深入解析WebAssembly：革新Web应用性能的关键技术



什么是 Web Assembly

WebAssembly，简称 Wasm，是一种新型的二进制指令格式，旨在为编程语言提供高效的、可移植的编译目标，以满足浏览器和跨平台环境下的快速、安全执行需求。它旨在弥补JavaScript在高性能场景中的性能短板，如游戏、视频编辑器和科学计算等。

随着互联网发展，JavaScript作为浏览器的主要编程语言，尽管性能在提升，但其解释性限制了在计算密集型任务上的表现。WebAssembly的诞生就是为了在高性能计算中填补这个空白。它采用紧凑的二进制格式，设计为在现代浏览器中提供接近本地性能的计算能力，与JavaScript形成互补，共同处理应用逻辑和底层计算。

WebAssembly的核心特点包括其高效的二进制格式，减少了代码传输和解析时间，提升了执行效率。其设计目标是接近原生代码的执行性能，通过静态类型和底层硬件控制实现。它运行在安全的沙盒环境中，限制了对系统资源的访问，保障了安全。

WebAssembly的可移植性体现在它与平台无关，同一个模块可在不同环境无缝运行。在实际应用中，如游戏开发，Unity和Unreal Engine支持将项目编译为Wasm，实现浏览器中的高性能游戏；视频和音频处理方面，它能加速实时处理任务；科学计算和数据分析则可在浏览器内进行部分计算，提高用户体验。

未来，WebAssembly将发展支持多线程和垃圾回收，提供更好的开发工具，以及扩展更多浏览器API，为更多高性能Web应用的实现打开更多可能。总的来说，WebAssembly凭借其高效、安全和跨平台特性，正在推动浏览器应用领域进入一个全新的性能时代。

什么是 WebAssembly(wasm)？

WebAssembly是一种革命性的二进制指令格式，专为栈式虚拟机设计，旨在提供跨平台编译能力，特别是为了优化前端性能。具体来说：

设计初衷：为了解决JavaScript在处理性能密集型任务时的局限，Wasm为浏览器应用的性能优化提供了可能。组成与特性：由Web和Assembly两部分组成，Web强调其与前端的紧密联系，而Assembly则借鉴了汇编语言的底层概念，支持多种架构，如x86、x64和ARM。Wasm有自己的虚拟指令集，运行在虚拟机上，而非直接对应硬件指令。发展历程：在2015年由社区推动，2019年成为W3C推荐标准，正式成为Web的第四种语言。它支持多种编程语言如C++、Rust等无缝转换。应用与优势：Wasm模块结构丰富，包含Function Section和Code Section等。在性能测试中，Wasm能显著降低延迟，特别是在大规模计算时。它打破了原有应用架构的平台限制，统一了语言编译，解决了跨平台兼容性问题。Wasm的优势在于其对计算密集型场景的优化，如视频处理、加密等。使用流程：Wasm的使用涉及加载、编译和实例化三个关键步骤，可以利用Worker线程和异步编译来提升用户体验。

综上所述，WebAssembly作为前端性能提升的基石，不仅提升了JavaScript的局限，还为C/C++库在浏览器中的运行提供了强大支持。

如何看待webassembly这门技术?

webassembly，一种跨平台C语言，具备安全特性。限制内嵌汇编和任意跳转，抽象程度与C语言相近，使其VM、JIT、AOT实现轻松且轻量级。无需考虑Web相关特性，webassembly价值有三：首先，标准简单易于解析，可运行设备众多，包括大量低端IoT设备，分发便利，可达性高。其次，一旦生成字节码，预计未来数十年仍能运行，延长软件寿命，解决复杂软件构件系统问题。最后，安全性能显著，易于定制实现细粒度控制，如限定网络、文件访问。

对于Web平台而言，webassembly不会削弱JavaScript生态，反而增强其生态。它允许以前Web不能实现的功能，借助webassembly得以实现。虽然出现simd.js提案在wasm上实现，但整体来看，利大于弊。

