1. Introdução
WebAssembly é um novo tipo de bytecode de baixo nível projetado para fornecer código-objeto portátil. WebAssembly pode ser executado no navegador e interagir com JavaScript, pode ser usado para executar aplicativos de alto desempenho e baixa latência na plataforma Web e também pode ser usado para desenvolver aplicativos de desktop, aplicativos de servidor e aplicativos IoT em várias plataformas.
Compare isso com o JavaScript, que é uma linguagem interpretada e, portanto, é executado mais lentamente que o WebAssembly e pode ser lento para tarefas intensivas. No entanto, o JavaScript é fácil de começar e pode ser executado diretamente no navegador, o que facilita o desenvolvimento. Embora WebAssembly seja mais rápido que JavaScript, requer alguma experiência de programação para escrever devido à sua sintaxe mais complexa.
2. Cenários de uso
2.1 Cenário de aplicação cliente (navegador)
Melhore o desempenho dos jogos
Os jogos são um dos aplicativos da web mais populares, e a resposta rápida e a experiência de jogo tranquila são objetivos importantes para os desenvolvedores de jogos. WebAssembly pode tornar os jogos mais fluidos e responsivos. Aqui está um exemplo de um jogo WebAssembly simples que pode ser executado em um navegador:
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>WebAssembly 游戏示例</title>
</head>
<body>
<canvas id="canvas" width="800" height="600"></canvas>
<script>
async function init() {
const importObject = {
imports: {
env: {
getRandomNumber() {
return Math.floor(Math.random() * 800);
}
}
}
};
const response = await fetch('game.wasm');
const bytes = await response.arrayBuffer();
const { instance }= await WebAssembly.instantiate(bytes, importObject);
instance.exports.run();
}
init();
</script>
</body>
</html>
Desenvolva aplicativos de classe desktop
WebAssembly pode ser usado para desenvolver aplicativos de classe desktop (ou seja, aplicativos de desktop). O WebAssembly é executado diretamente na plataforma de tempo de execução, para que os desenvolvedores possam escrever e executar aplicativos no WebAssembly que sejam executados em diferentes sistemas operacionais e plataformas de hardware. Aqui está um aplicativo de nível de desktop baseado em WebAssembly que usa C++ como linguagem de programação:
#include<iostream>
int main() {
std::cout << "Hello, WebAssembly!" << std::endl;
return 0;
}
2.2 Cenários de aplicação no lado do servidor (servidor)
transcodificador
WebAssembly também pode ser usado como codificador ou decodificador para conversão de dados no lado do servidor, o que pode ajudar o servidor a melhorar a eficiência e o desempenho. A vantagem de usar o WebAssembly como transcodificador é que ele pode ser executado rapidamente em uma máquina e fornecer serviços eficientes de codificação e decodificação para diferentes sistemas operacionais e interfaces.
Evite vazamentos de código
O WebAssembly pode ser usado no lado do servidor, bem como em aplicativos em nuvem, sendo um aplicativo importante a criptografia de código. O WebAssembly pode compilar código JavaScript em binários, protegendo efetivamente o código original dos desenvolvedores contra ataques maliciosos.
2.3 Análise de caso WebAssembly
Aplicação em codificação e decodificação de vídeo
WebAssembly pode ser usado com codecs de vídeo e é amplamente utilizado na edição de vídeo ou conversão de streaming de vídeo em tempo real. Porque ele pode transcodificar de forma rápida e eficiente sem causar muitos danos ao desempenho e aos recursos do host do computador. A seguir está o código de introdução e exemplos de uso do WebAssembly para reprodução de vídeo na Web:
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>WebAssembly 视频播放示例</title>
</head>
<body>
<video id="player" controls></video>
<script>
const video = document.getElementById('player');
const url = 'video.mp4';
const importObject = {
env: {
logTime: time => console.log(`Time: ${time}`)
}
};
async function init() {
const response = await fetch('decoder.wasm');
const bytes = await response.arrayBuffer();
const { instance, module } = await WebAssembly.instantiate(bytes, importObject);
const decoder = instance.exports.instantiateDecoder(module);
const initResult = decoder.init(url);
if (initResult === 0) {
console.log('Init decoder success');
video.addEventListener('canplay', () => {
console.log(`Duration: ${video.duration}`);
