoint(websocket: WebSocket, client_id: int):
    await manager.connect(websocket)
    try:
        while True:
            data = await websocket.receive_text()
            await manager.send_personal_message(f"You wrote: {data}", websocket)
            await manager.broadcast(f"Client #{client_id} says: {data}")
    except WebSocketDisconnect:
        manager.disconnect(websocket)
        await manager.broadcast(f"Client #{client_id} left the chat")

試用方式：

用多個瀏覽器分頁開啟該應用。
從每個分頁傳送訊息。
然後關閉其中一個分頁。

這會引發 WebSocketDisconnect 例外，其他所有用戶端都會收到類似以下的訊息：

Client #1596980209979 left the chat

Tip

上面的應用是一個極簡範例，用來示範如何處理並向多個 WebSocket 連線廣播訊息。

但請注意，因為所有狀態都在記憶體中的單一 list 裡管理，它只會在該程序執行期間生效，且僅適用於單一程序。

如果你需要一個容易與 FastAPI 整合、但更健壯，且可由 Redis、PostgreSQL 等後端支援的方案，請參考 encode/broadcaster。

WebSockets¶

安裝 websockets¶

WebSockets 用戶端¶

在生產環境¶

建立一個 websocket¶

等待與傳送訊息¶

試試看¶

使用 Depends 與其他功能¶

用依賴試用 WebSocket¶

處理斷線與多個用戶端¶

更多資訊¶

安裝 `websockets`¶

建立一個 `websocket`¶

使用 `Depends` 與其他功能¶