WebAssembly简介

在现代浏览器中运行原生代码的目的以及其对JavaScript和Web开发的潜在价值，是一个关键且多面的话题。WebAssembly（WebA）作为一种新型代码格式，旨在优化性能、扩展浏览器功能并提升开发者灵活性。本文将深入探讨WebAssembly的原理、优点及其在Web开发中的应用。

WebAssembly是为网络环境设计的一种高效执行代码形式。它并非传统意义上的汇编语言，而是具备独特特性和优势，使其能够与浏览器紧密集成。WebAssembly旨在提供比JavaScript更快的执行速度和更小的文件大小，这使得它成为处理大量计算任务的理想选择，如游戏、视频编辑、3D渲染和音乐制作等。

WebAssembly的出现解决了JavaScript在性能方面的限制，尤其在执行复杂计算任务时。尽管JavaScript在过去几十年间取得了显著进步，但其设计初衷并非常规高性能计算。WebAssembly的引入使得浏览器能够以接近原生代码的性能执行程序，同时保持JavaScript的灵活性和丰富的API支持。

WebAssembly的吸引力在于其通用性和安全性。它无需下载或安装，只需点击即可在任何设备上运行。此外，WebAssembly提供了一种通用语言，可以将C、C++、Rust等语言编译为Web兼容模块，从而在浏览器环境中运行，实现跨平台兼容性。这不仅简化了跨平台开发的流程，还降低了维护成本，因为开发者可以维护一套代码库，适应不同设备。

WebAssembly的性能优势主要体现在其二进制格式和静态类型系统上。相比于JavaScript的动态类型和解析、编译过程，WebAssembly直接以二进制形式提供，解析速度更快，执行效率更高。此外，WebAssembly支持手动内存管理，避免了JavaScript中的垃圾收集过程，进一步提高了执行效率。

WebAssembly的可移植性是其另一个显著优势。它仅依赖于浏览器环境，因此无需为特定操作系统或处理器架构进行额外编译。这意味着开发者只需编写一次代码，即可在所有现代浏览器中运行，极大地简化了跨平台应用的开发流程。

WebAssembly的灵活性体现在其与JavaScript的结合使用上。虽然JavaScript在Web开发中占主导地位，但WebAssembly提供了一个额外的性能优化选择。开发者可以根据应用需求，选择使用JavaScript处理用户界面和逻辑部分，而将计算密集型任务交由WebAssembly执行，从而实现性能与便捷性的最佳平衡。

目前，WebAssembly支持的语言主要包括C、C++和Rust，但正在扩展支持其他语言，如Kotlin和.NET等。这进一步拓宽了Web开发的编程语言选择，为开发者提供了更大的灵活性和适应性。

WebAssembly的工作流程包括使用编译器将源代码转换为WebAssembly格式的二进制文件。对于C和C++语言，Emscripten是一个流行的编译工具，可以将源代码编译为可在浏览器中运行的WebAssembly模块。这些模块可以与HTML和JavaScript集成，通过调用WebAPI实现与浏览器环境的交互。

虽然WebAssembly的调用速度在某些场景下可能不如直接使用原生代码，但考虑到其整体性能优势和跨平台兼容性，它已经成为Web开发中不可或缺的一部分。目前，WebAssembly在游戏、图像处理、视频编辑等领域的应用已经展现出了强大的潜力。

随着浏览器功能的不断丰富，WebAssembly的未来充满期待。未来的更新将引入线程支持、垃圾收集等新特性，进一步增强其在复杂应用开发中的适用性。此外，源映射调试工具的开发将使开发者能够更轻松地追踪WebAssembly代码与原始源代码之间的关系，提高开发效率。

总之，WebAssembly的引入为Web开发带来了前所未有的性能提升和灵活性，使其成为现代Web应用程序的关键技术。随着支持语言的扩展、性能优化和新功能的引入，WebAssembly将为Web开发社区带来更多创新和可能性。

你知道WebAssembly吗?

