什么是WebAssembly？

WebAssembly是一种小型、快速的二进制格式，承诺为网络应用程序提供接近原生的性能。

在过去的二十多年里，我们只有一种编程语言可以在网络浏览器中原生使用：著名的、臭名昭著的JavaScript。第三方二进制插件的缓慢死亡已经排除了其他语言，如Java和 Flash的ActionScript，作为网络开发的旧的一等公民。其他网络语言，如CoffeeScript，到头来只是被编译成JavaScript。

但现在我们有一种新的可能性。WebAssembly，或简称Wasm。

WebAssembly是一种小型、快速的二进制格式，承诺为网络应用提供接近原生的性能。此外，WebAssembly被设计成任何语言的编译目标，JavaScript只是其中之一。

现在每个主要的浏览器都支持WebAssembly，是时候开始认真考虑为网络编写可以编译为WebAssembly的客户端应用程序了。

值得注意的是，WebAssembly应用程序并不是用来取代JavaScript应用程序的--至少，现在还不是。相反，你可以把WebAssembly看作是JavaScript的一个伙伴。JavaScript是灵活的，动态类型的，并通过人类可读的源代码交付，而WebAssembly是高速的，强类型的，并通过一个紧凑的二进制格式交付。

开发人员应该考虑将WebAssembly用于性能密集型的使用案例，如游戏、音乐流、视频编辑和CAD应用。许多网络服务已经采取了这种做法，如谷歌地球。Figma，一个协作绘图和制图的应用程序，即使在WebAssembly相对较新的情况下，也转向了WebAssembly以减少加载时间和执行速度。

WebAssembly如何工作

WebAssembly是由W3C开发的，用它的创造者的话来说，是一个 "编译目标"。开发人员不直接编写WebAssembly；他们用自己选择的语言编写，然后被编译成WebAssembly字节码。然后，字节码在客户端运行--通常是在网络浏览器中--在那里它被翻译成本地机器码并高速执行。

WebAssembly代码旨在比JavaScript更快地加载、解析和执行。当WebAssembly被Web浏览器使用时，仍然有下载Wasm模块和设置它的开销。对于较大的Wasm项目，这些模块可以运行到几兆字节，所以这些延迟可能是显著的。但在其他条件相同的情况下，WebAssembly运行得更快。

WebAssembly还提供了一个基于现在存在于JavaScript的安全模型的沙盒式执行模型。Wasm应用程序不能直接访问沙盒外的任何东西，包括它们所运行的网页的DOM。任何与机器其他部分的互动都必须使用ABI，如WebAssembly系统接口（WASI）。WASI提供了对文件、网络、系统时钟和其他程序中经常需要的系统服务的控制访问。

现在，在网络浏览器中运行WebAssembly是最常见的使用情况，但WebAssembly的目的不仅仅是一个基于网络的解决方案。Wasmer项目在服务器端运行WebAssembly应用程序，与Node.js运行时在浏览器外运行JavaScript的方式差不多。

使用案例

WebAssembly最基本的用例是作为一个目标来编写浏览器内的软件。编译成WebAssembly的组件可以用多种语言编写；最后的WebAssembly有效载荷通过JavaScript传递给客户端。

WebAssembly的设计考虑到了许多性能密集型的、基于浏览器的用例：游戏、音乐流、视频编辑、CAD、加密和图像识别，仅举几例。

一般来说，在确定你的特定WebAssembly用例时，把重点放在这三个方面是有指导意义的。

已经存在于一种目标语言中的高性能代码。例如，如果你有一个已经用C语言编写的高速数学函数，并想把它纳入一个网络应用程序，你可以把它作为一个WebAssembly模块部署。应用程序中对性能要求不高、面向用户的部分可以保留在JavaScript中。
需要从头开始编写的高性能代码，其中JavaScript并不理想。以前，人们可能使用asm.js来编写这样的代码。你仍然可以这样做，但WebAssembly正被定位为一个更好的长期解决方案。
将一个桌面应用程序移植到网络环境中。asm.js和WebAssembly的许多技术演示都属于这种类型。WebAssembly可以为那些比通过HTML呈现的GUI更雄心勃勃的应用程序提供一个底层。请看WebDSP和浏览器中的Windows 2000的演示，这是两个例子。

