python后端开发培训
今
日
鸡
汤
云想衣裳花想容,春风拂槛露华浓。
在线聊天室在如今的互联网是一个很常见的产品,在各类电商的网页客服中,我们都可以接触到在线聊天。还有一个培训机构,你一打开他的网页,立马就弹出一个在线聊天框,防不胜防。
今天州的先生给大家带了一个后端 Python + 前端 Vue 的小项目教程。
这个教程分为上中下三篇,其中:
上篇使用 Django 传统的 MTV 模式进行开发,实现一个在线聊天室的功能。中篇在上篇基础上加入数据存储,实现聊天记录的保存。下篇则采用后端 Django + 前端 Vue 对传统的 Web 模开发式进行改造。非常适合学了 Django 之后写项目无从下手的朋友们。
本篇为上篇,我们将使用 Django 的传统开发模式,借助视图和模板完成一个在线聊天室应用的开发。
最终效果如下所示:
直接开干吧!
创建虚拟环境
为了不与计算机上现有的 Python 模块冲突,我们新起一个 Python 虚拟环境:
python -m venv django3_env进入虚拟环境,然后激活它。
安装依赖库
后端我们使用的是 Django3 框架(在本文编写时,Django 的最新版本为 3.2,所以我们不需要指定它的版本):
pip install django还有一个重要的依赖库——Channels。
Channels 封装了 Django 的原生异步视图支持,让 Django 项目不仅可以处理 HTTP,还可以处理需要长时间连接的协议,比如:WebSockets、MQTT、聊天机器人、业余无线电等等。
简而言之,就是为 Django 提供了异步和非 HTTP 处理的能力。
pip install channels因为 Channels 中的一个功能需要使用到 Redis 作为数据通道和缓存,所以我们得安装 Redis 以及其 Python 相关的包。
而 Redis 在 Windows 上没有官方的支持,所以在这里,州的先生使用一个 Redis 的替代品 Memurai 来当 Redis 使用:
安装完成后即会作为 Windows 的服务在后台启动。
然后安装 Channels 的 Redis 配套库:
pip install channels_redis创建项目
安装好所有的依赖项之后,我们开始创建 Django 项目:
django-admin startproject chat_backend然后进入 chat_backend 目录,创建一个应用:
python manage.py startapp chat配置项目
接着我们进行必要的配置,下述操作在 settings.py 文件中进行。
添加 channels、chat 应用到 Django 项目的应用列表:
INSTALLED_APPS =['django.contrib.admin','django.contrib.auth','django.contrib.contenttypes','django.contrib.sessions','django.contrib.messages','django.contrib.staticfiles','channels','chat',]在项目根目录下新建名为templates的文件夹,然后定义 HTML 模板路径:
TEMPLATES = [ {'BACKEND': 'django.template.backends.django.DjangoTemplates','DIRS': [ BASE_DIR / 'templates' ],'APP_DIRS': True,'OPTIONS': {'context_processors': ['django.template.context_processors.debug','django.template.context_processors.request','django.contrib.auth.context_processors.auth','django.contrib.messages.context_processors.messages', ], }, },]
然后指定 asgi 应用:
ASGI_APPLICATION ="chat_backend.asgi.application"最后,指定 Channels 使用的数据通道后端,在这里我们使用的是 Redis:
CHANNEL_LAYERS = {'default': {'BACKEND': 'channels_redis.core.RedisChannelLayer','CONFIG': {"hosts": [('127.0.0.1', 6379)], }, },}
其中主机地址和端口号填写 Redis 启动后显示的默认值。
创建视图
在这个「在线聊天室」里面,一共有两个页面。一个是首页,用于输入房间号和用户名;另一个则是聊天房间的页面,用于进行聊天。
我们在 chat 应用的 views.py 下新建两个视图函数:
# 首页defindex(request):return render(request,'index.html',locals())# 聊天室defroom(request,room_name): room_name = room_name username = request.GET.get('username', '游客')return render(request,'room.html',locals())
其中,视图函数index()返回 index.html,视图函数room()返回 room.html,这两个 HTML 文件需要我们在templates文件夹中进行创建。
定义路由
视图函数创建好之后,我们为其绑定路由,在 chat 应用下新建一个名为urls.py的文件,在其中写入如下内容:
from django.urls import pathfrom chat.views import *# HTTP URLurlpatterns = [ path('',index,name="index"), path('<str:room_name>/',room,name="room")]
然后在 chat_backend 文件夹下的 urls.py 文件内引入 chat 应用的 url 配置:
urlpatterns = [ path('admin/', admin.site.urls), path('', include('chat.urls')),]
至此,「在线聊天室」这个项目的 HTTP 部分已经完成了开发。
访问首页,会显示如下图所示的页面:
我们可以输入房间号和用户名进入房间,进入房间后的页面如下图所示:
但是现在我们还不能进行在线聊天,因为在线聊天最核心的部分——WebSocket后端,我们还没有编写。
编写 WebSocket 后端