WebAssembly: 强大的浏览器技术探索

对于许多前端开发者来说，WebAssembly（WASM）可能是个陌生的名字，但它的潜力和实际应用正在逐渐显现。当我们谈论WebAssembly时，它不仅仅是一个概念，而是实实在在地影响着现代浏览器性能的提升。在处理对性能要求高的场景，如3D游戏、VR/AR和计算机视觉时，WASM显得尤为关键。

WebAssembly是一种由W3C社区推动的可移植、体积小、加载快的新型格式，它允许非JavaScript代码，如C、C++或Rust，能在浏览器环境下运行。不同于JavaScript，WASM在浏览器中运行在自己的虚拟机（VM）内，与JavaScript代码并存，而不是替代。

在Web平台中，VM负责执行代码，包括JS引擎和WASM模块，而Web API提供各种功能。传统上，VM只支持JavaScript，但WASM的出现使得它能处理更多原生性能密集型任务。WASM的二进制格式更紧凑，编译后的代码执行速度接近原生，而且内存管理更直接，无需垃圾回收，这使得它在性能上有着显著优势。

如何使用WASM呢？首先，你需要配置编译环境，例如LLVM和Emscripten。然后，编写C或类似的源代码，通过Emscripten编译成.wasm文件。在JavaScript中，通过fetch加载.wasm文件并创建WebAssembly.Instance实例，调用其中的函数进行交互。

WASM的应用已经十分广泛，如Figma的实时协作工具和Google Earth的流畅3D地图，都展示了它的潜力。尽管兼容性问题和性能优化仍是挑战，但WebAssembly无疑正在走向Web的未来，可能成为ES6之后的新里程碑。

WebAssembly及其 API 的完整介绍

自从引入计算机以来，本地应用程序的性能有了巨大的提高。相比之下，web 应用程序相当慢，因为 JS 一开始并不是为了速度而构建的。但是，随着浏览器之间的激烈竞争以及 JS 引擎如 V8 的快速开发，使得 JS 能够在机器上快速运行。然而，它仍然不能超过本机应用程序的性能。这是因为 JS 代码必须经历几个进程才能生成机器码。

WebAssembly 的引入，现代 Web 发生革命性的变化，这项技术非常快速。它是一种低级语言，类似于汇编语言，具有紧凑的二进制格式，使您能够以类似本机的速度运行 Web 应用程序。它还为 C、C++ 和 Rust 等语言提供了编译目标，使客户端应用程序能够在 Web 上以接近本地的性能运行。WebAssembly 可以简称为 Web 的汇编，与 JS 一起运行，而不是取代 JS。使用 WebAssembly JavaScript API，您可以交替地运行来自任一种语言的代码，来回没有任何问题。这为我们提供了利用 WebAssembly 的强大功能和性能以及 JS 的通用性和适应性的应用程序。

WebAssembly 的出现是与 JS 一起运行的，而不是取代 JS。使用 WebAssembly JavaScript API，您可以交替地运行来自任一种语言的代码，来回没有任何问题。这为我们提供了利用 WebAssembly 的强大功能和性能以及 JS 的通用性和适应性的应用程序。WebAssembly 的引入为 web 应用程序打开了一个全新的世界，它可以运行最初并不打算用于 web 的代码和功能。

WebAssembly 的引入可能引发 web 开发生命中的一个新的拐点。它与 JS 的编译过程相比，有几个过程已被剥离，其余过程已被修剪。在 JIT 编译器使 JS 的速度提高了近 10 倍的情况下，WebAssembly 的编译过程已经完全被剥夺了。这主要是因为编译器不需要对 WebAssembly 代码做任何假设，因为诸如数据类型是在代码中明确提及的。

