Async Lab — WebSocket і Django Channels

Мета: дослідити lifecycle GroupChatConsumer, зрозуміти навіщо database_sync_to_async, навчитися тестувати WebSocket через WebsocketCommunicator.

Пов'язані файли: notes_app/consumers.py, notes_app/tests/test_consumers.py, notes_project/asgi.py.

---

Частина 1 — Lifecycle consumer

Відкрийте notes_app/consumers.py і знайдіть class GroupChatConsumer(AsyncWebsocketConsumer).

Для кожного з трьох методів опишіть у коментарі що відбувається:

Метод	Що робить	Коли викликається
connect()		При WS handshake (до accept)
receive()		Коли браузер надіслав текст
disconnect()		При закритті з'єднання

Завдання: знайдіть рядок, де consumer закриває з'єднання для анонімного user. Який close code він використовує? Що означає цей код?

---

Частина 2 — database_sync_to_async

Проблема: Django ORM є синхронним. У async context виклик ChatMessage.objects.create(...) напряму підніме:

SynchronousOnlyOperation: You cannot call this from an async context

Рішення: database_sync_to_async запускає ORM у Django thread pool:

from channels.db import database_sync_to_async

@database_sync_to_async
def _save_message(self, content):
    return ChatMessage.objects.create(
        group=self.group,
        author=self.user,
        content=content,
    )

Питання:

1. Чому list(queryset.values(...)) є обов'язковим при поверненні даних з database_sync_to_async?
2. Що відбудеться якщо повернути lazy QuerySet в async context і звернутися до нього пізніше?
3. Знайдіть у consumers.py де завантажуються 50 останніх повідомлень — яка SQL операція виконується?

---

Частина 3 — WebsocketCommunicator

WebsocketCommunicator тестує consumer без реального браузера і сервера.

Вивчіть helper з test_consumers.py:

from channels.testing import WebsocketCommunicator
from notes_project.asgi import application

def _make_communicator(group_pk, user):
    communicator = WebsocketCommunicator(
        application,
        f"/ws/groups/{group_pk}/chat/"
    )
    communicator.scope['user'] = user
    communicator.scope['url_route'] = {'kwargs': {'group_pk': str(group_pk)}}
    return communicator

Питання:

1. Навіщо вручну встановлювати scope['user']? Чому AuthMiddlewareStack не спрацьовує у тесті?
2. Чому consumer-тести успадковують TransactionTestCase, а не TestCase?

---

Частина 4 — Напишіть власний тест

Завдання: напишіть тест, що перевіряє — після disconnect consumer правильно видаляється з channel group (інший учасник не отримує повідомлення від відключеного):

# notes_app/tests/test_consumers.py — додайте метод до існуючого класу
async def test_disconnected_user_does_not_receive_messages(self):
    from channels.testing import WebsocketCommunicator
    from notes_project.asgi import application

    comm_alice = _make_communicator(self.group.pk, self.user1)
    comm_bob   = _make_communicator(self.group.pk, self.user2)

    await comm_alice.connect()
    await comm_bob.connect()

    # Bob відключається
    await comm_bob.disconnect()

    # Alice надсилає повідомлення
    await comm_alice.send_json_to({'content': 'Тільки для Alice'})
    msg = await comm_alice.receive_json_from()
    self.assertEqual(msg['content'], 'Тільки для Alice')

    # Bob НЕ повинен отримати нічого (немає в групі)
    # receive_nothing() повертає True якщо немає повідомлень
    self.assertTrue(await comm_bob.receive_nothing())

    await comm_alice.disconnect()

Запустіть (через exec, не run):

docker compose up -d
docker compose exec web python manage.py test notes_app.tests.test_consumers -v 2

---

Частина 5 — Channel Layer

Завдання: визначте, який channel layer активний у Docker і який локально без Docker.

# У Django shell (Docker)
docker compose run --rm web python manage.py shell

from django.conf import settings
print(settings.CHANNEL_LAYERS)

Поясніть: чому InMemoryChannelLayer не підходить для multi-worker production, але достатній для одного процесу Uvicorn у розробці.

---

Частина 6 — XSS у WebSocket клієнті

Відкрийте notes_app/static/notes_app/js/group_chat.js.

Знайдіть функцію escapeHtml. Поясніть:

1. Чому вміст повідомлення не можна вставляти через innerHTML напряму.
2. Як escapeHtml запобігає виконанню JavaScript коду, надісланого через чат.
3. Чи захищений server side — де зберігається content?

---

Підсумок

Концепція	Де у коді
ProtocolTypeRouter	notes_project/asgi.py
AuthMiddlewareStack	notes_project/asgi.py
URLRouter + WS routes	notes_project/routing.py
GroupChatConsumer	notes_app/consumers.py
database_sync_to_async	consumers.py — ORM wrapper
channel_layer.group_send	consumers.py — fan-out до всіх
WebsocketCommunicator	notes_app/tests/test_consumers.py
TransactionTestCase	test_consumers.py — не TestCase!
socket_timeout=None	notes_project/settings.py — Redis config
XSS escape	group_chat.js — escapeHtml()

---

Оціни та обери (рівень аналізу і оцінювання)

В.1. WebSocket vs HTTP Polling — де межа?

Notes Chat App використовує WebSocket для групового чату.

Оціни: - Яку функцію у Notes Chat App можна реалізувати через polling, і це було б прийнятно? (Нагадування? Список нотаток? Оновлення Todo?) - При 1000 активних користувачів: скільки HTTP запитів/сек генерує polling з інтервалом 2 сек? Скільки — WebSocket? - Назви два сценарії де polling кращий за WebSocket. Аргументуй. - Знайди у group_chat.js де встановлюється WS-з'єднання. Що відбувається при disconnect? Чи є reconnect логіка?

---

В.2. InMemoryChannelLayer vs RedisChannelLayer — що обрати і коли?

# Варіант A: In-Memory (без Redis)
CHANNEL_LAYERS = {
    "default": {"BACKEND": "channels.layers.InMemoryChannelLayer"}
}

# Варіант B: Redis
CHANNEL_LAYERS = {
    "default": {
        "BACKEND": "channels_redis.core.RedisChannelLayer",
        "CONFIG": {"hosts": [REDIS_URL], "socket_timeout": None},
    }
}

Оціни: - Уяви що production-сервер запускає 3 Daphne workers. Що трапиться з чатом при Варіанті A? - При Варіанті B — якщо Redis недоступний, що трапиться з чатом? - Знайди у settings.py який варіант активний при наявності REDIS_URL і без нього. - Зроби висновок: «Варіант A доречний коли..., Варіант B обов'язковий коли...»

---

В.3. async def view vs def view — де async виправданий?

Django 5.2 підтримує async def views.

# Sync view
def note_list(request):
    notes = selectors.get_user_notes(user=request.user)
    return render(request, 'note_list.html', {'notes': notes})

# Async view
async def note_list(request):
    notes = await database_sync_to_async(selectors.get_user_notes)(user=request.user)
    return render(request, 'note_list.html', {'notes': notes})

Оціни: - Чому Notes Chat App використовує sync views замість async для більшості view? - В якому сценарії async view дає реальний benefit для цього проєкту? - Що ускладнює debugging у async views порівняно з sync? - Перегляньте views.py — чи є там хоча б один async view? Якщо ні, чому?