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自從引入計(jì)算機(jī)以來，本地應(yīng)用程序的性能有了巨大的提高。相比之下，web 應(yīng)用程序相當(dāng)慢，因?yàn)?JS 一開始并不是為了速度而構(gòu)建的。但是由于瀏覽器之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)以及JS 引擎如V8的快速開發(fā)，使得 JS 能夠在機(jī)器上快速運(yùn)行。但是它仍然不能超過本機(jī)應(yīng)用程序的性能。這主要是因?yàn)?JS 代碼必須經(jīng)歷幾個(gè)進(jìn)程才能生成機(jī)器碼。
隨著 WebAssembly 的引入，現(xiàn)代 Web 發(fā)生革命性的變化，這項(xiàng)技術(shù)非?？?。讓我們看一下什么是 WebAssembly，以及如何與 JS 集成以構(gòu)建快速的應(yīng)用程序。
什么是 WebAssembly?
在了解 WebAssembly 之前，讓我們看一下什么是 Assembly。
Assembly(匯編)是一種低級(jí)編程語言，它與體系結(jié)構(gòu)的機(jī)器級(jí)指令有著非常密切的聯(lián)系。換句話說，它只需一個(gè)進(jìn)程就可以轉(zhuǎn)換為機(jī)器可以理解的代碼，即機(jī)器代碼。此轉(zhuǎn)換過程稱為匯編。
WebAssembly可以簡(jiǎn)稱為 Web 的匯編。它是一種類似于匯編語言的低級(jí)語言，具有緊湊的二進(jìn)制格式，使您能夠以類似本機(jī)的速度運(yùn)行Web應(yīng)用程序。它還為C，C ++和Rust等語言提供了編譯目標(biāo)，從而使客戶端應(yīng)用程序能夠以接近本地的性能在Web上運(yùn)行。
此外，WebAssembly 的出現(xiàn)是與 JS 一起運(yùn)行，而不是取代 JS。使用 WebAssembly JavaScript API，你可以交替地運(yùn)行來自任一種語言的代碼，來回沒有任何問題。這為我們提供了利用 WebAssembly 的強(qiáng)大功能和性能以及 JS 的通用性和適應(yīng)性的應(yīng)用程序。這為web應(yīng)用程序打開了一個(gè)全新的世界，它可以運(yùn)行最初并不打算用于web的代碼和功能。
有什么區(qū)別
Lin Clark預(yù)測(cè)，2017年 WebAssembly 的引入可能會(huì)引發(fā) web 開發(fā)生命中的一個(gè)新的拐點(diǎn)。早期的另一個(gè)拐點(diǎn) 生在引入 JITs 編譯的時(shí)候，JIT 編譯使JS 的速度提高了近10倍。
如果將 WebAssembly 的編譯過程與 JS 的編譯過程進(jìn)行比較，會(huì)注意到幾個(gè)過程已被剝離，其余過程已被修剪，如下所示：
JIT 是使 JavaScript 運(yùn)行更快的一種手段，通過監(jiān)視代碼的運(yùn)行狀態(tài)，把 hot 代碼(重復(fù)執(zhí)行多次的代碼)進(jìn)行優(yōu)化。通過這種方式，可以使 JavaScript 應(yīng)用的性能提升很多倍。
仔細(xì)比較上圖，注意到,重新參與WebAssembly已經(jīng)完全被剝奪掉了。這主要是因?yàn)榫幾g器不需要對(duì)WebAssembly代碼做任何假設(shè),因?yàn)橹T如數(shù)據(jù)類型是在代碼中明確提及。
但是 JS 不是這樣的，因?yàn)镴IT應(yīng)該做一些假設(shè)來運(yùn)行代碼，如果假設(shè)失敗，它需要重新優(yōu)化它的代碼。
如何獲取 WebAssembly 代碼
WebAssembly是一項(xiàng)偉大的技術(shù)，我們需要如何利用 WebAssembly 的強(qiáng)大功能呢?