有几种方法可以获取 WebAssembly 代码，包括使用 Emscripten 和 WebAssembly Studio 等工具。为了充分利用 WebAssembly 的特性，必须将其与 JS 代码集成在一起，这可以在 JavaScript WebAssembly API 的帮助下完成。

WebAssembly 代码驻留在 .wasm 文件中，该文件应该被编译成特定于它所运行的机器的机器码。可以使用 WebAssembly.compile 方法来编译 WebAssembly 模块，WebAssembly.instantiate 方法实例化已编译模块。实例化 WebAssembly 模块实例时，可以选择传递一个导入对象，该对象将包含要导入到新创建的模块实例中的值。WebAssembly.Global 对象表示一个全局变量实例，可以被 JavaScript 和 importable/exportable 访问，跨越一个或多个 WebAssembly.Module 实例。WebAssembly.Table() 构造函数根据给定的大小和元素类型创建一个 Table 对象。

为了演示，我将使用 WebAssembly Studio 应用程序将 C 文件编译为 .wasm。在 wasm 文件中创建了一个函数来计算一个数字的幂，我将必要的值传递给函数，然后用 JavaScript 接收输出。同样，我在 wasm 中进行了一些字符串操作。WebAssembly 更适合用于写模块，承接各种复杂的计算，如图像处理、3D 运算、语音识别、视音频编码解码等工作，主体程序还是要用 JavaScript 来写的。

什么是webassembly(wasm)?

WebAssembly (Wasm) 是一种基于栈式虚拟机的二进制指令集，设计为编程语言的编译目标，旨在为Web客户端和服务器应用提供部署。最初定义时，我对其概念感到困惑，通过研究资料逐渐形成了对Wasm的理解。Wasm由“Web”和“Assembly”两部分组成，其中“Web”表明其与前端密切相关，“Assembly”意味着它是汇编指令集，与机器码和CPU指令集相关联。

Wasm指令集是为虚拟机设计的，而非直接在硬件上运行。它具有通用性，能够被多种编程语言编译为Wasm字节码，并在Web环境中执行。指令集的实现包括操作码、操作数以及特定功能，最终转化为0,1序列供CPU执行。

WebAssembly的诞生背景与JavaScript的动态类型特性有关。JavaScript的动态类型导致解释器在执行代码时进行类型判断，影响执行速度。为解决这一问题，V8引擎采用了即时编译（JIT）技术，监控并编译常用代码为CPU可直接执行的机器码。尽管如此，JavaScript的动态类型特性仍可能引发性能问题，尤其是在项目规模和复杂度增加时。

在WebAssembly的发展历程中，Google引入了Native Client（NaCl）技术，允许C语言编写的程序在浏览器中运行。然而，由于开发难度和兼容性问题，该技术最终未得到广泛普及。随后，PNaCl技术被提出，但同样面临挑战。最终，在2017年，Google转向WebAssembly，以实现跨平台兼容性和性能优化。

ASM.js是Mozilla在2013年推出的，作为JavaScript的严格子集，它允许将C/C++代码编译为目标语言，从而使用AOT（预编译）策略在运行前将代码编译为机器码，提高运行速度。通过编译器将C/C++代码转换为ASM.js，然后Web引擎在运行时进行优化。

WebAssembly于2015年4月开始发展，并在2019年12月成为万维网联盟（W3C）的推荐标准。目前，浏览器对Wasm的支持程度相对较高，已经较为普遍。

体验Wasm内部结构，首先编写C++程序（如斐波那契数列），通过Emscripten工具将C++代码编译为Wasm模块。生成的字节码文件包含多个Section，如Function Section和Code Section，这些Section包含特定的数字对应指令操作符。Wasm字节码可以使用WAT（WebAssembly Text Format）格式进行解读，通过安装WABT工具并执行wasm2wat命令，可以将字节码转换为可读的文本格式。

