WebSocket¶
FastAPIでWebSocketを利用できます。
WebSocketsのインストール¶
必ず仮想環境を作成して有効化し、websocketsをインストールしてください。
$ pip install websockets
---> 100%
WebSocketクライアント¶
プロダクション環境¶
プロダクションシステムでは、React、Vue.js、Angularのようなモダンなフレームワークで作成されたフロントエンドを使用することが多いでしょう。
そして、バックエンドとWebSocketを使って通信するために、おそらくフロントエンドのユーティリティを使用することになるでしょう。
あるいは、WebSocketバックエンドとネイティブコードで直接通信するネイティブモバイルアプリケーションがあるかもしれません。
あるいは、WebSocketエンドポイントと通信する他の方法があるかもしれません。
しかし、この例では、JavaScriptを含む非常にシンプルなHTMLドキュメントを、すべて長い文字列の中に記述して使用します。
これはもちろん最適ではなく、プロダクション環境では使用しません。
プロダクション環境では、上記のいずれかの選択肢を使用することになります。
しかし、これはWebSocketのサーバーサイドに焦点を当て、動作するサンプルを持つための最も簡単な方法です。
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://: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}")
websocketの作成¶
FastAPIアプリケーションで、websocketを作成します。
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://: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}")
技術的な詳細
from starlette.websockets import WebSocket を使うこともできます。
FastAPIは、開発者の利便性のために同じWebSocketを直接提供していますが、これはStarletteから直接提供されるものです。
メッセージの待機と送信¶
WebSocketのルートでは、メッセージをawaitで待機し、メッセージを送信することができます。
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://: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}")
バイナリ、テキスト、JSONデータを受信・送信できます。
試してみましょう¶
ファイル名がmain.pyの場合、アプリケーションを次のように実行します。
$ fastapi dev main.py
<span style="color: green;">INFO</span>: Uvicorn running on http://127.0.0.1:8000 (Press CTRL+C to quit)
ブラウザで http://127.0.0.1:8000 を開きます。
次のようなシンプルなページが表示されます。
入力ボックスにメッセージを入力して送信できます。
すると、WebSocketを備えたFastAPIアプリケーションが応答を返します。
多くのメッセージを送受信できます。
そして、それらはすべて同じWebSocket接続を使用します。
Dependsなどの利用¶
WebSocketエンドポイントでは、fastapiからインポートして以下を使用できます。
DependsセキュリティCookieHeaderPathQuery
これらは、他のFastAPIエンドポイント/パスオペレーションと同じように機能します。
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://: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}")
🤓 その他のバージョンとバリアント
from typing import Annotated, 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://: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[Union[str, None], Cookie()] = None,
token: Annotated[Union[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: Union[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}")
from typing import Union
from fastapi import (
Cookie,
Depends,
FastAPI,
Query,
WebSocket,
WebSocketException,
status,
)
from fastapi.responses import HTMLResponse
from typing_extensions import Annotated
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://: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[Union[str, None], Cookie()] = None,
token: Annotated[Union[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: Union[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}")
ヒント
可能であれば`Annotated`バージョンを使用することをお勧めします。
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://: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}")
ヒント
可能であれば`Annotated`バージョンを使用することをお勧めします。
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://: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}")
情報
これはWebSocketなので、HTTPExceptionを発生させるのはあまり意味がありません。代わりに、WebSocketExceptionを発生させます。
仕様で定義されている有効なコードからクローズコードを使用できます。
依存関係のあるWebSocketを試す¶
ファイル名がmain.pyの場合、アプリケーションを次のように実行します。
$ fastapi dev main.py
<span style="color: green;">INFO</span>: Uvicorn running on http://127.0.0.1:8000 (Press CTRL+C to quit)
ブラウザで http://127.0.0.1:8000 を開きます。
そこで以下を設定できます。
- パスで使用される「Item ID」。
- クエリパラメータとして使用される「Token」。
ヒント
クエリのtokenは依存関係によって処理されることに注意してください。
これにより、WebSocketを接続し、メッセージを送受信できます。
切断と複数クライアントの処理¶
WebSocket接続が閉じられると、await websocket.receive_text()はWebSocketDisconnect例外を発生させます。この例のように、それをキャッチして処理できます。
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://: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")
🤓 その他のバージョンとバリアント
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://: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")
これを試すには：
- 複数のブラウザタブでアプリを開きます。
- それらのタブからメッセージを書き込みます。
- 次に、タブの1つを閉じます。
これによりWebSocketDisconnect例外が発生し、他のすべてのクライアントは次のようなメッセージを受け取ります。
Client #1596980209979 left the chat
ヒント
上記のアプリは、複数のWebSocket接続へのメッセージの処理とブロードキャスト方法を示す、最小限でシンプルな例です。
しかし、すべてがメモリ内の単一のリストで処理されるため、プロセスが実行されている間のみ動作し、単一のプロセスでのみ動作することに注意してください。
FastAPIと簡単に統合でき、Redis、PostgreSQLなどでサポートされている、より堅牢なものが必要な場合は、encode/broadcasterを確認してください。
詳細情報¶
オプションについてさらに学ぶには、Starletteのドキュメントで以下を確認してください。