شرح بسيط للمبتدئين عن Django Channels

June 19, 2023 * تيتو 4 تك

Django هو إطار عمل Python مفتوح المصدر وعالي المستوى لتطوير الويب، ومن المعروف أنه موثوق وسريع وآمن. تم بناء إطار عمل Django على واجهة بوابة خادم الويب (WSGI)، وهي واجهة لتطبيقات Python للتعامل مع الطلبات المتزامنة.

 

 

وهنا يأتي دور Django Channels (أو Channels) وهو مشروع يوسع قدرات إطار عمل Django، مما يسمح لمطوري Python ببناء وتقديم وظائف الويب في الوقت الفعلي لحالات الاستخدام مثل الدردشة في الوقت الفعلي والتعاون متعدد الأشخاص. وعلى عكس إطار عمل Django الأساسي ، لا تدعم Channels واجهة WSGI؛ عوضا عن ذلك، فهو مبني على مواصفات Python الأحدث تسمى واجهة بوابة الخادم غير المتزامنة (ASGI) والتي تدعم كلاً من البرمجة المتزامنة وغير المتزامنة. تعمل Channels على توسيع قدرات Django، مما يجعل من الممكن التعامل ليس فقط مع HTTP، ولكن أيضًا مع WebSockets (والبروتوكولات الأخرى، مثل MQTT).

منذ إصدارها في عام 2016، فتحت Channels عالماً جديداً من الإمكانيات لمطوري Django، مما سمح لهم ببناء وتقديم ميزات في الوقت الفعلي مثل الدردشة، وبدعم من WebSockets. تتكون قنوات Django من عدة حزم كما يلي:

1. Channels - طبقة تكامل Django.

2. Daphne - خادم إنهاء HTTP و WebSocket. يدعم Daphne التفاوض التلقائي للبروتوكولات، وليست هناك حاجة إلى إضافة بادئة لعناوين URL لتحديد WebSocket مقابل نقاط نهاية HTTP.

3. asgiref - حزمة تتضمن مكتبات قاعدة ASGI لأغلفة وظائف المزامنة إلى غير المتزامن وغير المتزامن للمزامنة، وفئات قاعدة الخادم، ومحول WSGI-to-ASGI.

4. channel_redis - حزمة اختيارية توفر واجهة خلفية لطبقة القناة تستخدم Redis كمخزن دعم.

 

شرح تفصيلي لبعض المفاهيم الرئيسية في Django Channels:

تُعد Django Channels إضافة رائعة لإطار عمل Django تم تطويرها لتمكين التواصل في الوقت الحقيقي (Real-time communication) عبر بروتوكولات الويب مثل WebSocket. يوفر Django Channels القدرة على إنشاء تطبيقات قائمة على الأحداث (event-driven) تتيح إرسال واستقبال البيانات بشكل فوري بين العميل والخادم، مما يمكنك من بناء تطبيقات تفاعلية وديناميكية.

1. Channels Layers:

تعتبر Channels Layer واجهة الاتصال بين Django Channels ومراحل معالجة الحدث المختلفة. يستخدم Django Channels نموذج القناة لإرسال واستقبال الرسائل. يتم تكوين Channels Layer في ملفات التكوين (settings) الخاصة بتطبيقك.

2. Consumers:

تُعد (Consumers) عبارة عن أجزاء رئيسية في Django Channels. تقوم Consumers بالاستماع إلى الحدث المرسل عبر قناة محددة وتنفيذ الإجراءات المطلوبة عندما يتم استلام الحدث. يمكن أن تشمل الإجراءات إرسال رسالة إلى العميل أو تحديث قاعدة البيانات أو إطلاق مهمة مؤجلة.

3. Routing:

يُستخدم (Routing) لربط Consumers بقنوات محددة. يتم تحديد قواعد التوجيه في ملف التوجيه (routing file) الخاص بتطبيقك. تحدد قواعد التوجيه أي Consumer سيتم استدعاؤه عندما يتم استلام حدث معين عبر قناة محددة.

4. Channels Backends:

تُستخدم (Channels Backends) للتحكم في طريقة التواصل في الوقت الحقيقي. يوفر Django Channels عدة محركات قناة مثل ASGI (Asynchronous Server Gateway Interface) وتطبيق Daphne وتطبيقات خوادم الويب الأخرى. يمكنك تكوين المحرك المفضل لديك حسب احتياجات تطبيقك.

5. WebSockets:

تستخدم بروتوكولات (WebSocket) في Django Channels لتمكين التواصل المستمر بين العميل والخادم. يتم تأسيس اتصال WebSocket عندما يقوم العميل بالاتصال بخادم Django Channels، ومن ثم يتمكن العميل والخادم من تبادل البيانات بشكل ثنائي الاتجاه.

عند استخدام Django Channels، يمكنك تطبيق تنسيق العرض (pub-sub pattern) لتوصيل الرسائل بين المستخدمين. يمكنك أيضًا استخدام Django Channels مع Django ORM لتحديث قاعدة البيانات بناءً على الأحداث المستلمة أو لإطلاق مهام مؤجلة للتنفيذ في الخلفية.

على سبيل المثال، يمكنك استخدام Django Channels لتنفيذ تطبيقات الدردشة الفورية حيث يمكن للمستخدمين إرسال رسائل فورية بشكل ثنائي الاتجاه. يتم تحديث واجهة المستخدم بشكل فوري عند استلام رسالة جديدة من قبل أحد المستخدمين الآخرين.