加载、编译、实例化和调用是使用Wasm模块的基本步骤。加载时读取Wasm字节码到本地，通常通过fetch API从网络获取。编译在Worker线程中进行，将Wasm代码转换为平台相关代码。实例化时，将宿主环境对象导入到Wasm模块中，如操作DOM的方法。调用时，通过实例化对象调用Wasm模块中的方法。

WebAssembly提供了两种类型的API：js API和Web API。js API（如WebAssembly.instantiate）用于完成编译和实例化过程，而Web API支持流式编译实例化，通过WebAssembly.instantiateStreaming实现。

尝试使用WebAssembly，可以构造一个包含add方法的Wasm模块，通过WebAssembly.instantiate进行编译和实例化。对应的C++代码和字节码文件会生成，然后在控制台执行相关代码，输出结果验证编译效果。

WebAPI尝试包括流式编译，使用fibonacci.wasm模块进行性能测试。通过简单的HTTP服务返回Wasm文件，使用html文件展示斐波那契数字计算，并与原生JavaScript版本进行比较，结果显示使用Wasm的计算速度明显提升。

WebAssembly在前端应用中已成功落地，如eBay引入WebAssembly优化条形码扫描功能，提高识别率；AutoCAD将C++代码移植到Web平台，提升性能；Google地球采用WebAssembly重写，实现跨平台运行。

WebAssembly不仅局限于Web环境，还可以应用于Out-of-web环境中，通过WASI（WebAssembly System Interface）标准，实现与操作系统交互，适用于嵌入式、IOT物联网、云、AI和区块链等场景。有了WASI标准，应用架构的跨平台兼容性得到极大提升，可以使用任意编程语言编译为Wasm，并在不同平台部署。

总结，WebAssembly作为一种通用的编译目标，能够提高前端性能，兼容多种编程语言，简化跨平台开发。对于遇到性能瓶颈的前端项目，考虑使用WebAssembly可以带来显著的性能提升。

浏览器第四种语言-WebAssembly

WebAssembly，即Wasm，是一种可在现代浏览器中运行的“低级字节码”，它是一种可移植、大小合理且加载速度快的格式，适用于各种Web应用程序。它并非JavaScript的替代品，而是与现有Web技术一起使用的补充，能被编译为JavaScript，也可直接在浏览器中运行。

WebAssembly的诞生背景源自JavaScript“一家独大”的地位。由于JavaScript是“弱类型语言”，变量类型不是固定的，这增加了运算复杂度，降低了执行效率。Mozilla工程师通过创建Emscripten项目，尝试将C/C++语言编写的程序转译为JavaScript代码，以此创建了asm.js，仅包含可以预判变量类型的数值运算，有效解决了弱类型变量语法带来的执行效率问题。后来，为减少模块体积、提升加载和解析速度，将asm.js模块以二进制格式表示，最终演变成WebAssembly技术。

WebAssembly被视为Web的第四种语言，已被内置到浏览器中，.wasm可以直接运行在浏览器中。通过浏览器控制台，可直接查看WebAssembly构造函数。它解决了现有问题，如V8处理JS时的效率问题，通过引入“JIT”技术提升效率，混合编译执行和解释执行手段，有效利用CPU资源。

WebAssembly的优点包括高效执行、跨语言兼容性和减少延迟。它已经被许多公司支持和应用，包括使用Emscripten开发WebAssembly应用的标准工具，以及通过安装Emscripten来编写和运行C/C++代码。从Hello, World程序开始，到复杂应用的开发，WebAssembly提供了强大的性能支持。

在实际应用中，WebAssembly程序可以利用Emscripten工具链进行编译，生成的.wasm文件可以直接嵌入网页中运行。使用VSCode和emscripten进行C语言代码编写和编译，生成的.wasm文件可与HTML页面整合，通过JavaScript调用实现复杂功能。此外，WebAssembly也支持在Node.js环境和Vite框架中使用。

