JavaScript e WebAssembly

Questo articolo spiega JavaScript e WebAssembly.

Spiegheremo i fondamenti di WebAssembly e analizzeremo più da vicino la relazione tra JavaScript e WebAssembly, nonché i loro casi d'uso.

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JavaScript e WebAssembly

JavaScript e WebAssembly (Wasm) sono tecnologie fondamentali nello sviluppo web. Ognuna ha un ruolo diverso, ma insieme si completano per consentire applicazioni web più veloci ed efficienti.

Che cos'è WebAssembly?

WebAssembly è un formato di istruzioni binarie eseguibile nei browser, generato da linguaggi di alto livello compilati come C, C++ e Rust. WebAssembly viene eseguito molto più velocemente di JavaScript, offrendo alle applicazioni web prestazioni comparabili a quelle delle applicazioni native.

Caratteristiche di WebAssembly

• Prestazioni elevate Poiché è compilato in un formato binario, viene eseguito molto rapidamente ed eccelle nei carichi di lavoro intensivi per la CPU.
• Indipendente dal linguaggio È possibile generare WebAssembly da linguaggi compilati come C e Rust, facilitando il porting del codice nativo esistente sul web.
• Ampia compatibilità I principali browser, come Chrome e Safari, supportano WebAssembly.

Integrazione di JavaScript e WebAssembly

WebAssembly non è un sostituto di JavaScript, ma una tecnologia complementare. JavaScript eccelle nella manipolazione dell'interfaccia utente e nella comunicazione di rete, mentre WebAssembly gestisce attività ad alta intensità di calcolo. Combinando i due, è possibile ottenere sia prestazioni sia flessibilità.

Chiamare WebAssembly

I moduli WebAssembly possono essere chiamati da JavaScript. JavaScript può accedere alla memoria e alle funzioni dei moduli WebAssembly, consentendo scenari in cui processi complessi vengono eseguiti in WebAssembly e i risultati vengono ricevuti e elaborati da JavaScript.

Di seguito è riportato un esempio di base di caricamento di un modulo WebAssembly da 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 questo esempio, un file .wasm viene recuperato e i suoi dati binari vengono passati alla funzione WebAssembly.instantiate per l'istanza. Puoi chiamare le funzioni esportate di un modulo WebAssembly istanziato da JavaScript e ottenere i risultati.

Esempio di utilizzo di WebAssembly da JavaScript

Ora esaminiamo un esempio semplice su come chiamare una funzione che esegue una rapida addizione di interi in WebAssembly. Per prima cosa, creiamo una semplice funzione in C che sarà compilata in WebAssembly.

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

Compila questo file utilizzando Emscripten (uno strumento che converte C/C++ in WebAssembly).

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

Quindi, chiama questa funzione da JavaScript per ottenere il risultato.

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    });

In questo modo, i processi computazionali possono essere eseguiti in WebAssembly e i risultati possono essere manipolati in JavaScript. WebAssembly è particolarmente adatto a carichi di lavoro pesanti in termini di calcolo, come l'elaborazione video e le simulazioni fisiche, offrendo prestazioni che il solo JavaScript non può garantire.

Scenari di utilizzo pratico di WebAssembly

WebAssembly è particolarmente utile nei seguenti scenari:.

1. Sviluppo di videogiochi WebAssembly fornisce i calcoli ad alta velocità necessari per i giochi basati sul browser. Puoi implementare calcoli fisici e motori avanzati di rendering grafico in WebAssembly, gestendo le parti interattive con JavaScript.

2. Elaborazione video e audio L'elaborazione multimediale su larga scala, come la codifica/decodifica video e gli effetti audio in tempo reale, beneficia anch'essa dei miglioramenti di prestazioni di WebAssembly.

3. Calcolo scientifico Simulazioni e analisi dei dati ad alta intensità di calcolo possono essere notevolmente accelerate con WebAssembly. Esempi includono l'analisi numerica e l'esecuzione di modelli di apprendimento automatico.

4. Porting di applicazioni native esistenti Con WebAssembly è possibile eseguire nel browser codice nativo esistente scritto in C o Rust. Ciò consente di sfruttare risorse software esistenti e offrirle come applicazioni web.

Limitazioni e Sfide di WebAssembly

WebAssembly è molto potente, ma ci sono anche vincoli e sfide.

• Accesso limitato al DOM WebAssembly, di per sé, non può accedere direttamente al DOM. JavaScript funge da intermediario, permettendo a WebAssembly di concentrarsi su calcoli ad alte prestazioni.
• Difficoltà di debug Poiché WebAssembly è un formato binario, il debug è più difficile rispetto a JavaScript. Gli strumenti di sviluppo dei browser supportano il debugging di WebAssembly, ma non è semplice come il debugging di JavaScript.
• Curva di apprendimento L'utilizzo di WebAssembly richiede la conoscenza di linguaggi compilati come C e Rust. Se non si ha familiarità con questi linguaggi, l'ostacolo per apprendere WebAssembly può essere maggiore.

Riepilogo

WebAssembly integra la flessibilità di JavaScript e consente prestazioni quasi native nel browser. Lasciando a JavaScript la gestione dell'interfaccia utente e delle interazioni dinamiche e a WebAssembly il calcolo, è possibile sfruttare al massimo i punti di forza di entrambi. Combinando i due, diventa possibile sviluppare applicazioni web più veloci e avanzate.

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