使用FastAPI构建实时WebSocket应用

# 1. 引言
1.1 传统HTTP的局限性
1.2 WebSocket的优势和适用场景
## FastAPI简介

FastAPI是一个现代化的Web框架，用于构建基于Python的API。它具有高性能、易用性和快速开发的特点。下面我们将详细介绍FastAPI的概念和与其他框架的对比。
### 3. WebSocket基础知识

WebSocket是一种在Web浏览器和服务器之间进行全双工通信的协议。在传统的HTTP通信中，客户端发起请求，服务器响应结束后就断开连接，而WebSocket通过在已经建立的TCP连接上进行双向通信，实现了实时、持久的数据传输。

#### 3.1 WebSocket的工作原理

WebSocket协议建立在HTTP协议之上，借助HTTP的握手和升级过程来实现连接的建立。其工作流程如下：

1. 客户端发起HTTP请求，包含一个Upgrade头部字段，请求协议升级为WebSocket协议。
2. 服务器收到请求后，对请求进行验证，并通过响应头部字段返回升级成功的消息。
3. 客户端和服务器之间的连接升级为WebSocket连接，转变为全双工通信。
4. 客户端和服务器可以通过WebSocket连接进行实时的双向数据传输。

WebSocket连接的特点是双向通信、持久连接和低延迟，使得实时通信、实时更新等场景变得更加高效。

#### 3.2 关键概念解析

在使用WebSocket时，需要了解几个关键概念：

- **Endpoint（端点）**：指客户端或服务器的网络地址，用于建立WebSocket连接。可以想象为通信的入口。
- **Message（消息）**：WebSocket的通信基本单位，可以是文本或二进制数据。
- **Frame（帧）**：WebSocket协议传输的基本单位，包括控制帧和数据帧。数据帧用于传输消息内容，控制帧用于控制连接状态。
- **Handshake（握手）**：指WebSocket连接的建立过程，通过HTTP升级请求和响应来完成。

了解这些概念有助于更好地理解WebSocket的工作原理和后续章节中的内容。

接下来，我们将探讨如何在FastAPI中使用WebSocket来构建实时应用。
### 4. FastAPI中的WebSocket支持

FastAPI提供了对WebSocket的全面支持，使开发者可以轻松构建实时应用程序。在本节中，我们将介绍FastAPI提供的WebSocket功能，并讲解如何集成和配置WebSocket。

#### 4.1 FastAPI提供的WebSocket功能

FastAPI通过使用`@app.websocket()`装饰器来定义WebSocket路由。这使得我们可以使用类似于HTTP路由的方式来处理WebSocket请求。下面是一个示例：

from fastapi import FastAPI, WebSocket

app = FastAPI()

@app.websocket("/ws")
async def websocket_endpoint(websocket: WebSocket):
    await websocket.accept()
    while True:
        data = await websocket.receive_text()
        await websocket.send_text(f"Received: {data}")

上述代码中，我们定义了一个基本的WebSocket端点`/ws`。在`websocket_endpoint()`函数中，我们使用`We