Flask 是一個 Python 實(shí)現(xiàn)的 Web 開發(fā)微框架。如何用它實(shí)現(xiàn)傳送視頻數(shù)據(jù)流呢？Flask應(yīng)用擁有這樣一種能力，以分割成小數(shù)據(jù)塊的方式，高效地為大型請求提供數(shù)據(jù)。

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什么是流媒體？

流媒體是一種技術(shù)，其中，服務(wù)器以數(shù)據(jù)塊的形式響應(yīng)請求。我能想到一個原因來解釋為什么這個技術(shù)可能是有用的：

非常大的響應(yīng) 。對于非常大的響應(yīng)而言，內(nèi)存中收集的響應(yīng)只返回給客戶端，這是很低效的。另一種方法是將響應(yīng)寫入磁盤，然后使用flask.send_file()返回文件，但是這增加了I/O的組合。假設(shè)數(shù)據(jù)可以分塊生成，以小塊數(shù)據(jù)的方式給請求提供響應(yīng)是一種更好的解決方案。

實(shí)時數(shù)據(jù) 。對于一些應(yīng)用，需要請求返回的數(shù)據(jù)來自實(shí)時數(shù)據(jù)源。

使用Flask實(shí)現(xiàn)流式傳輸

Flask通過使用生成器函數(shù)對流式響應(yīng)提供本機(jī)支持。生成器是一個特別的函數(shù)，它可以中斷和恢復(fù)?？紤]一下下面的函數(shù)：

def gen():  
  yield 1 
  yield 2 
  yield 3

這是一個運(yùn)行三步的函數(shù)，其中每步返回一個值。描述生成器如何實(shí)現(xiàn)超出了本文的范圍，但如果你有點(diǎn)好奇，下面的shell會話將給你說明生成器是如何被使用的：

>>> x = gen()
>>> x

>>> x.next()
1
>>> x.next()
2
>>> x.next()
3
>>> x.next()
Traceback (most recent call last):
 File "", line 1, in 
StopIteration

在這個簡單的例子中你能看到，一個生成器函數(shù)可以順序得返回多個結(jié)果。Flask使用生成器 函數(shù)這一特性來實(shí)現(xiàn)流式傳輸。

下面的例子說明了如何使用流式傳輸能夠產(chǎn)生大的數(shù)據(jù)表，而不必將整個表放入內(nèi)存中：

from flask import Response, render_template
from app.models import Stock
  
def generate_stock_table():
  yield render_template('stock_header.html')
  for stock in Stock.query.all():
    yield render_template('stock_row.html', stock=stock)
  yield render_template('stock_footer.html')
  
@app.route('/stock-table')
def stock_table():
  return Response(generate_stock_table())

在這個例子中，你能看到Flask和生成器函數(shù)是如何一起工作的。返回流式響應(yīng)的路由(route)需要返回一個由生成器函數(shù)初始化的Response對象。Flask然后采取調(diào)用生成器，并以分塊的方式吧結(jié)果發(fā)送給客戶端。

對于這個特殊的例子，如果你假設(shè)Stock.query.all()返回的數(shù)據(jù)庫查詢結(jié)果是一個迭代器，那么你能一次生成一個潛在大表的一行，因此無論查詢中的字符數(shù)量有多少，Python過程中的內(nèi)存消耗不會因?yàn)檩^大的響應(yīng)字符串而越來越大。

多部分響應(yīng)

上文提到了表的例子以小塊的形式生成一個傳統(tǒng)網(wǎng)頁，各個的部分連接成最后的結(jié)果。對于如何生成較大的響應(yīng)這是一個很好的例子，但更令人激動的事情是處理實(shí)時數(shù)據(jù)。

使用流式傳輸?shù)囊粋€有趣的應(yīng)用是使用每個塊來替換原來頁面中的地方，這能使流在瀏覽器窗口中形成動畫。利用這種技術(shù)，你可以讓流中每個數(shù)據(jù)塊成為一個圖像，這給你提供了一個運(yùn)行在瀏覽器中的很酷的視頻輸入信號！

實(shí)現(xiàn)就地更新的秘密是使用多部分響應(yīng)。多部分響應(yīng)由一個報頭（header）和很多部分（parts）組成。報頭包括多部分中的一種內(nèi)容類型，后面的部分由邊界標(biāo)記分隔，每個部分中含有自身部分中的特定內(nèi)容類型。

對于不同的需求，這里有一些多部分內(nèi)容類型。對于具有流式傳輸?shù)?，每個部分替換先前部分必須使用multipart/x-mixed-replace內(nèi)容類型。為了幫助你了解它到底是什么樣子的，這里有一個多部分視頻流傳輸?shù)捻憫?yīng)結(jié)構(gòu)：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: multipart/x-mixed-replace; boundary=frame
  
--frame
Content-Type: image/jpeg
  

--frame
Content-Type: image/jpeg
  

...

