了解下 WebAssembly 技术

Coding 部落 2023-03-31

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WebAssembly（简称Wasm）是一种新型的低级字节码格式，它可以在Web浏览器中运行，并且可以脱离特定的编程语言和硬件平台。WebAssembly被设计为一种通用的虚拟机，可以在任何支持它的环境中运行，包括浏览器、桌面应用程序和服务器。

WebAssembly的主要目标是提供一种比JavaScript更快、更安全和更可靠的编程语言，同时也可以作为JavaScript的补充，以便开发人员可以选择最适合他们需求的编程语言。WebAssembly可以使用任何编程语言编写，并且可以与JavaScript混合使用。

WebAssembly的代码可以通过编译器将高级语言（如C、C++、Rust等）编译成Wasm模块，然后将模块加载到Web浏览器中。Wasm模块可以包含函数、全局变量、内存缓冲区等，这些组件可以在JavaScript中调用和使用。

历史

WebAssembly最初由Mozilla、Google、Microsoft和Apple等公司联合开发，并于2015年推出首个版本。WebAssembly的目标是在Web平台上提供一个可移植、高性能、安全性强的字节码格式，以便在Web浏览器中运行原生性能应用程序。

WebAssembly的设计目标是与Web技术集成，并与JavaScript共存，因此它可以与JavaScript代码无缝交互。WebAssembly最初是作为Mozilla的asm.js项目的后继者而开发的，asm.js是一种基于JavaScript的低级别字节码格式，用于在Web平台上实现高性能应用程序。WebAssembly的推出使得Web应用程序可以更容易地编写高性能的计算密集型任务，从而推动Web平台的性能和功能不断提升。

优缺点

WebAssembly的优点包括：

更快的性能：由于WebAssembly是一种低级字节码格式，因此可以更快地执行代码。
更安全的代码：由于WebAssembly是一种虚拟机，它可以提供更安全的代码执行环境。
更广泛的编程语言支持：由于WebAssembly可以与任何编程语言一起使用，因此开发人员可以使用他们最喜欢的编程语言来编写代码。
更大的生态系统：WebAssembly可以在任何支持它的环境中运行，这意味着它可以与其他平台和生态系统集成。

然而，WebAssembly也存在一些缺点，包括：

更难学习：WebAssembly是一种全新的技术，因此需要时间和精力来学习和掌握。
更难调试：由于WebAssembly是一种低级字节码格式，因此调试代码可能会更加困难。
更大的代码体积：由于WebAssembly需要将高级语言编译成字节码，因此生成的代码可能会比原始代码更大。

如何使用

当开发人员想要在Web页面中使用WebAssembly时，通常需要经过以下几个步骤：

编写WebAssembly模块

开发人员可以使用任何编程语言编写WebAssembly模块。例如，可以使用C、C++或Rust编写模块，然后使用编译器将其编译为WebAssembly字节码。以下是一个简单的C语言函数，用于计算两个整数的和

int add(int a, int b) {
  return a + b;
}

使用emscripten工具可以将此C语言代码编译为WebAssembly模块：

emcc add.c -s WASM=1 -o add.wasm

加载WebAssembly模块

一旦WebAssembly模块被编译，它就可以在Web页面中加载和使用。以下是一个使用JavaScript加载WebAssembly模块的示例：

// 加载WebAssembly模块
fetch('add.wasm')
  .then(response => response.arrayBuffer())
  .then(bytes => WebAssembly.instantiate(bytes))
  .then(results => {
    // 调用WebAssembly模块中的函数
    const sum = results.instance.exports.add(1, 2);
    console.log(sum); // 输出 3
  });

在这个例子中，fetch()函数用于异步加载WebAssembly模块的字节码，然后使用WebAssembly.instantiate()函数将字节码实例化为WebAssembly模块。一旦模块被实例化，开发人员就可以使用results.instance.exports对象中的函数调用WebAssembly模块中的函数。

在JavaScript中使用WebAssembly模块

一旦WebAssembly模块被加载，开发人员可以在JavaScript中使用它来执行计算和其他操作。以下是一个简单的JavaScript函数，用于调用WebAssembly模块中的add()函数来计算两个整数的和：

function add(a, b) {
  // 加载WebAssembly模块
  return fetch('add.wasm')
    .then(response => response.arrayBuffer())
    .then(bytes => WebAssembly.instantiate(bytes))
    .then(results => {
      // 调用WebAssembly模块中的函数
      return results.instance.exports.add(a, b);
    });
}


// 调用add()函数
add(1, 2).then(sum => console.log(sum)); // 输出 3

在这个例子中，JavaScript函数add()加载WebAssembly模块，然后调用模块中的add()函数来计算两个整数的和。最后，add()函数返回计算结果，并在控制台中输出结果。

使用场景

WebAssembly通常适用于需要处理大量数据或需要高性能计算的任务。在一些情况下，使用WebAssembly可以比使用JavaScript实现更快的运行速度和更好的性能。

以下是一些使用WebAssembly的典型场景：

游戏开发：WebAssembly可以提供接近原生的性能，使得Web平台上的游戏可以具有更高的帧率和更流畅的体验。
大规模数据处理：WebAssembly可以使用C、C++等语言编写高性能的算法和数据处理代码，从而可以在Web平台上快速处理大量数据。
科学计算和数据可视化：WebAssembly可以使用各种语言编写高性能的科学计算和数据可视化代码，从而可以在Web平台上实现复杂的数据分析和可视化任务。
图形处理：WebAssembly可以使用C、C++等语言编写高性能的图形处理代码，从而可以在Web平台上实现复杂的图形应用程序。

需要注意的是，WebAssembly并不是万能的，它并不适用于所有的Web开发场景。在一些情况下，使用JavaScript可能更为适合，特别是当代码需要与Web页面的其他部分进行交互时，或者需要动态生成和修改DOM元素时。

因此，在选择是否使用WebAssembly时，需要根据具体场景进行评估，综合考虑性能、可维护性、开发效率等因素。

已使用网站

目前有许多网站正在使用WebAssembly技术，以下是一些示例：

SketchUp Free：一个基于Web的3D建模工具，使用WebAssembly加速3D绘制和计算。
AutoCAD Web：一个基于Web的CAD软件，使用WebAssembly加速CAD图形计算。
WebTorrent：一个基于Web的BitTorrent客户端，使用WebAssembly加速数据处理和解码。
Figma：一个基于Web的UI设计工具，使用WebAssembly加速图形处理和渲染。
WasmExplorer：一个WebAssembly交互式控制台，用于学习和测试WebAssembly代码。
GooCreate：一个基于Web的3D游戏引擎，使用WebAssembly加速游戏运行。
WebAssembly Studio：一个WebAssembly开发环境，用于编写、测试和部署WebAssembly应用程序。

总的来说，WebAssembly是一种新型的低级字节码格式，可以提供更快、更安全和更可靠的编程语言，同时也可以作为JavaScript的补充，以便开发人员可以选择最适合他们需求的编程语言。

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