WebSocket 是一个长连接的双向通信协议。通过 WebSocket 我们可以在客户端和服务器端之间建立实时的通信,而不是像 HTTP 那样,只有客户端发起,服务器端才会响应。
在这里,我们借助 Channels 在 Django 中实现 WebSocket。
首先,在 chat 应用下新建一个名为consumers.py的文件(意为消费者,是 Channels 中的一个重要概念),在其中,我们引入 WebSocket 类:
from channels.generic.websocket importAsyncWebsocketConsumer然后继承这个类,新建一个名为ChatConsumer的类,并在其中重写 WebSocket 的连接、关闭连接、消息接收等方法,代码如下所示:
classChatConsumer(AsyncWebsocketConsumer):# 连接 async defconnect(self):self.room_name = self.scope['url_route']['kwargs']['room_name']self.room_group_name = 'chat_%s' % self.room_name# 加入聊天室 await self.channel_layer.group_add(self.room_group_name,self.channel_name ) await self.accept()# 关闭连接 async defdisconnect(self, close_code): await self.channel_layer.group_discard(self.room_group_name,self.channel_name )# async defreceive(self, text_data=None, bytes_data=None): data = json.loads(text_data) message = data['message'] username = data['username']# Send message to room group await self.channel_layer.group_send(self.room_group_name, {'type': 'chat_message','message': message,'username': username } )# 接收消息 async defchat_message(self, event): message = event['message'] username = event['username']# 发送消息到 Websocket await self.send(text_data=json.dumps({'message': message,'username': username }))
最后,我们在 asgi 中重新声明路由。打开 chat_backend 目录下的 asgi.py 文件,将内容修改为如下所示:
import osfrom django.core.asgi import get_asgi_applicationfrom django.urls import pathfrom channels.auth import AuthMiddlewareStackfrom channels.routing import ProtocolTypeRouter, URLRouterfrom chat.consumers import ChatConsumeros.environ.setdefault('DJANGO_SETTINGS_MODULE', 'chat_backend.settings')application = ProtocolTypeRouter({"http": get_asgi_application(),"websocket": AuthMiddlewareStack( URLRouter([ path("ws/<str:room_name>/",ChatConsumer.as_asgi()), ]) )})
如上代码所示,HTTP 通过 get_asgi_application 以传统的 HTTP 路由进行处理,而 WebSocket 则通过 Channels 的 URLRouter 进行处理。这样我们的项目启动之后就可以同时支持 HTTP 访问和 WebSocket 访问。
前端连接 WebSocket
后端提供了 WebSocket 服务,前端需要进行连接和处理才行。
来看看前端的处理过程。
首先,通过 new 一个 WebSocket对象,来创建 WebSocket连接:
// 建立一个 websocket 连接const chatSocket = new WebSocket('ws://' + window.location.host + '/ws/' + roomName + '/' );
然后编写 WebSocket 各类事件的回调函数:
// websocket连接关闭后的回调函数 chatSocket.onclose = function(e) {console.error('The socket closed unexpectedly'); };// websocket连接从服务器收到消息的回调函数 chatSocket.onmessage = function(e) {const data = JSON.parse(e.data);if (data.message) {if(data.username == userName){document.querySelector('#chat-record').innerHTML += ('<div class="right_msg">' + data.username + '<div class="right-record"><span>' + data.message + '</span></div></div><br>'); }else{document.querySelector('#chat-record').innerHTML += ('<div class="left_msg">' + data.username + '<div class="left-record"><span>' + data.message + '</span></div></div><br>'); } } else { alert('消息为空!') } };
这样前端就完成了对后端 WebSocket 的连接和消息接收。
最后
运行项目,我们就可以在网页上进行实时在线聊天了。
当然,现在这个项目还有很多问题,比如:
聊天记录不会保存,刷新页面之后聊天记录就会消失。没有用户认证和鉴权,谁都能输入房间号和用户名进入聊天室。接下来,让我们继续完善这个「在线聊天室」,敬请期待!
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