WebSockets 接口¶

FastAPI 支持使用 WebSocket。

WebSocket 客户端¶

生产环境¶

生产环境下，您可能要使用 React、Vue.js、Angular 等现代前端框架。

并且使用 WebSocket 与后端通信时，还可能要使用前端工具。

本地移动应用也有可能在本地代码（native code）中使用 WebSocket 与后端直接通信。

当然您还有可能以其他方式与 WebSocket 端点通信。

但在本例中，我们使用非常简单的 HTML 文档，该文档只包含了一些 JavaScript，所有内容都在一个长字符串中。

这种方式肯定不好，在生产环境中最好不要这样做。

生产环境下要使用前端框架等方式。

但本例的这种方式可以用最简单的形式，让我们集中精力了解服务器端的 WebSocket，而且还能正常运行：

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}")

创建 `websocket`¶

在 FastAPI 应用中创建 websocket：

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}")

技术细节

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

FastAPI 的 WebSocket 只是为开发者提供的快捷方式，但它其实直接继承自 Starlette。

等待信息与发送信息¶

在 WebSocket 路由里可以使用 await 接收或发送信息。

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}")

并可以接收和发送二进制、文本、JSON 等格式的数据。

运行¶

如果文件名为 main.py，则以如下命令运行应用：

$ uvicorn main:app --reload

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

打开浏览器 http://127.0.0.1:8000。

可以看到如下简单页面：

在输入框中输入并发送信息：

FastAPI 应用使用 WebSocket 返回如下响应：

发送与接收信息：

所有操作都使用同一个 WebSocket 连接。

使用 `Depends` 等函数¶

在 WebSocket 端点中，从 fastapi 导入并使用以下函数：

Depends
Security
Cookie
Header
Path
Query

此处与其他 FastAPI 端点/路径操作的工作方式相同：

from typing import Union

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: Union[str, None] = Cookie(default=None),
    token: Union[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: Union[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}")

说明

Websocket 不会真的触发 HTTPException，因此最好直接关闭 WebSocket 连接。

此时，可以使用规范定义的有效代码中的关闭代码。

今后, 还有可能添加可在任意位置触发的 WebSocketException 及其异常处理器。但这些都取决于 Starlette 的 PR #527。

WebSocket 与依赖项¶

如果文件名为 main.py，则以如下命令运行服务：

$ uvicorn main:app --reload

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

打开浏览器 http://127.0.0.1:8000。

设置：

Item ID, 在路径中使用
Token，用作查询参数

提示

注意，查询 token 由依赖项处理。

使用该依赖项可以连接 WebSocket，然后发送与接收信息：

处理断开连接与多个客户端¶

WebSocket 连接关闭时， await websocket.receive_text() 触发 WebSocketDisconnect 异常，然后就可以像本例一样捕获和处理异常。

from typing import List

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")

尝试以下操作：

用多个浏览器标签页打开应用
在多个标签页中写入信息
然后关闭其中一个标签页

此时会触发 WebSocketDisconnect 异常，其他客户端会接收到如下信息：

Client #1596980209979 left the chat

提示

上述应用是最简单的例子，只是为了演示如何处理与广播信息给多个 WebSocket 连接。

注意，所有操作都是在内存的单列表中处理，因此它只在进程运行时工作，且只使用单进程工作。

如果需要为 FastAPI 集成一些由 Redis、PostgreSQL 等数据库支持的、且更成熟稳定的功能，请参阅编码/广播。