JavaScript i WebAssembly

Ten artykuł wyjaśnia JavaScript i WebAssembly.

Wyjaśnimy podstawy WebAssembly i przyjrzymy się bliżej relacjom między JavaScript a WebAssembly oraz ich zastosowaniom.

YouTube Video

JavaScript i WebAssembly

JavaScript i WebAssembly (Wasm) to kluczowe technologie w rozwoju aplikacji internetowych. Każda z nich pełni inną rolę, ale razem uzupełniają się, umożliwiając szybsze i bardziej wydajne aplikacje internetowe.

Czym jest WebAssembly?

WebAssembly to binarny format instrukcji wykonywalny w przeglądarkach, generowany z kompilowanych języków wysokiego poziomu, takich jak C, C++ i Rust. WebAssembly działa znacznie szybciej niż JavaScript, zapewniając aplikacjom internetowym wydajność porównywalną z aplikacjami natywnymi.

Cechy WebAssembly

• Wysoka wydajność Ponieważ jest kompilowany do formatu binarnego, działa bardzo szybko i świetnie sprawdza się w zadaniach intensywnie obciążających procesor.
• Niezależny od języka Można generować WebAssembly z języków kompilowanych, takich jak C i Rust, co ułatwia przenoszenie istniejącego kodu natywnego do przeglądarki.
• Szeroka kompatybilność Najpopularniejsze przeglądarki, takie jak Chrome i Safari, obsługują WebAssembly.

Integracja JavaScript i WebAssembly

WebAssembly nie zastępuje JavaScriptu, lecz jest technologią komplementarną. JavaScript świetnie radzi sobie z manipulacją interfejsem użytkownika i komunikacją sieciową, natomiast WebAssembly obsługuje zadania wymagające dużej mocy obliczeniowej. Łącząc obie technologie, można uzyskać zarówno wysoką wydajność, jak i elastyczność.

Wywoływanie WebAssembly

Moduły WebAssembly mogą być wywoływane z JavaScript. JavaScript ma dostęp do pamięci i funkcji modułów WebAssembly, co umożliwia scenariusze, w których złożone procesy są wykonywane w WebAssembly, a wyniki są odbierane i przetwarzane przez JavaScript.

Poniżej znajduje się podstawowy przykład ładowania modułu WebAssembly z 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    });

W tym przykładzie plik .wasm jest pobierany, a jego dane binarne są przekazywane do funkcji WebAssembly.instantiate w celu instancjacji. Możesz wywoływać eksportowane funkcje zainicjowanego modułu WebAssembly z JavaScript i uzyskiwać wyniki.

Przykład użycia WebAssembly z JavaScript

Następnie przyjrzyjmy się prostemu przykładowi, jak wywołać funkcję, która wykonuje szybkie dodawanie liczb całkowitych w WebAssembly. Najpierw tworzymy prostą funkcję w języku C, która zostanie skompilowana na WebAssembly.

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

Skompiluj ten plik za pomocą Emscriptena (narzędzia, które konwertuje C/C++ do WebAssembly).

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

Następnie wywołaj tę funkcję z JavaScript, aby uzyskać wynik.

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    });

W ten sposób procesy obliczeniowe mogą być wykonywane w WebAssembly, a wyniki mogą być przetwarzane w JavaScript. WebAssembly świetnie nadaje się do obciążeń silnie obliczeniowych, takich jak przetwarzanie wideo i symulacje fizyczne, zapewniając wydajność, której sam JavaScript nie jest w stanie osiągnąć.

Rzeczywiste scenariusze użycia WebAssembly

WebAssembly jest szczególnie przydatne w następujących scenariuszach:.

1. Tworzenie gier WebAssembly zapewnia szybkie obliczenia wymagane przez gry działające w przeglądarce. Możesz zaimplementować obliczenia fizyczne i zaawansowane silniki renderujące grafikę w WebAssembly, obsługując interaktywne części za pomocą JavaScript.

2. Przetwarzanie wideo i audio Przetwarzanie mediów na dużą skalę — takie jak kodowanie/dekodowanie wideo i efekty audio w czasie rzeczywistym — również zyskuje na wzroście wydajności, jaki zapewnia WebAssembly.

3. Obliczenia naukowe Symulacje i analizy danych wymagające dużej mocy obliczeniowej również mogą zostać znacznie przyspieszone dzięki WebAssembly. Przykłady obejmują analizę numeryczną i wykonywanie modeli uczenia maszynowego.

4. Portowanie istniejących aplikacji natywnych Dzięki WebAssembly można uruchamiać w przeglądarce istniejący kod natywny napisany w C lub Ruście. To pozwala wykorzystać istniejące zasoby oprogramowania i oferować je jako aplikacje internetowe.

Ograniczenia i wyzwania WebAssembly

WebAssembly jest bardzo potężny, ale wiąże się również z pewnymi ograniczeniami i wyzwaniami.

• Ograniczony dostęp do DOM Samo WebAssembly nie ma bezpośredniego dostępu do DOM. JavaScript działa jako pośrednik, umożliwiając WebAssembly skupienie się na obliczeniach o wysokiej wydajności.
• Utrudnione debugowanie Ponieważ WebAssembly jest formatem binarnym, debugowanie jest trudniejsze niż w przypadku JavaScriptu. Narzędzia deweloperskie przeglądarek obsługują debugowanie WebAssembly, ale nie jest ono tak intuicyjne jak debugowanie JavaScript.
• Krzywa uczenia się Korzystanie z WebAssembly wymaga znajomości języków kompilowanych, takich jak C i Rust. Jeśli nie znasz tych języków, próg nauki WebAssembly może być wyższy.

Podsumowanie

WebAssembly uzupełnia elastyczność JavaScriptu i umożliwia osiągnięcie wydajności zbliżonej do natywnej w przeglądarce. Powierzając JavaScriptowi interfejs i dynamiczne interakcje, a WebAssembly obliczenia, można w pełni wykorzystać mocne strony obu technologii. Łącząc oba podejścia, możliwe jest tworzenie szybszych i bardziej zaawansowanych aplikacji internetowych.

Możesz śledzić ten artykuł, korzystając z Visual Studio Code na naszym kanale YouTube. Proszę również sprawdzić nasz kanał YouTube.

YouTube Video