使用WebRTC搭建前端视频聊天室——点对点通信篇

摘要：如果对和不太了解的同学，可以先阅读如下文章的使用搭建前端视频聊天室信令篇使用搭建前端视频聊天室入门篇老刘和老姚当然服务器完全不参与其中，显然是不可能的，用户需要通过服务器上存储的信息，才能确定需要和谁建立连接。

WebRTC给我们带来了浏览器中的视频、音频聊天体验。但个人认为，它最实用的特性莫过于DataChannel——在浏览器之间建立一个点对点的数据通道。在DataChannel之前，浏览器到浏览器的数据传递通常是这样一个流程：浏览器1发送数据给服务器，服务器处理，服务器再转发给浏览器2。这三个过程都会带来相应的消耗，占用服务器带宽不说，还减缓了消息从发送到接收的时间。其实最理想的方式就是浏览器1直接与浏览2进行通信，服务器不需要参与其中。WebRTC DataChannel就提供了这样一种方式。

如果对WebRTC和DataChannel不太了解的同学，可以先阅读如下文章：
- WebRTC的RTCDataChannel
- 使用WebRTC搭建前端视频聊天室——信令篇
- 使用WebRTC搭建前端视频聊天室——入门篇

当然服务器完全不参与其中，显然是不可能的，用户需要通过服务器上存储的信息，才能确定需要和谁建立连接。这里通过一个故事来讲述建立连接的过程：

一些背景：
- 老刘和老姚都住在同一个小区但不同的片区，小区很破旧，没有电话
- 片区相互隔离且片区门口有个保安，保安只认识自己片区的人，遇到不认识的人就需要查询凭证才能通过，而凭证需要找物业才能确定
- 门卫老大爷认识小区里的所有人但是不知道都住哪，有什么消息都可以在出入小区的时候代为传达

现在，老刘听说老姚钓鱼技术高超，想和老姚讨论钓鱼技巧。只要老刘和老姚相互之间知道对方的门牌号以及凭证，就可以串门了:

门卫老大爷认识老刘和老姚

老刘找物业确定了自己片区的出入凭证，将凭证、自己的门牌号以及意图告诉门卫老大爷，让其转交给老姚

老姚买菜归来遇到门卫老大爷，门卫老大爷将老刘的消息传达给老姚。于是老姚知道怎么去老刘家了

老姚很开心，他也找物业获取了自己小区的凭证，并将凭证、自己的门牌号等信息交给门卫老大爷，希望他传达给老刘

老刘吃早餐回来遇到门卫老大爷，老大爷把老姚的小区凭证、门牌号等信息告诉老刘，这样老刘就知道了怎么去老姚家了

老刘和老姚相互之间知道了对方的门牌号和小区出入凭证，他们相互之间有什么需要交流的直接串门就行了，消息不再需要门卫老大爷来代为传达了

我们把角色做一个映射：
- 老刘：浏览器1
- 老姚：浏览器2
- 片区：不同网段
- 保安：防火墙
- 片区凭证：ICE candidate
- 物业：ICE server
- 门牌号：session description
- 门卫老大爷：server

于是乎故事就变成了这样：

浏览器1和浏览器2在server上注册，并保有连接

浏览器1从ice server获取ice candidate并发送给server，并生成包含session description的offer，发送给server

server发送浏览器1的offer和ice candidate给浏览器2

浏览器2发送包含session description的answer和ice candidate给server

server发送浏览器2的answer和ice candidate给浏览器1

这样，就建立了一个点对点的信道，流程如下所示：

老刘和老姚已经可以相互串门了，经过一段时间的交流感情越来越深。老姚的亲友送了20斤葡萄给老姚，老姚决定送10斤给老刘。老姚毕竟年事已高，不可能一次带10斤。于是乎，老姚将葡萄分成了10份，每次去老刘家串门就送一份过去。

这里可以做如下类比：
1. 10斤葡萄：一个文件（尽管文件分片没有意义，葡萄分开还可以多带带吃，但是实在找不到啥好的比喻了）
2. 分成10份：将文件分片，转成多个chunk
3. 老姚一次只能带一斤：datachannel每次传输的数据量不宜太大（找到最合适的大小）

