WebAssembly (Wasm) 简介
Source: Dev.to
有没有感觉你的网页浏览器虽然很强大，却有时要“挑大梁”了？比如那些超流畅的动画、复杂的 3D 游戏，甚至是你想直接在浏览器里使用的高负荷视频编辑应用？长期以来，JavaScript 一直是网页性能的无可争议的冠军。
但如果我告诉你，城里来了一个新竞争者——一个专为让你的网页应用飞速运行而设计的秘密武器，你会怎么想？
这就是 WebAssembly，或者它的酷炫昵称 Wasm。把它想象成浏览器的涡轮增压引擎，让你能够用除 JavaScript 之外的语言编写代码，并以接近原生的速度运行。它并不是要完全取代 JavaScript，而是与之协同工作，为我们在网页上能实现的可能性打开全新的领域。系好安全带，端上一杯想象中的咖啡，让我们一起探索这项激动人心的技术吧！
那么，WebAssembly到底是什么？（盛大登场）
在核心上，WebAssembly 是一种 二进制指令格式，用于基于栈的虚拟机。哇，这听起来有点科幻，对吧？下面我们把它拆开来讲，避免陷入术语的泥潭。
- 用 C++、Rust、Go、C# 等语言 编写代码。
- 直接将代码编译成
.wasm文件（而不是编译成 JavaScript）。 - 浏览器 加载 该
.wasm文件，并 使用内置的 WebAssembly 引擎 执行它。
类比：
JavaScript 就像一位能烹饪多种美味菜肴的厨师，但在准备复杂餐点时可能会稍慢。WebAssembly 则是一台高度专业化的工业烤箱，专门用于极快地烹饪特定类型的复杂餐点。浏览器（你的餐厅）现在既拥有多才多艺的厨师 又 拥有这台超强烤箱，两者协同工作，为用户提供惊艳的体验。
注意： WebAssembly 不是你直接编写的编程语言（至少通常不是）。它是一个 编译目标。你使用支持 Wasm 编译的语言编写代码，然后通过编译器生成
.wasm文件。
为什么我应该在意？（甜蜜的优势）
你可能会想，“好吧，它很快，但真的有那么重要吗？” 哦，朋友，这可是巨大的事。以下是 WebAssembly 正在颠覆网页开发世界的原因：
| 优势 | 含义 |
|---|---|
| 闪电般的性能 | Wasm 的低级二进制格式比 JavaScript 更接近机器码，导致开销更小、解析更快、执行极其迅速。非常适合图像编辑、视频处理、3D 渲染、科学模拟等场景。 |
| 网页上的语言多样性 | 将你喜欢的语言（C++、Rust、Go、C#，……）带到浏览器。利用已有的技能和代码库，无需全部重写成 JavaScript。 |
| 代码可复用性 | 现有的 C/C++ 库可以编译成 Wasm 并在网页上使用，省时省力，降低 bug，复用成熟、经过充分测试的代码。 |
| 安全性 | 在沙箱环境中运行，系统访问受限，仅通过定义良好的 API 与浏览器交互。 |
| 可移植性 | 同一个 .wasm 文件可在桌面、移动端，甚至服务器上运行（是的，Wasm 正在超越浏览器的范畴！）。 |
| 更小的文件体积（潜在） | 对于复杂逻辑，Wasm 二进制文件往往比等价的 JavaScript 更紧凑，从而加快下载速度。 |
| 高效的内存管理 | Wasm 的线性内存模型提供了更直接的控制，在某些使用场景下比 JavaScript 的垃圾回收更高效。 |
示例： 在纯 JavaScript 中感觉迟缓的复杂图像滤镜，编译为 Wasm 后可以像原生桌面应用一样流畅运行。
等等，有没有缺点？（现实检验）
虽然 Wasm 很令人兴奋，但它并不是解决所有 Web 开发问题的万能钥匙。请考虑以下限制：
- 不是 JavaScript 的替代品 – Wasm 旨在 补充 JavaScript，而不是取代它。JavaScript 仍然是进行 DOM 操作、事件处理和一般页面交互的最佳工具。通常，Wasm 模块是 从 JavaScript 调用的。
- 调试可能比较棘手 – 虽然浏览器开发者工具在不断改进，但 Wasm 的低层特性会使跟踪执行流程和理解错误比 JavaScript 更加繁琐。
- 工具链和编译的学习曲线 – 搭建编译工具链（例如 Emscripten、
wasm-pack）并掌握不同源语言的细微差别需要前期投入时间。 - 小任务的二进制体积开销 – 对于非常小的逻辑块，加载
.wasm二进制文件的开销可能会抵消性能提升。 - 对 Web API 的直接访问受限 – Wasm 不能直接操作 DOM；必须通过 JavaScript 粘合代码或新兴的 WebAssembly System Interface（WASI）/Web API 来实现。
结论
WebAssembly 并不是要取代 JavaScript，而是要 与 它协同工作。将计算密集型任务交给 Wasm，而将 UI 逻辑保留在 JavaScript 中，你就能兼顾 速度、安全 与 灵活性。无论你是在构建高性能游戏、复杂的图像编辑器，还是仅仅想探索 Web 的极限，Wasm 都是值得加入工具箱的强大利器。🚀
DOM 操作限制：直接从 Wasm 操作文档对象模型（DOM）并不简单。通常需要在 Wasm 与 JavaScript 之间来回传递数据，这会带来一定的开销。
初始采纳与生态成熟度：虽然 Wasm 正在快速发展，但相较于庞大的 JavaScript 生态系统，其库和工具链仍在成熟阶段。不过，这一状况正以惊人的速度改善。
“Hello World” 可能更繁琐：由于编译过程的原因，让一个简单的 “Hello, World!” 程序在 Wasm 中运行，可能需要比典型的 JavaScript “Hello, World!” 多几步。
窥探内部：WebAssembly 的关键特性