有幾種方法：
- 不推薦從頭編寫 WebAssembly 代碼，除非你非常了解基本知識(shí)
- 從 C 編譯為 WebAssembly
- 從 C++ 編譯為 WebAssembly
- 從 Rust 編譯為 WebAssembly
- 使用 AssemblyScript 將 Typescript 編譯為WebAssembly。對(duì)于不熟悉C/C ++或Rust 的 Web開發(fā)人員來說，這是一個(gè)不錯(cuò)的選擇
- 支持更多的語言選項(xiàng)。
此外，還有Emscripten和WebAssembly Studio之類的工具可以幫助您完成上述過程。
JS 的 WebAssembly API
為了充分利用 WebAssembly 的特性，我們必須將其與 JS 代碼集成在一起，這可以在JavaScript WebAssembly API的幫助下完成。
模塊編譯和實(shí)例化
WebAssembly代 碼駐留在.wasm文件中。這個(gè)文件應(yīng)該被編譯成特定于它所運(yùn)行的機(jī)器的機(jī)器碼。我們可以使用WebAssembly.compile方法來編譯 WebAssembly 模塊。
WebAssembly.instantiate方法實(shí)例化已編譯模塊。另外，我們也可以從.wasm文件獲得的數(shù)組緩沖區(qū)傳遞到WebAssembly.instantiate方法中。這也適用，因?yàn)閷?shí)例化方法有兩個(gè)重載。
- let exports
- fetch('sample.wasm').then(response =>
- response.arrayBuffer()
- ).then(bytes =>
- WebAssembly.instantiate(bytes)
- ).then(results => {
- exports = results.instance.exports
- })
上述方法的缺點(diǎn)之一是這些方法不能直接訪問字節(jié)碼，因此在編譯/實(shí)例化wasm模塊之前，需要采取額外的步驟將響應(yīng)轉(zhuǎn)換為ArrayBuffer。
相反，我們可以使用WebAssembly.compileStreaming / WebAssembly.instantiateStreaming方法來實(shí)現(xiàn)與上述相同的功能，其優(yōu)點(diǎn)是可以直接訪問字節(jié)碼，而無需將響應(yīng)轉(zhuǎn)換為ArrayBuffer。
- let exports
- WebAssembly.instantiateStreaming(fetch('sample.wasm'))
- .then(obj => {
- exports = obj.instance.exports
- })
注意，WebAssembly.instantiate和WebAssembly.instantiateStreaming會(huì)返回實(shí)例以及已編譯的模塊，它們可用于快速啟動(dòng)模塊的實(shí)例。
- let exports;
- let compiledModule;
- WebAssembly.instantiateStreaming(fetch('sample.wasm'))
- .then(obj => {
- exports = obj.instance.exports;
- //access compiled module
- compiledModule = obj.module;
- })
導(dǎo)入對(duì)象
實(shí)例化 WebAssembly 模塊實(shí)例時(shí)，可以選擇傳遞一個(gè)導(dǎo)入對(duì)象，該對(duì)象將包含要導(dǎo)入到新創(chuàng)建的模塊實(shí)例中的值，有 4 種類型：
- global values
- functions
- memory
- tables
可以將導(dǎo)入對(duì)象視為提供給模塊實(shí)例的工具，以幫助它實(shí)現(xiàn)其任務(wù)。如果沒有提供導(dǎo)入對(duì)象，編譯器將分配默認(rèn)值。
Global
WebAssembly.Global 對(duì)象表示一個(gè)全局變量實(shí)例, 可以被JavaScript 和importable/exportable 訪問 ,跨越一個(gè)或多個(gè)WebAssembly.Module 實(shí)例. 他允許被多個(gè)modules動(dòng)態(tài)連接.
