用Python和Websockets库构建一个高性能、低延迟的实时消息推送服务

基础的服务端代码：

python 复制代码

import asyncio
import websockets
import json
from datetime import datetime

class MessageServer：
    def __init__(self)：
        self.clients = set()  # 存储所有连接的客户端
        
    async def register(self， websocket)：
        """注册新客户端"""
        self.clients.add(websocket)
        print(f"新客户端连接 当前连接数： {len(self.clients)}")
        
    async def unregister(self， websocket)：
        """注销客户端"""
        self.clients.remove(websocket)
        print(f"客户端断开 当前连接数： {len(self.clients)}")
        
    async def broadcast(self， message， sender_ws=None)：
        """广播消息给所有客户端"""
        if self.clients：
            # 过滤掉发送者自己 避免回显
            targets = {client for client in self.clients if client ！= sender_ws}
            if targets：
                await asyncio.gather(
                    *[client.send(json.dumps(message)) for client in targets]，
                    return_exceptions=True
                )
                
    async def handle_client(self， websocket， path)：
        """处理客户端连接"""
        await self.register(websocket)
        try：
            async for message in websocket：
                data = json.loads(message)
                # 添加时间戳
                data['timestamp'] = datetime.now().isoformat()
                print(f"收到消息： {data}")
                # 广播给其他客户端
                await self.broadcast(data， websocket)
        except websockets.exceptions.ConnectionClosed：
            pass
        finally：
            await self.unregister(websocket)

# 启动服务器
server = MessageServer()
start_server = websockets.serve(server.handle_client， "localhost"， 8765)

print("WebSocket服务器启动在 ws：//localhost：8765")
asyncio.get_event_loop().run_until_complete(start_server)
asyncio.get_event_loop().run_forever()

客户端代码

python 复制代码

import asyncio
import websockets
import json
import threading

class MessageClient：
    def __init__(self， uri)：
        self.uri = uri
        self.websocket = None
        
    async def connect(self)：
        """连接服务器"""
        self.websocket = await websockets.connect(self.uri)
        print("连接成功！")
        
    async def send_message(self， message)：
        """发送消息"""
        if self.websocket：
            data = {
                'type'： 'message'，
                'content'： message，
                'user'： 'user_123'  # 实际项目中应该是真实用户ID
            }
            await self.websocket.send(json.dumps(data))
            
    async def listen(self)：
        """监听服务器消息"""
        try：
            async for message in self.websocket：
                data = json.loads(message)
                print(f"[{data.get('timestamp'， '')}] {data.get('user'， '未知')}： {data.get('content'， '')}")
        except websockets.exceptions.ConnectionClosed：
            print("连接已断开")
            
    def start_input_loop(self)：
        """处理用户输入"""
        loop = asyncio.new_event_loop()
        asyncio.set_event_loop(loop)
        
        async def input_handler()：
            while True：
                message = input()
                if message.lower() == 'quit'：
                    break
                await self.send_message(message)
                
        loop.run_until_complete(input_handler())

# 使用示例
async def main()：
    client = MessageClient("ws：//localhost：8765")
    await client.connect()
    
    # 启动输入线程
    input_thread = threading.Thread(target=client.start_input_loop)
    input_thread.daemon = True
    input_thread.start()
    
    # 监听消息
    await client.listen()

if __name__ == "__main__"：
    asyncio.run(main())

性能优化首先是连接池管理。当连接数达到几千甚至上万时内存占用会很大，解决办法是设置最大连接数限制：

python 复制代码

async def handle_client(self， websocket， path)：
    if len(self.clients) >= MAX_CONNECTIONS：
        await websocket.close(code=1013， reason="服务器连接数已满")
        return
    # 其他处理逻辑...

高并发时如果直接广播会造成阻塞。我现在都用Redis做消息队列了。

python 复制代码

import redis
import asyncio

class RedisMessageServer(MessageServer)：
    def __init__(self)：
        super().__init__()
        self.redis_client = redis.Redis(host='localhost'， port=6379， db=0)
        self.pubsub = self.redis_client.pubsub()
        
    async def start_redis_listener(self)：
        """监听Redis消息"""
        self.pubsub.subscribe('chat_messages')
        for message in self.pubsub.listen()：
            if message['type'] == 'message'：
                data = json.loads(message['data'])
                await self.broadcast(data)

部署的话我推荐用nginx做反向代理

python 复制代码

upstream websocket {
    server 127.0.0.1：8765；
}

server {
    listen 80；
    location /ws {
        proxy_pass http：//websocket；
        proxy_http_version 1.1；
        proxy_set_header Upgrade $http_upgrade；
        proxy_set_header Connection "upgrade"；
        proxy_set_header Host $host；
        proxy_read_timeout 86400；
    }
}

proxy_read_timeout要设置长一点。不然连接会被nginx强制断开。

生产环境一定要加心跳检测。我用的是每30秒发一次ping：

python 复制代码

async def heartbeat(self， websocket)：
    try：
        while True：
            await websocket.ping()
            await asyncio.sleep(30)
    except：
        await self.unregister(websocket)