让我们更技术一点，探讨一下让 Wasm 正常运行的核心特性：
-
二进制指令格式： 如前所述，Wasm 是一种二进制格式。这是其高速的关键，因为浏览器能够比解析基于文本的 JavaScript 更快地解析和解码它。
-
基于栈的虚拟机： Wasm 代码在基于栈的虚拟机上执行，这是一种常见的高效代码执行架构。
-
内存模型： Wasm 拥有线性内存模型——一个连续的内存块，Wasm 模块可以访问它，为某些应用提供可预测的内存行为。
-
明确的导入与导出： Wasm 模块通过导入和导出与外部世界（包括 JavaScript）交互。
- 导入（Imports）： Wasm 模块期望由宿主环境（例如浏览器或 JavaScript）提供的函数或数据。
- 导出（Exports）： Wasm 模块向宿主环境提供的函数或数据。
下面是一个概念性的代码片段，演示导入和导出（不是直接的 Wasm 语法，但展示了思路）：
// In JavaScript (the host environment)
const importObject = {
env: {
log: (value) => console.log(`Wasm logged: ${value}`)
}
};;; In your Wasm module (conceptual)
(module
(import "env" "log" (func $log (param i32))) ;; Importing a log function
(func (export "greet") (param $name i32)
call $log (get_local $name)
)
)- 文本格式（
.wat）： 虽然 Wasm 是二进制格式，但还有一种人类可读的文本格式，称为 WebAssembly 文本格式（.wat）。这对于理解 Wasm 代码、调试，甚至手工编写小型 Wasm 模块都非常有用。
一个简单的 wat 示例：
(module
(func (export "add") (param $a i32) (param $b i32) (result i32)
get_local $a
get_local $b
i32.add
)
)- 线程与 SIMD： WebAssembly 支持多线程和单指令多数据（SIMD）指令，这对于在计算密集型应用中实现接近原生的性能至关重要。
将所有内容整合在一起：Wasm 生态系统与使用案例
WebAssembly 的魅力在于它能够与现有的 Web 技术无缝集成。下面是一套典型的工作流程：
- 编写代码 – 使用 C++、Rust 或 Go 等语言。
- 编译为 Wasm – 通过类似 Emscripten（针对 C/C++）、
wasm-pack（针对 Rust）或 Go 的 Wasm 编译器的工具链。 - 在浏览器中加载并实例化 – 通常通过 JavaScript 完成。
// Example of loading and running a Wasm module in JavaScript
async function runWasm() {
const response = await fetch('path/to/your/module.wasm');
const bytes = await response.arrayBuffer();
const module = await WebAssembly.compile(bytes);
const instance = await WebAssembly.instantiate(module, importObject); // importObject from previous example
const result = instance.exports.add(5, 10); // Calling the exported 'add' function
console.log("Wasm add result:", result); // Output: Wasm add result: 15
}
runWasm();谁在使用 Wasm？
- 游戏：像 Unity 和 Unreal 这样的复杂 3D 引擎会编译为 Wasm 用于基于 Web 的游戏，同时还有一些受益于更快性能的独立小型游戏。
- 图像和视频编辑：Adobe Photoshop、Figma 等工具正在探索或已经使用 Wasm，将强大的编辑功能带入浏览器。
- CAD 与设计工具：直接在浏览器中运行复杂的设计软件。
- 科学计算与仿真：研究人员可以将计算密集型仿真部署到 Web 上。
- 数据可视化：高效处理并渲染海量数据集。
- 模拟器：在浏览器中直接运行复古游戏机模拟器。
- 服务器端 Wasm（WASI）：这是一个快速发展的领域，Wasm 被用于浏览器之外的无服务器函数、边缘计算等场景。
未来是快速的（结论）
WebAssembly 不仅仅是性能提升；它是我们在 Web 上构建和部署应用程序方式的根本性转变。它通过允许开发者使用更广泛的语言来实现 Web 开发的民主化，解锁了以前只能通过原生应用实现的新水平性能，并提升了安全性。
虽然它的学习曲线可能比直接跳入 JavaScript 稍微陡峭一些，但收益是巨大的。随着生态系统的成熟和工具的改进，WebAssembly 无疑会成为现代 Web 开发格局中更加不可或缺的一部分。
因此，下次当你在浏览器中突破可能性的边界时，请记住那在表面之下低声运转的静默且高速的引擎——WebAssembly 正在帮助你释放 Web 应用的真正潜能！作为一名 Web 开发者，这是一个令人振奋的时代，而 Wasm 正在引领向更快、更强大、更多元的 Web 前进的潮流。