JavaScript ו- WebAssembly

מאמר זה מסביר על JavaScript ועל WebAssembly.

נסביר את הבסיס של WebAssembly ונבחן מקרוב את הקשר בין JavaScript ו-WebAssembly, וכן את מקרי השימוש שלהם.

YouTube Video

JavaScript ו- WebAssembly

JavaScript ו-WebAssembly (או בקיצור Wasm) הן טכנולוגיות מרכזיות בפיתוח ווב. לכל אחת תפקיד שונה, אך יחד הן משלימות זו את זו לאפשר יישומי ווב מהירים ויעילים יותר.

מהו WebAssembly?

WebAssembly הוא פורמט בינארי של פקודות שניתן להריצו בדפדפנים, ונוצר משפות רמה גבוהה מקומפלות כמו C, C++, ו-Rust. WebAssembly מבצע פעולות במהירות גבוהה בהרבה מזו של JavaScript, ומספק ליישומי ווב ביצועים המשתווים לאפליקציות מקומיות.

מאפייני ה-WebAssembly

• ביצועים גבוהים מכיוון שהוא מקומפל לפורמט בינארי, הוא רץ במהירות רבה ומצטיין במשימות עתירות מעבד.
• חסר תלות בשפה ניתן להפיק WebAssembly משפות מקומפלות כגון C ו-Rust, מה שמקל על העברת קוד ילידי קיים אל הרשת.
• תאימות רחבה דפדפנים מובילים כגון Chrome ו-Safari תומכים ב-WebAssembly.

שילוב של JavaScript ו-WebAssembly

WebAssembly אינו תחליף ל-JavaScript, אלא טכנולוגיה משלימה. JavaScript מצטיינת במניפולציה של ממשק המשתמש ובתקשורת רשת, בעוד ש-WebAssembly מטפל במשימות עתירות חישוב. בשילוב בין השניים ניתן להשיג גם ביצועים וגם גמישות.

קריאה ל-WebAssembly

ניתן לקרוא למודולים של WebAssembly מתוך JavaScript. JavaScript יכול לגשת לזיכרון ולפונקציות של מודולים ב-WebAssembly, דבר המאפשר תרחישים שבהם תהליכים מורכבים מבוצעים ב-WebAssembly והתוצאות מתקבלות ומעובדות ב-JavaScript.

להלן דוגמה בסיסית לטעינת מודול WebAssembly מתוך 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    });

בדוגמה זו, קובץ .wasm מתוּקפן, והנתונים הבינאריים שלו מועברים לפונקציה WebAssembly.instantiate לצורך יצירה. ניתן לקרוא לפונקציות שיוצאו ממודול WebAssembly שנוצר מתוך JavaScript ולקבל את התוצאות.

דוגמה לשימוש ב-WebAssembly מתוך JavaScript

כעת נבחן דוגמה פשוטה כיצד לקרוא לפונקציה שמבצעת חיבור מהיר של מספרים שלמים ב-WebAssembly. ראשית, ניצור פונקציה פשוטה בשפת C שתתורגם ל-WebAssembly.

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

הדר את הקובץ הזה באמצעות Emscripten (כלי שממיר C/C++ ל-WebAssembly).

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

לאחר מכן, נקרא לפונקציה זו מתוך JavaScript כדי לקבל את התוצאה.

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    });

בדרך זו, ניתן לבצע תהליכים חישוביים ב-WebAssembly ולעבד את התוצאות ב-JavaScript. WebAssembly מתאים היטב לעומסי עבודה עתירי חישוב כגון עיבוד וידאו וסימולציות פיזיקה, ומספק ביצועים ש-JavaScript לבדה אינה יכולה להשיג.

תרחישים מעשיים לשימוש ב-WebAssembly

WebAssembly שימושי במיוחד בתרחישים הבאים:.

1. פיתוח משחקים WebAssembly מספק חישובים מהירים הנדרשים למשחקים מבוססי דפדפן. ניתן ליישם חישובי פיזיקה ומנועי רינדור גרפיים מתקדמים ב-WebAssembly, בעוד שחלקים אינטראקטיביים מטופלים על ידי JavaScript.

2. עיבוד וידאו ואודיו עיבוד מדיה בקנה מידה גדול — כגון קידוד/פענוח וידאו ואפקטים בזמן אמת באודיו — נהנה גם הוא משיפורי הביצועים של WebAssembly.

3. מחשוב מדעי סימולציות וניתוח נתונים עתירי חישוב יכולים אף הם להיות מואצים משמעותית באמצעות WebAssembly. בין הדוגמאות נכללים ניתוחים מספריים והרצה של מודלים ללמידת מכונה.

4. הסבת יישומים ילידיים קיימים בעזרת WebAssembly ניתן להריץ בדפדפן קוד ילידי קיים הכתוב ב-C או ב-Rust. דבר זה מאפשר לנצל נכסי תוכנה קיימים ולהציע אותם כיישומי אינטרנט.

מגבלות ואתגרים של WebAssembly

WebAssembly חזקה מאוד, אך קיימות גם מגבלות ואתגרים מסוימים.

• גישה מוגבלת ל-DOM WebAssembly עצמו אינו יכול לגשת ישירות אל ה-DOM. JavaScript משמשת כמתווכת, ומאפשרת ל-WebAssembly להתמקד בחישובים בעלי ביצועים גבוהים.
• קושי בניפוי שגיאות מכיוון ש-WebAssembly הוא פורמט בינארי, ניפוי שגיאות קשה יותר בהשוואה ל-JavaScript. כלי הפיתוח של הדפדפן תומכים בדיבוג של WebAssembly, אך זה אינו פשוט כמו דיבוג של JavaScript.
• עקומת למידה השימוש ב-WebAssembly מחייב ידע בשפות מקומפלות כגון C ו-Rust. אם אינך מכיר את השפות הללו, המחסום ללמידת WebAssembly יכול להיות גבוה יותר.

סיכום

WebAssembly משלים את הגמישות של JavaScript ומאפשר ביצועים כמעט ילידיים בדפדפן. כאשר JavaScript מטפלת בממשק המשתמש ובאינטראקציות דינמיות ו-WebAssembly מטפל בחישובים, ניתן למנף את החוזקות של כל אחת מהטכנולוגיות במלואן. באמצעות שילוב של שתיהן, מתאפשר פיתוח של יישומי אינטרנט מתקדמים ומהירים יותר.

תוכלו לעקוב אחר המאמר שלמעלה באמצעות Visual Studio Code בערוץ היוטיוב שלנו. נא לבדוק גם את ערוץ היוטיוב.

YouTube Video