JavaScript и WebAssembly

Эта статья объясняет JavaScript и WebAssembly.

Мы объясним основы WebAssembly и подробнее рассмотрим взаимосвязь между JavaScript и WebAssembly, а также их практическое применение.

YouTube Video

JavaScript и WebAssembly

JavaScript и WebAssembly (Wasm) являются ключевыми технологиями в веб-разработке. Каждая из них выполняет разную роль, но вместе они дополняют друг друга, обеспечивая создание более быстрых и эффективных веб-приложений.

Что такое WebAssembly?

WebAssembly — это бинарный формат инструкций, выполняемый в браузерах, который генерируется из компилируемых языков высокого уровня, таких как C, C++ и Rust. WebAssembly выполняется значительно быстрее, чем JavaScript, обеспечивая веб-приложениям производительность, сопоставимую с производительностью нативных приложений.

Особенности WebAssembly

• Высокая производительность Поскольку он компилируется в двоичный формат, он работает очень быстро и отлично справляется с процессороёмкими задачами.
• Языконезависимость WebAssembly можно генерировать из компилируемых языков, таких как C и Rust, что упрощает перенос существующего нативного кода в веб.
• Широкая совместимость Крупнейшие браузеры, такие как Chrome и Safari, поддерживают WebAssembly.

Интеграция JavaScript и WebAssembly

WebAssembly — не замена JavaScript, а дополняющая технология. JavaScript превосходно справляется с управлением пользовательским интерфейсом и сетевыми взаимодействиями, тогда как WebAssembly берёт на себя вычислительно затратные задачи. Комбинируя их, можно получить и производительность, и гибкость.

Вызов WebAssembly

Модули WebAssembly могут вызываться из JavaScript. JavaScript может получать доступ к памяти и функциям модулей WebAssembly, что позволяет выполнять сложные операции в WebAssembly и обрабатывать результаты в JavaScript.

Ниже приведен базовый пример загрузки модуля WebAssembly из 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    });

В этом примере файл .wasm извлекается, а его бинарные данные передаются функции WebAssembly.instantiate для инстанцирования. Вы можете вызывать экспортированные функции инстанцированного модуля WebAssembly из JavaScript и получать результаты.

Пример использования WebAssembly из JavaScript

Далее рассмотрим простой пример вызова функции, выполняющей быструю целочисленную сумму в WebAssembly. Сначала мы создаем простую функцию на языке C, которая будет скомпилирована в WebAssembly.

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

Скомпилируйте этот файл с помощью Emscripten (инструмента, который преобразует C/C++ в WebAssembly).

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

Затем вызовите эту функцию из JavaScript, чтобы получить результат.

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    });

Таким образом, вычислительные процессы могут выполняться в WebAssembly, а результаты можно обрабатывать в JavaScript. WebAssembly хорошо подходит для ресурсоёмких вычислений, таких как обработка видео и физическое моделирование, обеспечивая производительность, недостижимую одним лишь JavaScript.

Фактические сценарии использования WebAssembly

WebAssembly особенно полезен в следующих сценариях:.

1. Разработка игр WebAssembly обеспечивает высокопроизводительные вычисления, необходимые для браузерных игр. Вы можете реализовать физические вычисления и сложные движки рендеринга графики в WebAssembly, а интерактивные части обрабатывать с помощью JavaScript.

2. Обработка видео и аудио Масштабная обработка медиа — например, кодирование/декодирование видео и аудиоэффекты в реальном времени — также выигрывает от прироста производительности WebAssembly.

3. Научные вычисления Вычислительно затратные симуляции и анализ данных также могут быть значительно ускорены с помощью WebAssembly. Примеры включают численный анализ и выполнение моделей машинного обучения.

4. Портирование существующих нативных приложений С WebAssembly вы можете запускать в браузере существующий нативный код, написанный на C или Rust. Это позволяет использовать существующие программные ресурсы и предлагать их как веб-приложения.

Ограничения и трудности WebAssembly

WebAssembly очень мощный, но у него также есть ограничения и трудности.

• Ограничённый доступ к DOM Сам WebAssembly не имеет прямого доступа к DOM. JavaScript выступает посредником, позволяя WebAssembly сосредоточиться на высокопроизводительных вычислениях.
• Сложности отладки Поскольку WebAssembly — двоичный формат, отладка сложнее, чем в JavaScript. Инструменты для разработки в браузере поддерживают отладку WebAssembly, но это не так просто, как отладка JavaScript.
• Порог вхождения Для использования WebAssembly требуется знание компилируемых языков, таких как C и Rust. Если вы не знакомы с этими языками, изучение WebAssembly может стать более сложной задачей.

Резюме

WebAssembly дополняет гибкость JavaScript и обеспечивает в браузере производительность, близкую к нативной. Поручив JavaScript работу с пользовательским интерфейсом и динамическими взаимодействиями, а WebAssembly — вычисления, вы сможете максимально использовать сильные стороны обеих технологий. Объединяя их, становится возможным разрабатывать более быстрые и продвинутые веб-приложения.

Вы можете следовать этой статье, используя Visual Studio Code на нашем YouTube-канале. Пожалуйста, также посмотрите наш YouTube-канал.

YouTube Video