Python WSGI vs ASGI

在 Python 網頁開發的世界裡，你可能常聽到 WSGI 和 ASGI 這兩個術語。它們不是網頁框架 (Web Framework)，也不是網頁伺服器 (Web Server)，而是介於兩者之間的標準介面 (Interface)。

本文將帶你了解它們是什麼，以及它們如何運作。

為什麼需要介面規範？

早期的 Python 網頁應用程式部屬非常混亂，因為每個網頁框架（如 Django, Flask）都有自己獨特的方式與網頁伺服器（如 Apache, Nginx）溝通。這導致了如果改變網頁伺服器，可能就需要大幅修改程式碼。

為了這決這個問題，Python 社群制定了標準介面規範，讓網頁伺服器和網頁框架解耦：

• 網頁伺服器 (Web Server)：如 Nginx, Apache, Gunicorn, Uvicorn。負責處理 HTTP 連線。
• 介面規範 (Interface/Gateway)：WSGI 或 ASGI。
• 網頁框架 (Web Framework)：如 Django, Flask, FastAPI。負責應用程式邏輯。

WSGI (Web Server Gateway Interface)

WSGI (讀作 "Whiz-ghee") 是 Python 最早也是最廣泛使用的標準介面，定義於 PEP 3333。

特點

• 同步 (Synchronous)：WSGI 本質上是同步的。這意味著每個請求都會佔用一個執行緒 (Thread) 或行程 (Process)，直到請求處理完成為止。
• 請求/回應模型：它非常適合傳統的 HTTP 請求/回應週期（例如：使用者請求頁面 -> 伺服器回傳 HTML）。
• 限制：由於其同步特性，WSGI 不擅長處理長連線 (Long-polling)、WebSockets 或 HTTP/2，因為這些技術需要長時間保持連線，會導致執行緒耗盡。

常見組合

• 伺服器：Gunicorn, uWSGI
• 框架：Django, Flask, Pyramid, Bottle

運作原理 (簡化版)

WSGI 應用程式只是一個 Python 函式 (Callable)，它接收兩個參數：environ (環境變數字典) 和 start_response (回傳回應標頭的函式)。

def application(environ, start_response):
    status = '200 OK'
    headers = [('Content-type', 'text/plain; charset=utf-8')]
    start_response(status, headers)
    return [b"Hello World"]

ASGI (Asynchronous Server Gateway Interface)

隨著現代網頁技術的發展，對於即時性 (Real-time) 和高併發 (High Concurrency) 的需求越來越高。WSGI 的同步限制成為了瓶頸，因此 ASGI 應運而生。

特點

• 非同步 (Asynchronous)：ASGI 原生支援 async / await 語法。它可以處理大量的併發連線，而不需要為每個連線開啟一個新的執行緒。
• 強大的功能：除了標準的 HTTP 請求，ASGI 還原生支援 WebSockets 和 HTTP/2 等通訊協定。
• 向後相容：許多 ASGI 伺服器也支援執行傳統的 WSGI 應用程式。

常見組合

• 伺服器：Uvicorn, Daphne, Hypercorn
• 框架：FastAPI, Django (透過 Channels), Quart, Starlette

運作原理 (簡化版)

ASGI 應用程式也是一個 Callable，但它是非同步的，並接收三個參數：scope (連線資訊), receive (接收事件), send (發送事件)。

async def application(scope, receive, send):
    assert scope['type'] == 'http'
    await send({
        'type': 'http.response.start',
        'status': 200,
        'headers': [[b'content-type', b'text/plain']],
    })
    await send({
        'type': 'http.response.body',
        'body': b'Hello World',
    })

比較總結

該選哪一個？

• 選擇 ASGI：如果你要開發一個全新的 API 服務，或者需要使用 WebSockets、即時通知等功能，FastAPI + Uvicorn (ASGI) 是現代 Python 開發的首選。它的效能通常比 WSGI 更好。
• 選擇 WSGI：如果你正在維護一個既有的 Django 或 Flask 專案，且沒有特別的高併發或 WebSocket 需求，WSGI 仍然非常穩定且可靠。不需要為了追求新技術而盲目遷移。