下一代前端语言之争，JavaScript 要被新语言反超？

javascript| 2023-01-03

作者｜Nicholas Yang

译者｜核子可乐

策划｜褚杏娟

假如大家正在编写前端代码，那么会选择哪种编程语言？目前来看，最有希望的选手主要有三个：首先是最常规的 JavaScript，然后是能编译为 WebAssembly（Wasm）的语言，最后则是能编译成 JavaScript 的语言。

常规 JavaScript 需要的配套工具最少，但代价是调试起来相当麻烦，代码可读性也差。虽然选择 JS 确实门槛较低，不过除了一味痴迷“极简主义”的铁粉以外，我个人觉得这个选项只能说一般。

能编译为 Wasm 的语言虽然越来越多，但总体上还是新生事物。这些语言往往带有大量的二进制文件，因为其中大多需要配合额外的运行时。Interop 距离发展成熟还差得远。另外，即使两种语言都能编译成 Wasm，也不代表它们之间就能良好实现互操作。再有，这个阵营的生态储备还远远比不上积累了几十年的 JavaScript DOM 库。在 Wasm 这边，React 和 Svelte 应该是最好的选项了。大家千万别误会，我可不是在唱衰 Wasm。它已经拥有专属于自己的表现舞台，如果大家想要在浏览器中运行高计算量原生代码，但 Wasm 就是最完美的选项。可如果不是这种情况，我个人不太推荐用它进行日常前端开发。

最后剩下的就是能编译成 JavaScript 的语言了。但这个阵营形成了一家独大的局面，其中的老大我们稍后会具体讨论。相比之下，ClojureScript、Elm、ReScript、Dart 等语言都形成了颇具体量的社区，但未来市场份额还能不能进一步扩大尚未可知。这就很尴尬了，毕竟能编译成 JavaScript 的语言代表的基本就是浏览器上的最佳编程体验。在它们的支持下，我们既能享受 JS 所不具备的良好功能，比如静态类型、强类型、不变性、宏等，同时也能通过 bindings 支持 JS 及其广泛的生态系统。而且，它们还不需要笨拙的大型运行时。

由于 Wasm 的存在，我怀疑 JS 编译阵营会有所保留，毕竟很多人觉得前者才是浏览器上的最佳编译目标。我其实并不同意这种观点，能编译成 JavaScript 的语言还是越多越好。总之，我想借这篇文章跟大家聊聊现有及未来可能出现的前端语言，应该朝着哪个方向发展。

TypeScript 还行吗？

这就是我前文提到的 JS 编译阵营中的“老大”——TypeScript。TypeScript 是种很棒的语言，显著改善了开发者体验。它还新增了安全层，促进工具质量提升，并大大降低了使用门槛。考虑到生态系统的繁荣现状以及对 JS 类型检查难题的妥善解决，TypeScript 确实取得了非凡的成就。

当然，也有不少针对 TypeScript 的非议值得关注。首先就是这门语言的性能和健全性问题。需要注意的是，TypeScript 团队其实很清楚这两大顽疾，而其根源是开发团队在项目之初做出的明确权衡。在我看来，这些权衡是当时为了提高执行效率而做出的正确选择。

话虽如此，但性能确实是 TypeScript 最受诟病的问题。TypeScript 是自实现的，而且这种实现非常复杂。它的类型系统本身可以算是种迷你编程语言，这导致类型检查的速度极其缓慢。

第二个问题就是健全性。这事的讨论热度没那么高，但在编程爱好者群体内部还挺受关注。概括来讲，TypeScript 一身都是“缺陷”——allwJs 配置选项、any 类型和 intersection 类型，其类型系统根本无法保证代码的类型安全。换言之，我们编写的 TypeScript 很可能会触发运行时 bug。另外，除了极其简单的场景之外，TypeScript 还缺乏可靠的类型推断，所以开发者在很多地方都得明确标出类型注释。

但同样的，这两点也是项目权衡的结果。

引导编译器的存在对于 TypeScript 的内部测试至关重要，这能帮助项目开发者理解 TypeScript 这种语言用起来的真实感受。具体来讲，项目团队要体验如何编写大型 JS 代码库，再逐步采用代码库中的类型。在健全性方面放松一点，开发者才能在现有 JS 代码库中逐步引入 TypeScript，也能轻松使用 any 类型来直接摆脱类型系统的束缚。

光是这部分就够单独写篇文章了。在我看来，TypeScript 可能是第一种更多关注开发者体验、而非自身语义的编程语言。它并没有添加任何运行时结构、不插手性能，而是添加了一套类型系统，并让整个语言社区接纳了这种不用类型也行、没高质量工具也行，还不强调正确性的生态氛围。这简直是个不可思议的壮举。

