什么是WebAssembly

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一、介绍

WebAssembly（wasm）是一种简单的机器模型和可执行格式，具有广泛的规范。它被设计为可移植、紧凑，并能以接近本地代码的速度执行。

WebAssembly 由两种格式组成，它们表达相同的结构，但方式不同：

  • .wat 文本格式（WebAssembly Text，简称 wat）：使用 S 表达式，类似于 Lisp 家族的语言，如 Scheme 和 Clojure。
  • .wasm 二进制格式：低级别格式，供 wasm 虚拟机直接解析，概念上类似于 ELF 和 Mach-O。

示例：以下是一个使用 wat 编写的阶乘函数：

(module
  (func $fac (param f64) (result f64)
    local.get 0
    f64.const 1
    f64.lt
    if (result f64)
      f64.const 1
    else
      local.get 0
      local.get 0
      f64.const 1
      f64.sub
      call $fac
      f64.mul
    end)
  (export "fac" (func $fac)))

如果你想看看 .wasm 文件的实际样子，可以使用 wat2wasm 进行转换。

二、线性内存模型

WebAssembly 具有非常简单的内存模型。一个 wasm 模块只能访问一块“线性内存”（linear memory），本质上是一个扁平的字节数组。该内存可以按照 64K 页的倍数增长，但无法缩小。

三、WebAssembly 仅适用于 Web 吗？

虽然 WebAssembly 目前主要应用于 JavaScript 和 Web 相关的场景，但它本身并不依赖于特定的宿主环境。因此，WebAssembly 未来很可能会发展为一种通用的“可移植可执行格式”，适用于各种不同的环境。目前，WebAssembly 主要与 JavaScript 生态系统结合使用，包括 Web 和 Node.js。

四、低级控制与高级体验

在 Web 应用开发中，JavaScript 虽然灵活，但往往难以保证稳定的性能。其动态类型系统和垃圾回收（GC）机制会导致性能波动，甚至在不经意间因偏离 JIT（即时编译器）的最佳路径而产生严重的性能回退。

Rust 提供了低级控制和可靠的高性能。由于 Rust 没有 GC 机制，因此不会遇到 JavaScript 常见的非确定性暂停问题。此外，Rust 允许开发者对间接访问、单态化（monomorphization）和内存布局进行精细控制，从而实现高效的代码执行。

五、小巧的 .wasm 体积

在 Web 应用中，代码体积至关重要，因为 WebAssembly（.wasm 文件）需要通过网络下载。Rust 没有运行时（runtime），因此生成的 .wasm 代码不会附带额外的垃圾回收器等不必要的负担。Rust 采用“按需付费”模式，仅包含实际使用的函数，最大程度地减少 .wasm 文件的大小。

六、无需推倒重来

采用 Rust 和 WebAssembly 并不意味着要完全抛弃现有的 JavaScript 代码。相反，开发者可以从性能最敏感的 JavaScript 代码入手，逐步迁移到 Rust，从而立即获得性能提升。更重要的是，如果只是优化特定的关键代码片段，也无需完全迁移整个代码库。

七、良好的生态兼容性

Rust 和 WebAssembly 可以无缝集成到现有的 JavaScript 生态系统中。例如，它支持 ECMAScript 模块（ESM），可以继续使用熟悉的工具链，如 npm 和 Webpack。这使得前端开发者能够更轻松地将 Rust 纳入他们的工作流程。

八、现代开发体验

Rust 还提供了现代开发者期望的各种便利功能，例如：

  • 强大的包管理：借助 Cargo，Rust 的包管理工具，开发者可以轻松管理依赖和构建过程。
  • 零成本抽象：Rust 允许开发者使用高级抽象而不会引入额外的运行时开销，从而兼顾可读性和性能。
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