WebAssembly汇编模块的载入在instantiateAsync中完成。在加载过程中，需确保运行时已准备就绪，可通过onRuntimeInitialized回调机制实现。编译目标和流程包括选择asm.js或WebAssembly作为输出目标，以及使用Clang编译C/C++代码为LLVM字节码，最终转换为所需的输出格式。

通过分享WebAssembly的知识，可以激发更多开发者探索和应用这一技术，提升Web应用的性能和功能。

系统学习WebAssembly（1） —— 理论篇

WebAssembly (WASM) 是一项新技术，旨在提供低级类汇编语言编码，可以在现代浏览器中运行，具有紧凑的二进制格式，可以接近原生的性能运行，并为诸如 C / C++ 等语言提供一个编译目标，以便它们可以在 Web 上运行。它被设计为可以与 JavaScript 共存，允许两者一起工作。与早期的跨端框架技术如 React Native 和 Weex 不同，WASM 作为 W3C 标准直到 2017 年才实现其 MVP（最小可用）版本，是一个年轻且充满想象力的崭新技术。它的目标是提高浏览器上的计算效率，然而，WASM 不会替代 JavaScript，但可以辅助解决很多 JavaScript 无法解决的问题。

ASM.js 是 Mozilla 在 2013 年提出的一项探索性技术，是 WASM 的前身技术。ASM.js 是 JavaScript 的子集，可以生成 100% 纯 JavaScript 代码。与 WASM 不同，ASM.js 通过静态编译 C/C++ 代码，输出为一段特定的 JavaScript 代码，浏览器引擎在运行这段代码时，会做特别的优化。在经过编译之后生成的 JavaScript 代码中，使用 i|0 来告诉浏览器引擎使用 32 位整数的内存空间处理 i 这个变量，类似地，使用 +i 来标记为 64 位浮点数。

WASM 的运行原理基于堆栈机模型和虚拟指令集，将数据和操作符压入栈中并逐次执行，虚拟指令集可以认为是对平台无关的一系列自定义操作符。浏览器可以被比作 JVM 虚拟机，WASM 二进制编码比作 Java 字节码，这就能明白为什么浏览器上可以运行 WASM 了。WASM 文件结构由特定功能或相关联的代码组成，以区块形式组织。要判断一个二进制文件是否是 WASM 模块，通常会以 asm 字符串的二进制编码开头，随后跟上版本号。

WAT 是 WebAssembly Text Format 的简称，使 WASM 更加可读，以类文本的方式展示输出，可以近似理解为与二进制等价的汇编语言。Flat-WAT 是经过优化后的 WAT 格式，可以方便查看三者输出。WASI（WebAssembly System Interface）是定义抽象系统调用的层，用于将 WASM 移出浏览器的沙箱环境，与操作系统交互。WASI 有两大重要特性：可移植性和安全性。可移植性意味着“一次编译，到处运行”，而安全性则通过虚拟机负责权限控制来实现。

在浏览器中使用 WASM 模块需要通过异步引入。Webpack 的 import 方法已经支持 WASM 模块的快速引入。在加载 WASM 模块时，浏览器可能已经开始对其进行流式编译，将字节码编译为平台相关的代码。完成实例化操作后，模块可以通过 JavaScript 来调用。实例化时可能需要导入 importObject，它用于从外界向模块内导入数据。WASM 模块与浏览器内存完全隔离，数据通信需要通过 WebAssembly.Global 或 WebAssembly.Memory。

在前端方面，WASM 可以用于提高计算密集型任务的性能，例如在 React 或 Vue 的虚拟 DOM 计算中使用 WASM 实现计算逻辑。WASM 在音视频编解码方面也有应用，例如 ogv.js 和 WXInlinePlayer。在系统方面，WASM 作为精简的运行时应用，为嵌入式设备的扩展带来了可能性，例如 Krustlet 和 Embly。新进展包括共享内存模型、单指令多数据流、内存访问扩展到 64 位等。