如果你有一个现有的JavaScript应用程序，没有推动任何性能的信封，在WebAssembly发展的这个阶段，最好不要管它。但如果你需要这个应用程序的速度更快，WebAssembly可能会有帮助。

WebAssembly语言支持

WebAssembly并不是用来直接编写的。顾名思义，它更像是一种汇编语言，供机器使用的东西，而不是一种高级的、对人友好的编程语言。WebAssembly更接近于由LLVM语言编译器基础设施生成的中间表示法（IR），而不像C或Java。

因此，大多数使用WebAssembly的情况涉及到用高级语言编写代码，并把它变成WebAssembly。这可以通过三种基本方式完成。

直接编译源代码通过语言本身的编译器工具链被翻译成WebAssembly。Rust、C/C++、Kotlin/Native和D现在都有原生方式从支持这些语言的编译器中发射Wasm。
第三方工具语言在其工具链中没有原生的Wasm支持，但可以使用第三部分的工具来转换为Wasm。Java、Lua和.Net语言家族都有一些这样的支持。
基于WebAssembly的解释器在这里，语言本身并没有被翻译成WebAssembly；相反，一个用WebAssembly编写的语言解释器，运行用该语言编写的代码。这是最麻烦的方法，因为解释器可能是几兆字节的代码，但它允许用该语言编写的现有代码运行，但不改变。例如，Python（通过PyScript的方式）和Ruby都有翻译成Wasm的解释器。

WebAssembly的特点

WebAssembly仍然处于早期阶段。WebAssembly工具链和实现仍然更接近于概念验证，而不是生产技术。也就是说，WebAssembly的监护人已经把目光投向了通过一系列举措使WebAssembly更加有用。

垃圾收集原语

WebAssembly并不直接支持使用垃圾收集的内存模型的语言。像Lua或Python这样的语言只能通过限制功能集或将整个运行时嵌入WebAssembly可执行文件来支持。但目前正在进行的工作是支持垃圾收集的内存模型，而不考虑语言或实现。

线程

对线程的本地支持在Rust和C++等语言中很常见。在WebAssembly中没有线程支持意味着整个WebAssembly目标软件的类别不能用这些语言编写。在WebAssembly中增加线程的建议是以C++的线程模型为灵感之一。

批量内存操作和SIMD

批量内存操作和SIMD（单指令，多数据）并行性是那些需要通过成堆的数据并需要本地CPU加速以防止窒息的应用程序的必备条件，如机器学习或科学应用程序。建议通过新的操作符将这些能力添加到WebAssembly中。

高级语言结构

许多其他正在考虑的WebAssembly的功能直接映射到其他语言的高级结构。

异常在WebAssembly中可以仿真，但不能通过WebAssembly的指令集来实现。拟议的异常计划涉及与C++异常模型兼容的异常基元，反过来，它可以被其他编译到WebAssembly的语言所使用。
参考类型使得在主机环境中作为引用使用的对象更容易传递。这将使垃圾收集和其他一些高级功能更容易在WebAssembly中实现。
尾部调用这是一种在许多语言中使用的设计模式。
返回多个值的函数例如，通过Python或C#中的图元。
符号扩展运算符，一个有用的低级数学操作。(LLVM也支持这些。)

调试和分析工具

转译后的JavaScript最大的问题之一是调试和分析的困难，因为无法将转译后的代码和源代码联系起来。在WebAssembly中，我们也有类似的问题，而且正在以类似的方式解决（源码图支持）。请看该项目关于计划中的工具支持的说明。

JavaScript WebAssembly 应用程序的应用

经DZone MVB的Traven West许可，发表于DZone。请看这里的原文。