JavaScript und WebAssembly

Dieser Artikel erklärt JavaScript und WebAssembly.

Wir erklären die Grundlagen von WebAssembly und werfen einen genaueren Blick auf die Beziehung zwischen JavaScript und WebAssembly sowie deren Anwendungsfälle.

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JavaScript und WebAssembly

JavaScript und WebAssembly (Wasm) sind entscheidende Technologien in der Webentwicklung. Jede hat eine andere Rolle, aber zusammen ergänzen sie sich, um schnellere und effizientere Webanwendungen zu ermöglichen.

Was ist WebAssembly?

WebAssembly ist ein binäres Anweisungsformat, das in Browsern ausführbar ist und aus kompilierten Hochsprachen wie C, C++ und Rust generiert wird. WebAssembly wird wesentlich schneller als JavaScript ausgeführt und bietet Webanwendungen eine Leistung, die mit nativen Anwendungen vergleichbar ist.

Merkmale von WebAssembly

• Hohe Leistung Da es in ein Binärformat kompiliert wird, läuft es sehr schnell und glänzt bei CPU-intensiven Aufgaben.
• Sprachunabhängig WebAssembly kann aus kompilierten Sprachen wie C und Rust erzeugt werden, was das Portieren von bestehendem nativen Code ins Web erleichtert.
• Breite Kompatibilität Große Browser wie Chrome und Safari unterstützen WebAssembly.

Integration von JavaScript und WebAssembly

WebAssembly ist kein Ersatz für JavaScript, sondern eine ergänzende Technologie. JavaScript glänzt bei der Manipulation der Benutzeroberfläche und der Netzwerkkommunikation, während WebAssembly rechenintensive Aufgaben übernimmt. Durch die Kombination beider lassen sich sowohl Leistung als auch Flexibilität erreichen.

Aufruf von WebAssembly

WebAssembly-Module können von JavaScript aus aufgerufen werden. JavaScript kann auf den Speicher und die Funktionen von WebAssembly-Modulen zugreifen, wodurch Szenarien ermöglicht werden, in denen komplexe Prozesse in WebAssembly ausgeführt und die Ergebnisse von JavaScript empfangen und verarbeitet werden.

Nachfolgend finden Sie ein grundlegendes Beispiel für das Laden eines WebAssembly-Moduls aus JavaScript.

1// Fetch and initialize the WebAssembly module
2fetch('module.wasm')
3    .then(response => response.arrayBuffer())
4    .then(bytes => WebAssembly.instantiate(bytes, {}))
5    .then(results => {
6        const instance = results.instance;
7        // Example: Call the add function
8        console.log(instance.exports.add(10, 20));
9    });

In diesem Beispiel wird eine .wasm-Datei abgerufen, und deren Binärdaten werden zur Instanziierung an die Funktion WebAssembly.instantiate übergeben. Sie können die exportierten Funktionen eines instanziierten WebAssembly-Moduls aus JavaScript aufrufen und die Ergebnisse abrufen.

Beispiel für die Verwendung von WebAssembly aus JavaScript

Als Nächstes betrachten wir ein einfaches Beispiel, wie eine Funktion aufgerufen wird, die eine schnelle Ganzzahladdition in WebAssembly ausführt. Zuerst erstellen wir eine einfache Funktion in C, die in WebAssembly kompiliert wird.

1// add.c
2int add(int a, int b) {
3    return a + b;
4}

Kompilieren Sie diese Datei mit Emscripten (einem Tool, das C/C++ in WebAssembly umwandelt).

1emcc add.c -s WASM=1 -s EXPORTED_FUNCTIONS='["_add"]' -o add.wasm --no-entry

Rufen Sie anschließend diese Funktion aus JavaScript auf, um das Ergebnis zu erhalten.

1fetch('http://localhost:3000/add.wasm')
2    .then(response => response.arrayBuffer())
3    .then(bytes => WebAssembly.instantiate(bytes, {}))
4    .then(results => {
5        const { add } = results.instance.exports;
6        console.log(add(5, 7)); // 12
7    });

Auf diese Weise können Rechenprozesse in WebAssembly ausgeführt und die Ergebnisse in JavaScript bearbeitet werden. WebAssembly eignet sich gut für rechenintensive Workloads wie Videobearbeitung und Physiksimulationen und liefert eine Leistung, die JavaScript allein nicht erreichen kann.

Tatsächliche Anwendungsszenarien für WebAssembly

WebAssembly ist besonders in den folgenden Szenarien nützlich:.

1. Spieleentwicklung WebAssembly liefert die Hochgeschwindigkeitsberechnungen, die für browserbasierte Spiele erforderlich sind. Sie können physikalische Berechnungen und fortschrittliche Grafik-Rendering-Engines in WebAssembly implementieren, während die interaktiven Teile mit JavaScript verarbeitet werden.

2. Video- und Audiobearbeitung Umfangreiche Medienverarbeitung—etwa Video-Kodierung/-Dekodierung und Echtzeit-Audioeffekte—profitiert ebenfalls von den Leistungsgewinnen durch WebAssembly.

3. Wissenschaftliches Rechnen Rechenintensive Simulationen und Datenanalysen können mit WebAssembly ebenfalls deutlich beschleunigt werden. Beispiele umfassen numerische Analysen und die Ausführung von Machine-Learning-Modellen.

4. Portierung bestehender nativer Anwendungen Mit WebAssembly können Sie bestehenden nativen Code in C oder Rust im Browser ausführen. Dies ermöglicht es, bestehende Software-Ressourcen zu nutzen und sie als Webanwendungen anzubieten.

Einschränkungen und Herausforderungen von WebAssembly

WebAssembly ist sehr leistungsstark, bringt jedoch auch einige Einschränkungen und Herausforderungen mit sich.

• Eingeschränkter DOM-Zugriff WebAssembly selbst kann nicht direkt auf das DOM zugreifen. JavaScript fungiert als Vermittler, wodurch WebAssembly sich auf leistungsintensive Berechnungen konzentrieren kann.
• Erschwertes Debugging Da WebAssembly ein Binärformat ist, ist das Debugging im Vergleich zu JavaScript schwieriger. Browser-Entwicklungstools unterstützen das Debugging von WebAssembly, jedoch ist es nicht so einfach wie das Debugging von JavaScript.
• Lernkurve Die Verwendung von WebAssembly erfordert Kenntnisse in kompilierten Sprachen wie C und Rust. Wenn Sie mit diesen Sprachen nicht vertraut sind, kann die Einstiegshürde für das Erlernen von WebAssembly höher sein.

Zusammenfassung

WebAssembly ergänzt die Flexibilität von JavaScript und ermöglicht nahezu native Leistung im Browser. Wenn JavaScript die UI und dynamische Interaktionen übernimmt und WebAssembly die Berechnungen, können Sie die Stärken beider Technologien optimal nutzen. Durch die Kombination beider Technologien ist es möglich, schnellere und fortschrittlichere Webanwendungen zu entwickeln.

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