这其实就是通过datachannel传输文件的方式，首先将文件分片，然后逐个发送，最后再统一的进行组合成一个新的文件

通过HTML5的File API可以将type为file的input选中的文件读取出来，并转换成data url字符串。这也就为我们提供了很方便的分片方式：

var reader = new window.FileReader(file);
reader.readAsDataURL(file);
reader.onload = function(event, text) {
    chunkify(event.target.result);//将数据分片
};

通过datachannel发送的分片数据，我们需要将其进行组合，由于是data url字符串，在接收到所有包之后进行拼接就可以了。拼接完成后就得到了一个文件完整的data url字符串，那么我们如何将这个字符串转换成文件呢？

既然是个dataurl，我们直接将其赋值给window.location.href自然可以下载，但是这样下载是没法设定下载后的文件名的，这想一想都蛋疼

这个原理和跳转下载类似，都是使用dataurl本身的特性，通过创建一个a标签，将dataurl字符串赋值给href属性，然后使用download确定下载后的文件名，就可以完成下载了。但是很快又有新问题了，稍微大一点的文件下载的时候页面崩溃了。这是因为dataurl有大小限制

其实可以通过给a标签创建blob url的方式来进行下载，这个没有大小限制。但是我们手上是dataurl，所以需要先进行转换：

function dataURItoBlob(dataURI, dataTYPE) {
    var binary = atob(dataURI.split(",")[1]),
        array = [];
    for (var i = 0; i < binary.length; i++) array.push(binary.charCodeAt(i));
    return new Blob([new Uint8Array(array)], {
        type: dataTYPE
    });
}

获得blob后，我们就可以通过URL API来下载了：

var a = document.createElement("a");
document.body.appendChild(a);
a.style = "display: none";
var blob = dataURItoBlob(data, "octet/stream");
var url = window.URL.createObjectURL(blob);
a.href = url;
a.download = filename;
a.click();
!moz && window.URL.revokeObjectURL(url);
a.parentNode.removeChild(a);

这里有几个点：
1. datachannel其实是可以直接传送blob的，但是只有ff支持，所以传data url
2. chrome下载是直接触发的，不会进行询问，firefox会先询问后下载，在询问过程中如果执行了revokeObjectURL，下载就会取消，囧

如我们所知，WebRTC最有特点的地方其实是可以传输getUserMedia获得的视频、音频流，来实现视频聊天。但事实上我们的使用习惯来看，一般人不会一开始就打开视频聊天，而且视频聊天时很消耗内存的（32位机上一个连接至少20M左右好像，也有可能有出入）。所以常见的需求是，先建立一个包含datachannel的连接用于传输数据，然后在需要时升级成可以传输视频、音频。

看看我们之前传输的session description，它其实来自Session Description Protocol。可以看到wiki上的介绍：

  
The Session Description Protocol (SDP) is a format for describing streaming media initialization parameters.

这意味着什么呢？我们之前建立datachannel是没有加视频、音频流的，而这个流的描述是写在SDP里面的。现在我们需要传输视频、音频，就需要添加这些描述。所以就得重新获得SDP，然后构建offer和answer再传输一次。传输的流程和之前一样，没什么区别。但这一次，我们不需要传输任何的ice candidate，这里我曾经遇到了坑，经过国外大大的点拨才明白过来。

  
from mattm: You do not need to send ICE candidates on an already established peer connection. The ICE candidates are to make sure the two peers can establish a connection through their potential NAT and firewalls. If you can already send data on the peer connection, ICE candidates will not do anything.

我将datachannel和websocket组合，实现了一个构建点对点连接的库Peertc，它提供非常简洁的方式来建立连接和发送数据、文件和视频/音频流，详情见github。走过路过的记得star一下哦，有什么bug也非常希望能够提出来。

WebRTC的点对点方式能够运用在很多场景：
- 如web qq这种Web IM工具，这就不说了
- 如象棋这种双人对战游戏，每一步的数据服务器时不关心的，所以完全可以点对点发送
- 一对一在线面试、在线教育，这其实是即时通信的一个业务方向
- 视频裸（），当我没说

就酱，另外打个广告及拉点搜索引擎权重：我的博客