Django 即時聊天：channels 與 channels-redis 新手指南

更新日期： 2024 年 12 月 11 日

在傳統的 Django 應用中，伺服器只負責處理用戶的請求並返回結果，這是一種「一問一答」的模式。

然而，即時聊天需要伺服器，隨時將用戶的訊息傳遞給其他用戶，這與傳統模式不同。

為了解決這個問題，Django 提供了 channels 和 channels-redis，兩者相輔相成，讓 Django 能夠實現即時通訊功能。

channels 是什麼？

channels 是 Django 的擴展工具，專門用來處理即時訊息。

例如，傳統的 HTTP 協議需要用戶主動發送請求，但即時聊天需要伺服器，能夠主動將訊息推送給其他用戶，這就需要用到 WebSocket 技術，而 channels 正是為了支援這種技術而設計的。

舉個例子：
當用戶 A 在聊天室中發送一條訊息時，伺服器可以立刻通過 channels 將這條訊息傳送給聊天室中的所有其他用戶。

channels-redis 又是什麼？

channels-redis 是 channels 的後端實現，用來管理 Channel Layer，它基於 Redis（一種高速的資料庫）來處理訊息的存儲與分發。

你可以把 channels-redis 想像成一個「訊息中轉站」，所有的訊息都會先放到 Redis 中，然後再由伺服器負責分發給正確的用戶。

比喻說明：

• channels 是負責送信的郵差。
• channels-redis 是信件暫存的郵局信箱，郵差會從這裡取信並送到收件人手上。

為什麼需要同時使用 channels 和 channels-redis？

在實現即時聊天功能時，channels 和 channels-redis 各自負責不同的部分：

1. channels：
   • 負責處理 WebSocket，實現伺服器與用戶之間的即時雙向溝通。
   • 管理訊息的路由，確保每條訊息被正確處理。
2. channels-redis：
   • 負責訊息的存儲與分發，尤其是在多伺服器或多進程的環境中，確保訊息能正確傳遞。
   • 使用 Redis 的發布/訂閱（Pub/Sub）功能，高效處理跨用戶和跨伺服器的訊息同步。

即時聊天的實現流程（白話版）

以下是即時聊天功能的簡化工作流程：

1. 用戶 A 發送訊息
   用戶 A 在聊天室中輸入：「嗨！有空嗎？」並按下發送。
2. 伺服器接收訊息
   Django 通過 channels 接收到這條訊息，並將訊息轉換成事件。
3. 訊息存入 Redis
   channels-redis 將這條訊息存入 Redis，等待分發。
4. 伺服器分發訊息
   伺服器通過 Redis 的發布/訂閱機制，將訊息分發給所有應該收到的人。
5. 用戶 B 接收訊息
   用戶 B 的瀏覽器接收到伺服器傳來的訊息，畫面上立即顯示：「嗨！有空嗎？」

配置範例

實現即時聊天需要安裝並配置 channels 和 channels-redis。以下是基本的設定步驟：

安裝所需工具

pip install channels channels-redis

配置 ASGI 應用（asgi.py）

在 Django 專案的 asgi.py 中，設置 WebSocket 路由：

from channels.routing import ProtocolTypeRouter, URLRouter
from channels.auth import AuthMiddlewareStack
from chats.routing import websocket_urlpatterns

application = ProtocolTypeRouter({
    "http": get_asgi_application(),
    "websocket": AuthMiddlewareStack(
        URLRouter(
            websocket_urlpatterns
        )
    ),
})

配置 Channel Layer（settings.py）

將 Redis 作為 Channel Layer 的後端：

CHANNEL_LAYERS = {
    "default": {
        "BACKEND": "channels_redis.core.RedisChannelLayer",
        "CONFIG": {
            "hosts": [("127.0.0.1", 6379)],  # Redis 伺服器地址
        },
    },
}

定義 Consumer（consumers.py）

在 consumers.py 中創建一個處理 WebSocket 的消費者：

from channels.generic.websocket import AsyncWebSocketConsumer
import json

class ChatConsumer(AsyncWebSocketConsumer):
    async def connect(self):
        self.room_name = "chat_room"
        await self.channel_layer.group_add(
            self.room_name,
            self.channel_name
        )
        await self.accept()

    async def disconnect(self, close_code):
        await self.channel_layer.group_discard(
            self.room_name,
            self.channel_name
        )

    async def receive(self, text_data):
        message = json.loads(text_data).get("message")
        await self.channel_layer.group_send(
            self.room_name,
            {
                "type": "chat_message",
                "message": message
            }
        )

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

定義 WebSocket 路由（routing.py）

在 routing.py 中設置 WebSocket 的路由：

from django.urls import path
from . import consumers

websocket_urlpatterns = [
    path("ws/chat/", consumers.ChatConsumer.as_asgi()),
]

總結

• channels 是讓 Django 支援即時功能的核心工具，負責管理 WebSocket 的連接和消息的路由。
• channels-redis 是 channels 的夥伴，用來存儲和分發訊息，特別是在多伺服器環境下表現出色。

透過這兩個工具的配合，你可以輕鬆在 Django 中實現即時聊天、即時通知或多人互動的應用功能，為用戶帶來更好的體驗！