instance.exports.decodeFrames(decoder);
});
video.addEventListener('timeupdate', () => {
instance.exports.decodeFrames(decoder);
});
} else {
console.log('Init decoder failed');
}
}
init();
</script>
</body>
</html>
Um estudo de caso de combinação de WebAssembly com programação GPU
A combinação do WebAssembly com a programação da GPU permite gráficos e computação geral mais eficientes, acelerando o processo de computação da GPU e melhorando o desempenho sem sacrificar a qualidade da computação. Aqui está um exemplo de programação de GPU usando WebAssembly e WebGL:
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>WebAssembly 和 WebGL 结合的案例</title>
</head>
<body>
<canvas id="canvas" width="800" height="600"></canvas>
<script>
async function init() {
const canvas = document.getElementById('canvas');
const gl = canvas.getContext('webgl');
const response = await fetch('raytracer.wasm');
const bytes = await response.arrayBuffer();
const { instance } = await WebAssembly.instantiate(bytes, {
env: {
log: msg => console.log(msg),
getCanvasWidth: () => canvas.width,
getCanvasHeight: () => canvas.height,
getCanvasData: () => gl.readPixels(0, 0, canvas.width, canvas.height, gl.RGBA, gl.UNSIGNED_BYTE, new Uint8Array(canvas.width * canvas.height * 4))
}
});
instance.exports.init();
instance.exports.renderFrame();
}
init();
</script>
</body>
</html>
Aplicação do WebAssembly na edição e processamento de áudio
WebAssembly pode ser usado para edição e processamento de áudio porque pode ser processado usando pedaços menores para melhorar o desempenho. Por exemplo, aqui está um programa de edição de áudio usando WebAssembly:
void clipAudio(float* inputBuffer, float* outputBuffer, float threshold, float gain, int blocksize) {
for (int i = 0; i < blocksize; i++) {
float sample = inputBuffer[i];
if (sample > threshold) {
sample = threshold;
} else if (sample < (-1 * threshold)) {
sample = -1 * threshold;
}
outputBuffer[i] = sample * gain;
}
}
2.4 Como usar o WebAssembly
Introdução ao conjunto de ferramentas WebAssembly
WebAssembly pode ser construído e montado escrevendo seu formato específico. Esses formatos incluem .wast (formato de texto WebAssembly), .wat (formato simbólico WebAssembly) e .wasm (formato binário WebAssembly). Aqui está um exemplo de compilação de código C++ em binários WebAssembly:
em++ -Os -s WASM=1 -s SIDE_MODULE=1 -s BINARYEN_ASYNC_COMPILATION=0 -o my_code.wasm my_code.cpp
Desenvolvimento e depuração de WebAssembly
WebAssembly pode interagir com JavaScript, chamar JavaScript e ser chamado por JavaScript. Aqui está um exemplo de interação com C++ e JavaScript:
#include<iostream>
#include<emscripten.h>
extern "C" {
EMSCRIPTEN_KEEPALIVE
void myFunction(int argc, char **argv) {
std::cout << "Hello World" << std::endl;
}
}
Em JavaScript, podemos chamar funções em C++ assim:
Module.ccall('myFunction', /* returnType */ 'null', /* argumentTypes */ [], /* arguments在C++中编写WebAssembly模块
下面是一个使用 C++ 编写 WebAssembly 模块的示例：
```c++
#include <emscripten.h>
extern "C" {
EMSCRIPTEN_KEEPALIVE
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
}
2.5 Perspectivas Futuras
Tendências de desenvolvimento do WebAssembly
O WebAssembly se tornará uma tecnologia totalmente funcional e estável no futuro, e mais novos recursos serão suportados. O WebAssembly também será mais integrado a ambientes de programação modulares, e os desenvolvedores poderão construir e usar facilmente módulos WebAssembly.
Aplicação de WebAssembly na área de IoT
O WebAssembly pode ser executado em dispositivos IoT, o que expandirá bastante seu escopo de aplicação. Especialmente em dispositivos com recursos limitados, o uso do WebAssembly pode aproveitar ao máximo seu desempenho eficiente e baixa latência.
3. Resumo
WebAssembly é uma nova tecnologia de programação multiplataforma que pode ser usada para desenvolvimento de aplicativos clientes, servidores e IoT, ajudando os desenvolvedores a obter uma computação mais eficiente e respostas mais rápidas. WebAssembly também pode ser usado em conjunto com programação JavaScript e GPU para melhorar o desempenho da computação. Também é amplamente utilizado em áudio, codificação e decodificação de vídeo, criptografia e descriptografia de código e outros campos. WebAssembly tem um futuro brilhante, pois se torna uma tecnologia importante para linguagens de programação e desenvolvimento de aplicações.