前言

许多应用程序，如游戏和直播等场景，需要一种机制来尽可能快地发送消息，同时可以接受无序、不可靠的数据传输方式。本机应用程序虽然可以使用原始 UDP 套接字，但这些在 Web 上不可用，因为它们缺乏加密、拥塞控制、同意发送机制（以防止 DDoS 攻击）。

通常，需要客户端和服务器之间进行双向数据流交换的 Web 应用程序可以依赖 WebSockets ，一种与 Web 安全模型兼容的基于消息的协议。 然而，由于WebSockets是一个单一的、可靠的、有序的消息流，它会受到队头阻塞（HOLB）的影响，这意味着所有消息都必须按顺序发送和接收，即使它们是相互独立的。

这使得WebSockets不太适合通过牺牲可靠性、流独立性来提高性能的应用程序。

WebTransport 协议为此提供了一个单一的传输对象，该对象抽象出具有一组灵活功能的特定底层协议，包括可靠的单向、双向流，以及不可靠的数据报能力。

1.什么是WebTransport？

WebTransport是使用 HTTP3 从服务器发送和接收数据的协议框架。 类似于 WebSockets，但支持多流、单向流、无序传输，支持可靠和不可靠的数据传输方式。

WebTransport能否替代WebSockets？

WebTransport 是一个 Web API，底层使用 HTTP/3 协议实现双向传输。它用于客户端和 HTTP/3 服务器之间的双向通信机制。支持通过数据报 API实现不可靠数据传输方式，支持流式 API 实现可靠数据传输。同时在客户端、服务端不需要连接的场景下关闭已有连接。

2.WebTransport的两种传输模式

2.1 数据报方式

数据报方式适合发送、接收不需要严格保证交付的数据。单个数据包的大小受到底层连接的最大传输单元限制，从而无法保证传输成功，如果成功传输，也可能以任意顺序抵达。这些特性使数据报 API 成为低延迟、尽全力传输的理想选择。可以将数据传输方式视为用户数据报协议 (UDP) 消息，但经过加密和拥塞控制。

// 发送数据报
const writer = transport.datagrams.writable.getWriter();
const data1 = new Uint8Array([65, 66, 67]);
const data2 = new Uint8Array([68, 69, 70]);
// Uint8Array
writer.write(data1);
writer.write(data2);
// 从服务器读取数据报
const reader = transport.datagrams.readable.getReader();
while (true) {
  const {value, done} = await reader.read();
  // done则退出
  if (done) {
    break;
  }
  // 值为 Uint8Array。
  console.log(value);
}

登录后复制

2.2 流式API方式

流式 API 提供可靠、有序的数据传输，非常适合需要发送或接收一个或多个有序数据流的场景。使用多个 WebTransport 流类似于建立多个 TCP 连接，但由于 HTTP/3 在底层使用了轻量级的 QUIC 协议，因此新建、关闭连接的成本较低。

发送流

// 发送Uint8Array
const stream = await transport.createSendStream();
const writer = stream.writable.getWriter();
const data1 = new Uint8Array([65, 66, 67]);
const data2 = new Uint8Array([68, 69, 70]);
// 实例化Uint8Array
writer.write(data1);
writer.write(data2);
try {
  await writer.close();
  // 所有数据已经传输
  // await writer.abort();
  // 如果调用abort并非所有数据都写入
} catch (error) {
  console.error(`An error occurred: ${error}`);
}

登录后复制

读取流

async function readFrom(receiveStream) {
  const reader = receiveStream.readable.getReader();
  while (true) {
    const {done, value} = await reader.read();
    if (done) {
      break;
    }
    // 值为 Uint8Array
    console.log(value);
  }
}

const rs = transport.receiveStreams();
// 返回一个 ReadableStream，ReadableStream 的每个块又是一个 ReceiveStream
// 用于读取服务器发送的 Uint8Array 实例
const reader = rs.getReader();
while (true) {
  const {done, value} = await reader.read();
  if (done) {
    break;
  }
  // 值为 ReceiveStream 的一个实例
  await readFrom(value);
}

登录后复制

双向流

双向流可由服务器或客户端创建：

async function setUpBidirectional() {  const stream = await transport.createBidirectionalStream();  // stream 是 WebTransportBidirectionalStream
  // stream.readable是ReadableStream
  const readable = stream.readable;  // stream.writable是WritableStream
  const writable = stream.writable;
}

登录后复制

可以使用 WebTransport 实例的
receiveBidirectionalStreams() 方法侦听服务器创建的 BidirectionalStream，该方法返回 ReadableStream。该ReadableStream 的每个块又是一个 BidirectionalStream。

const rs = transport.receiveBidrectionalStreams();const reader = rs.getReader();while (true) {  const {done, value} = await reader.read();  if (done) {    break;
  }  // value 是 BidirectionalStream
  // value.readable 是 ReadableStream
  // value.writable 是 WritableStream}

登录后复制

3.WebTransport发展与浏览器支持

3.1 WebTransport发展历程

WebTransport发展历程

WebTransport在2019年5月左右首次被提出，最新一次更新是在2023年1月24号，因此从更新时间、更新频率来看，目前该协议还处于变更期和快速发展期，但是值得开发者持续关注。

3.2 浏览器支持

目前WebTransport的整体浏览器支持率达到了70.29%左右，Chrome>=97、Edge>=98、Opera>=83等主流浏览器都已经支持，除了Firefox，最新的111版本还没有支持。

WebTransport的整体浏览器支持率达到了70.29%左右

4.WebSockets谢幕？

WebSockets 围绕单一、可靠、有序的消息流建模，有很多的应用场景。当然，这些特性 WebTransport 的流式 API 也可以提供。相比之下，WebTransport 的数据报 API 提供低延迟交付，但无法保证可靠性、传输顺序，因此还不能直接替代 WebSocket。

但是，通过数据报 API 或多个并发 Streams API 实例使用 WebTransport，不必担心队列阻塞等WebSockets经常遇到的问题。此外，在建立WebTransport新连接时还有性能优势，因为底层 QUIC 握手比通过 TLS 启动 TCP 更快。

但是，由于WebTransport技术尚未完全敲定，开发工具较少，生态不完善，可能还会持续一段时间。 现在预测 WebTransport 是否会替代 Websockets 还为时过早，但第一批使用它的团队完全有机会构建一些开创性的东西。虽然没有迫切需要切换，但开发人员应该为未来的项目密切关注它，并准备好在最合适的情况下使用它。

5.本文总结

本文主要和大家介绍一个全新的通讯协议WebTransport、如何使用、同时与Websockets做了一个对比。因为笔者并没有直接使用过WebTransport，所以只是做了一个基础介绍~