Django Channels 運作原理：新手指南

更新日期： 2024 年 12 月 11 日

Django 是一個功能強大的網頁框架，但傳統的 HTTP 請求模式只適合「點一下就跑一次」的操作，無法處理即時性需求。

Django Channels 是 Django 的升級工具，讓你的應用能支援 WebSocket 等即時功能，比如即時聊天、遊戲更新或通知服務。

本文將帶你了解 Django Channels 的核心概念與運作流程，幫助新手輕鬆入門。

Django Channels 是什麼？

可以把 Django Channels 想像成 Django 的「進階版」，讓你的網站除了處理傳統 HTTP 請求外，還能支援 WebSocket 等即時通訊協議。

這讓你的應用可以實現像聊天室、多人遊戲這樣「一直保持連接」的功能。

核心概念

通道（Channel）

通道就像一條「傳送帶」，伺服器會把接收到的請求轉換成訊息，放到傳送帶上，等待後面的「工人」來處理。

消費者（Consumer）

消費者就是負責處理這些訊息的「工人」，他們會執行具體的任務。

比如：

• 傳送聊天訊息給其他用戶。
• 更新遊戲中玩家的狀態。

群組（Group）

群組是一種「廣播系統」，可以將訊息發送給一組用戶。

例如，在聊天室裡，所有用戶會被加入同一個群組，讓每個人都能看到最新訊息。

Django Channels 的運作流程

以下是 Django Channels 從訊息發送到接收的完整過程：

使用者發送訊息

使用者在瀏覽器或應用程式中輸入訊息，按下「發送」後，訊息會作為 WebSocket 請求傳送到伺服器。

對應角色：Daphne（接待員）

• Daphne 是負責接收 WebSocket 請求的伺服器，將請求轉換成通道中的訊息。
• 配置範例（asgi.py）：

from channels.routing import ProtocolTypeRouter, URLRouter
application = ProtocolTypeRouter({
    "http": get_asgi_application(),
    "websocket": URLRouter(websocket_urlpatterns),
})

訊息進入通道層

伺服器將處理好的請求放到通道層（Channel Layer）的「傳送帶」上。這是一個分配訊息的系統。

對應角色：Channel Layer（倉庫）

• 通道層負責管理訊息的傳遞，並將訊息分配給正確的消費者。
• 配置範例（settings.py）：

CHANNEL_LAYERS = {
    "default": {
        "BACKEND": "channels_redis.core.RedisChannelLayer",
        "CONFIG": {
            "hosts": [("127.0.0.1", 6379)],
        },
    },
}

消費者處理訊息

消費者會從通道層中拿到訊息，根據請求的內容執行對應的邏輯，比如將聊天訊息發送給其他用戶。

對應角色：Consumer（工人）

• 消費者負責處理訊息並執行後續動作。
• 配置範例（consumers.py）：

from channels.generic.websocket import AsyncWebSocketConsumer

class ChatConsumer(AsyncWebSocketConsumer):
    async def connect(self):
        await self.accept()

    async def receive(self, text_data):
        await self.channel_layer.group_send(
            "chat_room",
            {"type": "chat_message", "message": text_data}
        )

廣播訊息給群組

在多人聊天場景中，消費者會將訊息發送到一個群組（Group），群組內的所有用戶都會收到訊息。

對應角色：Group（廣播系統）

• 消費者通過 group_add 和 group_send 方法與群組互動。
• 配置範例（消費者中加入群組並廣播訊息）：

await self.channel_layer.group_add("chat_room", self.channel_name)
await self.channel_layer.group_send("chat_room", {
    "type": "chat_message",
    "message": "Hello, everyone!"
})

傳回訊息給使用者

群組中的每個連接都會收到訊息，消費者將這些訊息透過 WebSocket 發送回用戶。

對應角色：Consumer

• 消費者負責將結果回傳給用戶。
• 配置範例：

async def chat_message(self, event):
    message = event["message"]
    await self.send(text_data=message)

使用者接收訊息

使用者的瀏覽器接收到伺服器返回的訊息，並顯示在聊天視窗中。

對應角色：WebSocket 客戶端

• 前端程式處理來自伺服器的 WebSocket 訊息。
• 配置範例（JavaScript 前端）：

const socket = new WebSocket('ws://127.0.0.1:8000/ws/chat/room_name/');

socket.onmessage = function(event) {
    const message = JSON.parse(event.data);
    console.log("Message received:", message);
};

使用場景

1. 即時聊天室：使用 Django Channels，可以實現多人即時聊天，訊息同步顯示。
2. 遊戲通知：在多人遊戲中，玩家的動作可即時更新到其他玩家的畫面。
3. 即時通知：例如社交媒體的通知功能，當朋友點讚時，系統即時推送通知。

小結

Django Channels 為 Django 添加了即時通訊的能力，透過「通道 + 消費者」的組合，打造出如流水線般的高效訊息處理流程。

無論是聊天室、遊戲還是即時通知，Django Channels 都讓開發變得更簡單、更有趣。如果你想為你的網站增加即時互動功能，Django Channels 絕對是不可錯過的工具！