iOS WebRTC开发全方位解析

一、WebRTC基础知识概述

WebRTC是一种用于直接在网页浏览器或移动应用程序之间实时通信的技术。它允许开发人员建立基于浏览器的应用程序，实现点对点（P2P）音频、视频和数据共享，而不需要任何专有插件或客户端应用程序。

WebRTC包括3个主要API：MediaStream API，使浏览器上的应用程序能够访问用户媒体设备的功能，如摄像头和麦克风；WebRTC PeerConnection API ，允许浏览器之间的点对点连接实现音频、视频和数据流的通信；WebRTC DataChannel API ，允许浏览器之间传输任意数据。

WebRTC主要解决传输音视频，并提供了数据通道，可以用于传输任意数据。WebRTC作为一种开放的标准，当前在Google Chrome、Firefox、Opera和Safari等浏览器上都得到了很好的支持。在移动应用领域，WebRTC也逐渐受到了广泛关注和应用。

二、iOS上集成WebRTC

1、准备工作

在iOS上集成WebRTC前，需要准备好以下工作：

1）iOS平台的开发环境。

2）从Google官方获取WebRTC代码库。

3）集成第三方库 libsdptransform 和 CocoaAsyncSocket。

2、获取WebRTC代码库

从Google官方获取WebRTC代码库，步骤如下：

   git clone https://chromium.googlesource.com/external/webrtc

下载代码后，可以得到完整的WebRTC源代码。

3、集成第三方库

除了源代码之外，我们还需要集成libsdptranform和CocoaAsyncSocket两个第三方库。

libsdptransform是一个专门用于SDP协议处理的库，许多WebRTC相关库都使用它。它可以将SDP协议字符串转化为JavaScript对象，对JavaScript对象进行操作。

CocoaAsyncSocket是一个Objective-C的异步socket程序库。WebRTC使用它来建立信令通道，同时也可以作为数据通道。这个库比较强大，但是开发时要注意避免使用过时的API。

具体的集成方法可以参考第三方库的官方文档。

三、使用WebRTC实现音视频通信

1、获取用户媒体设备

使用WebRTC开发音视频应用程序，首先需要获取用户的媒体设备（如摄像头和麦克风）。

WebRTC提供了getUserMedia()方法，该方法可以使用指定的约束条件请求用户媒体，如下所示：

   navigator.mediaDevices.getUserMedia({video: true, audio: true})
   .then(stream => {
      // 成功获取用户媒体设备
   })
   .catch(error => {
      // 获取用户媒体设备失败
   });

getUserMedia()方法返回一个Promise对象，如果成功获取到用户媒体设备，则会返回一个 MediaStream 对象，该对象包含了音频和视频流。如果失败，则会抛出一个错误，捕获错误后可以进行相应的处理。

2、建立WebRTC连接

在获取到用户媒体设备之后，需要建立WebRTC连接。WebRTC连接包括SDP协议的交换和ICE候选项的交换等步骤。

WebRTC连接的建立是通过RTCPeerConnection对象实现的。创建RTCPeerConnection对象的方法如下所示：

   const config = {iceServers: [{urls: "stun:stun.l.google.com:19302"}]};
   const peerConnection = new RTCPeerConnection(config);

这里的config参数指定了ICE服务器的URL。通过设置ICE服务器，可以协助NAT穿越和防火墙穿越，解决WebRTC连接的问题。

在RTCPeerConnection对象创建完毕后，就可以向远程端发起连接请求了，代码示例如下：

   peerConnection.createOffer().then(offer => {
       return peerConnection.setLocalDescription(offer);
   }).then(() => {
       // offer SDP协议字符串
       const offer = peerConnection.localDescription.sdp;
   });

这里的createOffer()方法会生成SDP协议，包括音频和视频的相关信息。setLocalDescription()方法会将生成的SDP协议保存在RTCPeerConnection对象中。在这一步骤完成后，就可以向远程端发送offer SDP协议字符串了。

