WebAssembly简介

CNCF

发布于 2021-03-15 14:32:54

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发布于 2021-03-15 14:32:54

文章被收录于专栏：CNCF

作者：Marco Fioretti

WebAssembly到底是什么？

WebAssembly[1]，也称为Wasm，是一种web优化的代码格式和API（应用程序编程接口），可以极大地提高网站的性能和功能。WebAssembly的1.0版本于2017年发布，并于2019年成为W3C官方标准。

所有主要浏览器供应商都积极支持该标准，原因很明显：官方列出的“浏览器内”用例[2]中提到了视频编辑、3D游戏、虚拟和增强实景、p2p服务和科学模拟等。除了比JavaScript更能让浏览器更强大之外，这个标准甚至可能延长网站的寿命：例如，WebAssembly支持Internet Archive的Flash动画和游戏[3]。

WebAssembly并不只是针对浏览器；目前，它被用于移动和基于边缘的环境中，与Cloudflare Workers等产品一起使用。

WebAssembly是如何工作

.wasm格式的文件包含低级二进制指令（字节码，bytecode），可由使用通用堆栈的虚拟机以“接近CPU原生速度”执行。代码打包在模块中——即浏览器可直接执行的对象——每个模块都可以被网页实例化多次。模块内定义的函数列在一个专用数组或表中，相应的数据包含在另一个称为arraybuffer的结构中。开发人员可以通过Javascript WebAssembly.memory（）调用显式地为.wasm代码分配内存。

wasm格式的纯文本版本——可以极大地简化学习和调试——也可用。然而，WebAssembly并不是为了直接供人使用。从技术上讲，.wasm只是一个浏览器兼容的编译目标：软件编译器可以自动翻译用高级编程语言编写的代码的一种格式。

正是这种选择让开发人员能够直接为数十亿人首选的用户界面编程，使用他们已经知道的语言（C/ c++、Python、Go、Rust等），但之前的浏览器无法有效使用。更好的是，程序员可以做到这一点——至少在理论上——而不必直接查看WebAssembly代码或担心（因为目标是虚拟机）哪个物理CPU会实际运行他们的代码。

但我们已经有JavaScript了。我们真的需要WebAssembly吗？

是的，有几个原因。首先，作为二进制指令，.wasm文件可以比具有同等功能的JavaScript文件小得多——下载起来快得多。最重要的是，在浏览器将Javascript文件转换为其内部虚拟机可用的字节码之前，必须完全解析和验证Javascript文件。

相反，.wasm文件可以一次验证和编译，从而使“流编译（Streaming Compilation）”成为可能：浏览器可以在开始下载它们的时候开始编译和执行它们，就像流媒体电影一样。

并不是所有可以想象的WebAssembly应用程序都一定会比由专业程序员手动优化的JavaScript应用程序更快或更小。例如，如果某些.wasm需要包含JavaScript不需要的库，就可能发生这种情况。

WebAssembly让JavaScript过时了吗？

一句话：不。当然暂时不会，至少在浏览器内部不会。WebAssembly模块仍然需要JavaScript，因为从设计上讲，它们不能访问文档对象模型（Document Object Model，DOM），而DOM是用来修改web页面的主要API。此外，.wasm代码不能进行系统调用或读取浏览器内存。WebAssembly只运行在沙箱中，一般来说，它与外部世界的交互比JavaScript更少，而且只能通过JavaScript接口。

因此——至少在不久的将来——.wasm模块将通过JavaScript提供那些如果用该语言编写的话会消耗更多带宽、内存或CPU时间的部分。

浏览器如何运行WebAssembly

一般来说，浏览器至少需要两个部分来处理动态应用程序：一个运行应用程序代码和标准API的虚拟机（VM），这些代码可以用来修改浏览器的行为和它所显示的网页内容。

现代浏览器中的虚拟机同时支持JavaScript和WebAssembly，方式如下：

浏览器下载一个用HTML标记语言编写的网页，并呈现它
如果HTML调用JavaScript代码，浏览器的VM将执行它。但是…
如果JavaScript代码包含一个WebAssembly模块的实例，就会像上面解释的那样获取该模块，然后根据需要通过WebAssembly API由JavaScript使用
当WebAssembly代码产生一些改变DOM（即“主机”web页面的结构）的东西时，JavaScript代码接收它并继续进行实际的改变。