深入了解JavaScript 的 WebAssembly

深入了解JavaScript 的 WebAssembly攻略

WebAssembly简介

WebAssembly是一种为Web设计的全新底层虚拟机。它是一种二进制格式，是为一些可以编译为WebAssembly的语言所设计的。WebAssembly可以提供比JavaScript更好的性能和更高的安全性。

WebAssembly的使用

1. JavaScript与WebAssembly交互

WebAssembly模块是一个独立的、孤立的运行库，它无法直接访问JavaScript的环境。JavaScript代码与WebAssembly相互调用需要使用WebAssembly的API来实现。

// JavaScript调用WebAssembly函数
(async () => {
  const response = await fetch('my_module.wasm');
  const buffer = await response.arrayBuffer();
  const module = await WebAssembly.instantiate(buffer);
  const result = module.exports.add(1, 2);
})();

// WebAssembly调用JavaScript函数
(global => {
  const env = {
    'console.log': msg => console.log(msg)
  };

  const module = new WebAssembly.Module(wasmCode, { env });

  const instance = new WebAssembly.Instance(module, { env });

  instance.exports.myFunc();
})(this);

2. WebAssembly模块的加载

WebAssembly模块的加载可以是同步的或异步的。

同步加载

同步加载WebAssembly模块会阻塞JavaScript的运行，因此只适合在Web应用程序初始化阶段使用。

// 同步加载WebAssembly模块
const buffer = new Uint8Array([0, 97, 115, 109, 1, 0, 0, 0, /* ... */ ]);
const module = new WebAssembly.Module(buffer);

异步加载

异步加载WebAssembly模块避免了阻塞JavaScript的运行。可以使用异步函数、Promise、fetch等方式异步加载WebAssembly模块。

// 使用异步函数异步加载WebAssembly模块
(async () => {
  const response = await fetch('my_module.wasm');
  const buffer = await response.arrayBuffer();
  const module = await WebAssembly.instantiate(buffer);
})();

3. JavaScript中的WebAssembly函数

WebAssembly模块通过exports暴露函数。

// WebAssembly中的函数
(module => {
  module.exports = {
    add: (a, b) => a + b,
    sub: (a, b) => a - b
  };
})(module);

JavaScript中可以使用WebAssembly模块导出的函数，如下面的例子所示。

// 使用WebAssembly模块中的函数
(async () => {
  const response = await fetch('my_module.wasm');
  const buffer = await response.arrayBuffer();
  const module = await WebAssembly.instantiate(buffer);
  const add = module.exports.add;
  console.log(add(1, 2));
})();

4. WebAssembly常用API

WebAssembly提供了一些常用的API。

WebAssembly.compile(buffer)

将WebAssembly字节码编译为WebAssembly模块。

const buffer = new Uint8Array([0, 97, 115, 109, 1, 0, 0, 0, /* ... */ ]);
const module = WebAssembly.compile(buffer);

WebAssembly.instantiate(buffer, imports)

从WebAssembly字节码创建WebAssembly模块实例。

const buffer = new Uint8Array([0, 97, 115, 109, 1, 0, 0, 0, /* ... */ ]);
const imports = { env: { memory: new WebAssembly.Memory({ initial: 0 }) } };
const module = await WebAssembly.instantiate(buffer, imports);

WebAssembly.instantiateStreaming(response, imports)

从Response对象中异步加载WebAssembly模块。

const response = await fetch('my_module.wasm');
const imports = { env: { memory: new WebAssembly.Memory({ initial: 0 }) } };
const module = await WebAssembly.instantiateStreaming(response, imports);

WebAssembly.memory

表示WebAssembly的内存，可以使用new WebAssembly.Memory()创建。

const memory = new WebAssembly.Memory({ initial: 0, maximum: 100 });
const view = new Int32Array(memory.buffer);
view[0] = 10;

WebAssembly.Table

创建和管理WebAssembly表。

const table = new WebAssembly.Table({ element: 'anyfunc', initial: 0, maximum: 10 });
table.set(0, () => console.log('hello'));
table.get(0)();

WebAssembly.Global

创建和管理WebAssembly全局变量。

const global = new WebAssembly.Global({ value: 'i32', mutable: true }, 10);
global.value += 100;
console.log(global.value);

示例1：使用C编写WebAssembly模块

本示例将通过使用C语言编写一个简单的WebAssembly模块来介绍WebAssembly的使用。

1. 在Visual Studio Code中安装C/C++扩展。

2. 打开Visual Studio Code的终端，使用以下命令安装emscripten。

git clone https://github.com/juj/emsdk.git
cd emsdk
./emsdk install latest
./emsdk activate latest

1. 创建一个名为add.c的文件，输入以下代码。

int add(int a, int b) {
  return a + b;
}

1. 在终端中使用以下命令编译add.c并生成WASM文件。

emcc add.c -s WASM=1 -o add.wasm

1. 使用以下JavaScript代码调用WASM文件中的add函数。

(async () => {
  const response = await fetch('add.wasm');
  const buffer = await response.arrayBuffer();
  const module = await WebAssembly.instantiate(buffer);
  console.log(module.instance.exports.add(1, 2));
})();

示例2：使用Rust编写WebAssembly模块

本示例将通过使用Rust语言编写一个简单的WebAssembly模块来介绍WebAssembly的使用。

1. 在Visual Studio Code中安装Rust扩展。

2. 创建一个名为add.rs的文件，输入以下代码。

#[no_mangle]
pub fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
  a + b
}

1. 在终端中使用以下命令编译add.rs并生成WASM文件。

rustc --target wasm32-unknown-unknown -O add.rs -o add.wasm

1. 使用以下JavaScript代码调用WASM文件中的add函数。

(async () => {
  const response = await fetch('add.wasm');
  const buffer = await response.arrayBuffer();
  const module = await WebAssembly.instantiate(buffer);
  console.log(module.instance.exports.add(1, 2));
})();