3、处理远程SDP协议

当远程端接收到offer SDP协议字符串后，需要进行处理并回复answer SDP协议字符串。这个过程可以通过以下代码实现：

   peerConnection.setRemoteDescription(new RTCSessionDescription({
       type: "offer",
       sdp: remoteOffer // 远程端发来的offer SDP协议字符串
   })).then(() => {
       return peerConnection.createAnswer();
   }).then(answer => {
       return peerConnection.setLocalDescription(answer);
   }).then(() => {
       // answer SDP协议字符串
       const answer = peerConnection.localDescription.sdp;
   });

在这个过程中，setRemoteDescription()方法将远程端发送来的offer SDP协议字符串解析后保存在RTCPeerConnection对象中。然后通过createAnswer()方法生成answer SDP协议字符串，并将其保存在RTCPeerConnection对象中。最后将answer SDP协议字符串发送给远程端。

4、建立媒体通道

当完成offer和answer SDP交换后，就可以建立媒体通道了。媒体通道可以通过addTrack()或addStream()方法添加到RTCPeerConnection对象中。

通过addTrack()方法添加音视频轨道的过程如下：

   stream.getTracks().forEach(track => {
       peerConnection.addTrack(track, stream);
   });

这里的stream对象是getUserMedia()方法获取到的MediaStream对象，通过getTracks()方法可以获取所有音视频轨道。在将音视频轨道添加到RTCPeerConnection对象之后，就可以通过媒体通道进行音视频传输。

5、发送数据

除了音视频传输之外，WebRTC还提供了数据通道，可以用于传输任意数据。

数据通道建立的过程与音视频通道类似，包括SDP协议的交换、ICE候选项的交换和媒体通道的建立等步骤。不同的是，数据通道可以通过createDataChannel()方法创建：

   const dataChannel = peerConnection.createDataChannel("myChannel");
   dataChannel.onmessage = event => {
       // 接收到远程数据
   };
   dataChannel.send("hello, world");

在这个过程中，createDataChannel()方法会返回一个RTCDataChannel对象。通过设置onmessage事件监听器，可以接收远程发送过来的数据。通过send()方法可以将数据发送给远程端。

四、小结

本文介绍了WebRTC的基础知识，包括getUserMedia()、RTCPeerConnection、SDP协议和ICE候选项等。在此基础上，我们介绍了如何在iOS平台上集成WebRTC，并使用WebRTC实现音视频通信和数据传输。

五、代码示例

下面是一个使用WebRTC实现音视频通信的完整代码示例：

// 连接远程服务器，获取SDP协议
const socket = new WebSocket("ws://example.com");
socket.onopen = event => {
   socket.send("hello, server");
};
socket.onmessage = event => {
   const remoteOffer = event.data;

   // 获取用户媒体设备
   navigator.mediaDevices.getUserMedia({video: true, audio: true})
   .then(stream => {
       // 创建 RTCPeerConnection 对象
       const config = {iceServers: [{urls: "stun:stun.l.google.com:19302"}]};
       const peerConnection = new RTCPeerConnection(config);

       // 添加本地音视频轨道
       stream.getTracks().forEach(track => {
           peerConnection.addTrack(track, stream);
       });

       // 处理远程SDP协议
       peerConnection.setRemoteDescription(new RTCSessionDescription({
           type: "offer",
           sdp: remoteOffer // 远程端发来的offer SDP协议字符串
       })).then(() => {
           return peerConnection.createAnswer();
       }).then(answer => {
           return peerConnection.setLocalDescription(answer);
       }).then(() => {
           // 回复本地SDP协议
           const answer = peerConnection.localDescription.sdp;
           socket.send(answer);
       });
   });
};

这个代码示例演示了如何使用WebRTC实现音视频通信。其中首先连接到远程服务器，获取SDP协议字符串。然后使用用户媒体设备创建 RTCPeerConnection 对象，并将本地音视频轨道添加到 RTCPeerConnection 对象中。最后处理远程SDP协议并回复本地SDP协议。