正如你上面看到的，這個結(jié)構(gòu)非常簡單。主要的Content-Type頭被設(shè)為multipart/x-mixed-replace，同時邊界標(biāo)記也被定義。然后每個部分中包括，有兩個短橫線的前綴，及這行上的邊界字符串。每個部分有自己的Content-Type頭，并且每個部分可以可選地包括一個說明所在部分有效載荷的字節(jié)長度的Content-Length頭，但至少對圖像瀏覽器而言，能夠處理沒有長度的流。

建立一個實(shí)時視頻流媒體服務(wù)器

這篇文章中已經(jīng)有足夠的理論，現(xiàn)在是時候來建立一個將實(shí)時視頻流式傳輸?shù)絎eb瀏覽器的完整應(yīng)用。

這里有很多方法將視頻流式傳輸?shù)綖g覽器，并且每個方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。與Flask流特征協(xié)同工作的一個好方法是流式傳輸獨(dú)立的JPEG圖片序列。這就是動態(tài)JPEG。這被用于許多IP監(jiān)控?cái)z像機(jī)。這種方法具有較短的延遲時間，但傳輸質(zhì)量并不是最好的，因?yàn)閷τ趧討B(tài)影像而言，JPEG壓縮不是非常有效。

下面你可以看到一個非常簡單但完整的Web應(yīng)用。它可以提供一個動態(tài)JPEG流傳輸：

#!/usr/bin/env python
from flask import Flask, render_template, Response
from camera import Camera
  
app = Flask(__name__)
  
@app.route('/')
def index():  
  return render_template('index.html')
  
def gen(camera):
  while True:
    frame = camera.get_frame()
    yield (b'--framern'
        b'Content-Type: image/jpegrnrn' + frame + b'rn')
  
@app.route('/video_feed')
def video_feed():
  return Response(gen(Camera()),
          mimetype='multipart/x-mixed-replace; boundary=frame')
  
if __name__ == '__main__':
  app.run(host='0.0.0.0', debug=True)

這個應(yīng)用導(dǎo)入一個Camera類來負(fù)責(zé)提供幀序列。在這個例子中，將camera控制部分放入一個單獨(dú)的模塊是一個很好的主意。這樣，Web應(yīng)用會保持干凈、簡單和通用。

該應(yīng)用有兩個路由（route）。/路由為主頁服務(wù)，被定義在index.html模板中。下面你能看到這個模板文件中的內(nèi)容：

 
 
Video Streaming Demonstration

這是一個簡單的HTML頁面，只含有一個標(biāo)題和圖像標(biāo)簽。注意這個圖像標(biāo)簽的src屬性指向這個應(yīng)用的第二個路由，這就是魔法發(fā)生的地方。

/video_feed路由返回流式響應(yīng)。因?yàn)檫@個流返回要被展示在web頁面上的圖像，在圖像標(biāo)簽的src屬性中，URL指向這個路由。因?yàn)榇蠖鄶?shù)/所有瀏覽器支持多部分響應(yīng)(如果你找到一個不支持這個的瀏覽器，請告訴我)，瀏覽器會通過顯示JPEG圖像流自動保持圖像元素的更新。

在/video_feed路由中使用的生成器函數(shù)叫g(shù)en()，將Camera類的一個實(shí)例作為其參數(shù)。mimetype參數(shù)設(shè)置如上所示，并具有multipart/x-mixed-replace的內(nèi)容類型和設(shè)為"frame"的邊界字符串。

gen()函數(shù)進(jìn)入一個循環(huán)，其中連續(xù)的從camera返回幀作為響應(yīng)塊。如上所示，這個函數(shù)通過調(diào)用camera.get_frame()方法要求camera提供幀，然后生成幀，使用image/jpeg內(nèi)容類型將該幀格式化為響應(yīng)塊。

網(wǎng)頁題目：創(chuàng)新互聯(lián)Python教程：使用Flask實(shí)現(xiàn)視頻的流媒體傳輸
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