 

مميزات وعيوب Django Channels:

Django Channels تأتي بعدد من المميزات والفوائد التي تسهل عملية تطوير التطبيقات التفاعلية في الوقت الحقيقي. ومع ذلك، هناك أيضًا بعض العيوب التي يجب أخذها في الاعتبار. دعونا نلقي نظرة عليها:

المميزات:

1. التواصل في الوقت الحقيقي حيث تسمح Django Channels بتنفيذ التواصل في الوقت الحقيقي بين العميل والخادم باستخدام بروتوكولات الويب مثل WebSocket. هذا يعني أنه يمكنك إرسال واستقبال البيانات بشكل فوري، مما يتيح إنشاء تطبيقات تفاعلية وديناميكية.

2. Django Channels تعمل بشكل متكامل مع إطار عمل Django، مما يعني أنك تستفيد من قوة Django وميزاته الرئيسية مثل ORM وإدارة المستخدمين والأمان. زيادة على ذلك، يمكنك استخدام Django Channels مع تطبيقات Django الحالية بسهولة.

3. دعم ASGI: حيث تدعم ASGI (Asynchronous Server Gateway Interface)، وهو واجهة خادم تسمح بتشغيل التطبيقات القائمة على الأحداث بشكل فعال. تعتبر ASGI مرنة وقابلة للتطوير، مما يسمح بمعالجة المزيد من الطلبات والاستفادة من الأداء العالي والتوازن.

4. مرونة في الاتصال بالمحركات الخلفية حيث إن Django Channels توفر مرونة كبيرة في اختيار وتكوين المحرك الخلفي الذي يتم استخدامه للتواصل في الوقت الحقيقي. يمكنك استخدام محركات القناة المدمجة مثل Daphne أو توصيل Django Channels بمحركات خارجية.

العيوب:

1. تعقيد العملية: قد يكون Django Channels أكثر تعقيدًا من تطوير تطبيقات Django التقليدية. حيث يتطلب فهمًا جيدًا لمفاهيم القنوات والمستهلكات والتوجيه وغيرها من المفاهيم المرتبطة بها. قد يستغرق الأمر بعض الوقت للتعود على هذه المفاهيم وتطبيقها بشكل صحيح.

2. التكامل مع تطبيقات موجودة: قد يكون من الصعب بعض الشيء تكامل Django Channels مع تطبيقات Django الموجودة بالفعل. يتطلب ذلك إعادة هيكلة بعض الأكواد وتعديل بعض العمليات لدمج التواصل في الوقت الحقيقي بشكل صحيح.

3. القدرات المتقدمة تحتاج إلى خبرة: بينما يمكنك الاستفادة من Django Channels بسهولة لتطبيقات الدردشة البسيطة، إلا أن الاستفادة الكاملة من إمكاناتها المتقدمة مثل توصيل المستهلكات بخدمات خارجية أو التعامل مع المهام المؤجلة يتطلب خبرة أكبر في Django وبرمجة الويب.

من الواضح أن مميزات Django Channels تفوق عيوبها، ولكن يجب مراعاة التعقيد والتحديات الإضافية المرتبطة بها عند اتخاذ قرار استخدامها في تطبيقك.

 

كيفية تثبيت Channels في مشروع Django:

لتثبيت Django Channels، يمكنك اتباع الخطوات التالية:

1. تأكد من توفر بيئة Python على جهازك. يفضل استخدام إصدار Python الأحدث.

2. قم بإنشاء بيئة افتراضية (virtual environment) لتطبيقك باستخدام أداة مثل virtualenv أو venv. يمكنك استخدام الأمر التالي في واجهة الأوامر:

python -m venv myenv

هذا الأمر سينشئ بيئة افتراضية جديدة بالاسم "myenv".

3. قم بتنشيط بيئة العمل الافتراضية باستخدام الأمر التالي:

- لنظام التشغيل Windows:

myenv\Scripts\activate

- لنظام التشغيل Mac/Linux:

source myenv/bin/activate

4. قم بتثبيت Django و Django Channels باستخدام أمر pip:

pip install Django channels

سيقوم هذا الأمر بتنزيل وتثبيت الإصدارات المناسبة من Django و Django Channels.

5. بعد اكتمال التثبيت، يمكنك إنشاء مشروع Django جديد باستخدام الأمر: 

django-admin startproject myproject

حيث ان "myproject" هو اسم مشروعك.

6. انتقل إلى دليل المشروع الجديد باستخدام الأمر:

cd myproject

7. قم بتكوين Django Channels في ملف الإعدادات (settings) الخاص بتطبيقك (settings.py). وأضف 'channels' إلى قائمة `INSTALLED_APPS` وأضف تكوينات القناة المناسبة، على سبيل المثال:

  INSTALLED_APPS = [
       'channels',
   ]
   CHANNEL_LAYERS = {
       'default': {
           'BACKEND': 'channels.layers.InMemoryChannelLayer',
       },
   }

يمكنك تكوين المحرك الخلفي (backend) حسب المحرك الذي ترغب في استخدامه، مثل Daphne أو Redis أو أي محرك آخر يدعمه Django Channels.

8. بمجرد تكوين Django Channels، يمكنك بدء خادم التطوير باستخدام الأمر: 

python manage.py runserver

وبذلك ستكون Django Channels جاهزة للاستخدام في تطبيقك. هذه هي الخطوات الأساسية لتثبيت Django Channels. يمكنك تحديث تكوينات Django Channels وتنسيق العرض حسب احتياجات تطبيقك الخاص.

هذا هو ملخص تفصيلي بسيط لـ Django Channels. يجب عليك قراءة وثائق Django Channels الرسمية والتجارب العملية للتعمق في الموضوع وبناء تطبيقات قائمة على Django Channels بشكل أوسع.

التسميات