极客笔记Web Assembly (Wasm)与JavaScript
你是否曾想过是否有可能在Web上运行高性能应用程序，而不会牺牲JavaScript提供的可移植性和安全性？现在不用再猜了！通过引入WebAssembly（Wasm），现在可以在Web应用程序中带来接近本机性能的执行能力，同时仍然利用JavaScript的强大功能。在本文中，我们将探讨WebAssembly的基础知识以及如何与JavaScript一起使用，从而打开一个新的可能性世界。
什么是WebAssembly（Wasm）
WebAssembly（通常称为Wasm）是一种专为Web浏览器设计的二进制指令格式。它是一个低级虚拟机，可以以接近本机速度执行代码。Wasm是由Mozilla、Google、Microsoft和Apple等主要浏览器供应商共同努力开发的，旨在将高性能应用程序带到Web平台。
WebAssembly的一个重要优点是它与多种编程语言兼容，这使得它成为Web开发的多用途解决方案。您可以使用C++、Rust甚至是TypeScript等语言编写代码，然后将其编译为Wasm二进制格式，可以直接在浏览器中执行。
将WebAssembly与JavaScript集成
WebAssembly为Web开发带来了许多好处。它使开发者能够以接近本机速度执行计算密集型任务，使其非常适合需要高性能执行的应用程序。通过利用WebAssembly，开发者可以将使用C++、Rust或TypeScript等语言编写的现有代码库移植到Web平台而不会损失性能。
WebAssembly与JavaScript的集成使两种语言之间实现了无缝交互。JavaScript充当桥梁，为使用WebAssembly模块提供了方便的接口。这使得开发者可以将WebAssembly的能力与JavaScript库和框架的丰富生态系统和灵活性结合起来使用。
尽管WebAssembly是一种独立的技术，但它可以无缝地与JavaScript集成，使开发者能够将两种语言的优势合而为一。JavaScript充当Web平台和WebAssembly模块之间的粘合剂，提供了一个方便的接口，用于与编译代码交互。
JavaScript提供了加载WebAssembly模块所需的API。使用fetch API来获取二进制文件，将结果的ArrayBuffer传递给WebAssembly.instantiate函数。该函数异步编译模块，并返回一个包含模块的导出函数和内存的实例。通过访问这些导出函数，JavaScript可以调用WebAssembly模块提供的功能。
为了演示这种集成，让我们考虑一个简单的示例。我们将编写一个计算斐波那契数列的Wasm模块，然后从JavaScript调用此模块。
步骤1：编写WebAssembly模块
让我们从在C++中编写斐波那契计算逻辑开始。将以下代码保存在名为fibonacci.cpp的文件中−
#include <emscripten.h>
extern "C" {
int EMSCRIPTEN_KEEPALIVE fibonacci(int n) {
if (n <= 1) {
return n;
} else {
return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}
}
}
说明
在这段代码中，我们有一个递归计算斐波那契数列的C++函数fibonacci。使用EMSCRIPTEN_KEEPALIVE宏确保函数被导出，并可以从JavaScript中访问。
步骤2：编译WebAssembly模块
要将C++代码编译为WebAssembly，我们将使用Emscripten工具链。在终端中运行以下命令−
emcc fibonacci.cpp -s WASM=1 -o fibonacci.wasm
这个命令将生成名为 fibonacci.wasm 的文件，其中包含编译后的 WebAssembly 模块。
步骤3：从 JavaScript 中调用 WebAssembly
现在我们有了 WebAssembly 模块，让我们从 JavaScript 中调用它。将以下代码保存在一个名为 index.html 的 HTML 文件中−
示例
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<script>
const fetchAndInstantiate = async () => {
const response = await fetch('fibonacci.wasm');
const buffer = await response.arrayBuffer();
const module = await WebAssembly.instantiate(buffer);
const instance = module.instance;
const fibonacci = instance.exports.fibonacci;
const result = fibonacci(10);
console.log('Fibonacci(10):', result);
};
fetchAndInstantiate();
</script>
</head>
<body>
</body>
</html>
解释
在这段代码中，我们使用fetch API来获取fibonacci.wasm文件并将其转换为ArrayBuffer。然后，我们使用WebAssembly.instantiate来实例化WebAssembly模块，并从模块的实例中获取导出的fibonacci函数。最后，我们用参数10调用fibonacci函数，并将结果记录到控制台中。
步骤4：运行示例
要运行示例，打开一个Web浏览器并打开HTML文件。打开浏览器的开发者控制台，你应该会看到输出的Fibonacci(10): 55。这证实了WebAssembly模块已成功地从JavaScript中加载和执行。
结论
WebAssembly是一项强大的技术，为高性能的Web应用程序提供了新的可能性。通过结合WebAssembly和JavaScript的优势，开发人员可以利用现有的代码库，在低级语言中编写性能关键部分，并无缝集成到其Web项目中。借助WebAssembly的灵活性和可移植性，Web平台正在成为运行复杂应用程序的更强大环境。