可以使用WebAssembly.Global()構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建全局實(shí)例。
- const global = new WebAssembly.Global({
- value: 'i64',
- mutable: true
- }, 20)
語法
- var myGlobal = new WebAssembly.Global(descriptor, value)
global 構(gòu)造函數(shù)接受兩個(gè)參數(shù)。
descriptor
GlobalDescriptor 包含2個(gè)屬性的表:
- value: A USVString 表示全局變量的數(shù)據(jù)類型. 可以是i32, i64, f32, 或 f64
- mutable: 布爾值決定是否可以修改. 默認(rèn)是 false
value可以是任意變量值，需要其類型與變量類型匹配. 如果變量沒有定義, 使用0代替
- const global = new WebAssembly.Global({
- value: 'i64',
- mutable: true
- }, 20);
- let importObject = {
- js: {
- global
- }
- };
- WebAssembly.instantiateStreaming(fetch('global.wasm'), importObject)
全局實(shí)例應(yīng)該傳遞給importObject，以便在 WebAssembly 模塊實(shí)例中可以訪問它。
Memory
當(dāng) WebAssembly 模塊被實(shí)例化時(shí)，它需要一個(gè) memory 對(duì)象。你可以創(chuàng)建一個(gè)新的WebAssembly.Memory并傳遞該對(duì)象。如果沒有創(chuàng)建 memory 對(duì)象，在模塊實(shí)例化的時(shí)候?qū)?huì)自動(dòng)創(chuàng)建，并且傳遞給實(shí)例。
JS引擎創(chuàng)建一個(gè)ArrayBuffer來做這件事情。ArrayBuffer 是 JS 引用的 JavaScript 對(duì)象。JS 為你分配內(nèi)存。你告訴它需要多少內(nèi)存，它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)大小的ArrayBuffer
ArrayBuffer 做了兩件事情，一件是做 WebAssembly 的內(nèi)存，另外一件是做 JavaScript 的對(duì)象。
它使 JS 和 WebAssembly 之間傳遞內(nèi)容更方便。
使內(nèi)存管理更安全。
Table
WebAssembly.Table() 構(gòu)造函數(shù)根據(jù)給定的大小和元素類型創(chuàng)建一個(gè)Table對(duì)象。
這是一個(gè)包裝了WebAssemble Table 的Javascript包裝對(duì)象，具有類數(shù)組結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)了多個(gè)函數(shù)引用。在 JS 或者WebAssemble中創(chuàng)建Table 對(duì)象可以同時(shí)被JS 或WebAssemble 訪問和更改。
引入Table的主要原因是提高了安全性。我們可以使用set()、grow()和get()方法來操作表。
事例
為了演示，我將使用WebAssembly Studio應(yīng)用程序?qū)文件編譯為.wasm。
我已經(jīng)在wasm文件中創(chuàng)建了一個(gè)函數(shù)來計(jì)算一個(gè)數(shù)字的冪。我將必要的值傳遞給函數(shù)，然后用JavaScript接收輸出。
同樣，我在wasm中進(jìn)行了一些字符串操作。需要注意，wasm沒有字符串類型。因此，它將使用ASCII值。返回到 JS 的值將指向存儲(chǔ)輸出的內(nèi)存位置。由于內(nèi)存對(duì)象是ArrayBuffer，因此我要進(jìn)行迭代，直到收到字符串中的所有字符為止。
JavaScript文件
- let exports;
- let buffer;
- (async() => {
- let response = await fetch('../out/main.wasm');
- let results = await WebAssembly.instantiate(await response.arrayBuffer());
- //or
- // let results = await WebAssembly.instantiateStreaming(fetch('../out/main.wasm'));
- let instance = results.instance;
- exports = instance.exports;
- buffer = new Uint8Array(exports.memory.buffer);
- findPower(5,3);
- printHelloWorld();
- })();
- const findPower = (base = 0, power = 0) => {
- console.log(exports.power(base,power));
- }
- const printHelloWorld = () => {
- let pointer = exports.helloWorld();
- let str = "";
- for(let i = pointer;buffer[i];i++){
- str += String.fromCharCode(buffer[i]);
- }
- console.log(str);
- }
C 文件
- #define WASM_EXPORT __attribute__((visibility("default")))
- #include
- WASM_EXPORT
- double power(double number,double power_value) {
- return pow(number,power_value);
- }
- WASM_EXPORT
- char* helloWorld(){
- return "hello world";
- }
應(yīng)用
WebAssembly 更適合用于寫模塊，承接各種復(fù)雜的計(jì)算，如圖像處理、3D運(yùn)算、語音識(shí)別、視音頻編碼解碼這種工作，主體程序還是要用 javascript 來寫的。
可以找我返現(xiàn)15(https://cn.aliyun.com/1111/home?userCode=pxuujn3r)
作者：Mahdhi Rezvi 譯者：前端小智 來源：medium
原文：https://blog.bitsrc.io/a-complete-introduction-to-webassembly-and-its-javascript-api-3474a9845206 11111
菜v菜 本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「大遷世界」，可以通過以下二維碼關(guān)注。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系大遷世界公眾號(hào)。
新聞名稱：WebAssembly及其API的完整介紹
本文URL：http://www.dlmjj.cn/article/dpeppig.html