下一代前端语言是什么样？

所有这一切都表明，TypeScript 早在十年前就做出了一众对自身产生巨大影响的权衡。而随着时间推移，我觉得是时候通过新语言再做一轮权衡了。确切来讲，我们需要一种具备健全性、类型推断和更快编译速度的语言。

要求明确了，但我们该拿什么来换？

健全性

先从健全性说起。下一代语言不再努力对各种 JS 模式进行类型检查，而是以独立语言的形态通过更简单的类型系统将代码编译成 JS。它会将现有 JS 代码视频外部互操作对象，对 JS 代码执行显式运行时类型检查，而且依靠不同的原生语言来实现。

为什么要这样？首先，我个人特别喜欢具备既健全、又相对简单的类型系统的语言。我希望这种语言能够在浏览器中运行良好，而且能顺畅适配现有 Web 生态系统。那些能编译成 Wasm 的语言经常忽略 Web 生态系统中的其余部分，总想在浏览器中建立起基于像素的原生 UI。我觉得这个想法不错，只是跟我的观念相悖。我只想用下一代语言开发常规网站；我不想要纯函数式语言，而更倾向于跟 C 的老派风格相似的语言（对不起了，Elm！）；我希望这种语言能体现出我在工具设计上的想法。

那为什么下一代前端语言应该诞生在现在这个时间点？俗话说得好，种一棵树最好的时机是十年前，其次是现在。这十年来，JS 社区已经发生了很大变化。人们开始学习 TypeScript，也习惯于关注编译器并通过类型进行数据建模。现在，很多开发者开始使用 Rust、Swift 和 Kotlin 等语言，也意识到高质量工具的重要性。我不是说十年前的人们会抵抗强调类型安全的语言，但那时候的普及难度确实更高。

明确表达了需求，有些朋友可能觉得这说的不就是 ReScript/ReasonML 吗？没错，确实有几分相像。但在理想情况下，我期待的下一代语言应该能对 JS 代码和特性进行显式运行时类型检查。运行时类型检查是达成良好互操作性的前提，这样我们就能更轻松地随意使用 JS 库。

同样地，我觉得 traits 对用户来说也很重要，它们可以跟其他语言特性映射起来，比如 Java 接口和 C++ 概念。这可太方便了，比如轻松通过 Display trait 输出任意类型。这类需求听起来简单，但确实能大大提升语言的可用性，消除“我该怎么输出这个？”或者“为什么 + 代表整数加法，而 +. 代表浮点加法？”之类特别劝退的问题。再有，我还想去掉一些没用的东西，比如对象、链表、多态变体等。这些都是 ReScript/ReasonML 做不到的，而且我上次试用的时候，ReScript 的开发体验和错误消息也没给我留下深刻印象。

也就是说，我不排除 ReScript 代表着正确方向的可能性。毕竟上次尝试已经是几年之前了，也许是我记错了、也许它已经变得更好了。而且随着同 OCaml 的剥离，ReScript 确实成了很好的前端语言选项，我有必要再确认一下。

类型安全

对于下一代前端语言，我希望能用一种更系统的方法实现类型安全。具体来说，我觉得用 Rust 处理非安全代码块的方式实现 JS 互操作性的好办法。基本上，在调用 JS 的过程中，我们需要将代码打包在一个非安全代码块中。这会是个明确的标志，提醒开发者要认真阅读这段代码。接下来的目标，就是在这些指向 JS 库的非安全代码块上实现 bindings。起初这个过程需要手动完成，但后续应该会有类似 bindgen 和 cxx 的工具出现。

在 JS 中使用非安全代码块好像有点反直觉，毕竟 JS 的安全性又不像 C 那么糟糕。但很多人似乎没意识到，安全的意义并不仅限于安全本身。所谓安全，是指可以任意使用一个值、而不必担心其是否为 null 的保障能力。所谓安全，是在不致引入 Bug 或混乱的前提下保证可变性的能力。Rust 的非安全块概念允许用户既维护自己的安全区，又能与大量非安全代码交互。下一代浏览器语言也该做到这一点。

至于运行时检查，我觉得它仍然物有所值。我们已经在 JS 当中进行过大量模式验证，只是以往只能通过 zod 这类临时性机制完成。在下一代前端语言中，这类功能也许是在运行时出错时对语言类型执行自动转换，也许能对 JS 值进行模式匹配。

对于 WebAssembly，我还是很看好它的发展前景的。但要说它一定能成为浏览器的通用运行时，我个人还是持怀疑态度。也许未来我的态度会有转变，但目前我更多是将 Wasm 看作一种硬件加速器。

当用户的高强度计算任务要求调用固定宽度整数和静态函数时，大家就会使用 Wasm；这就像在需要执行并行计算时，大家会选择 GPU 一样。在这样的模型中，我看到了支持异构编译的潜力——其中部分代码可以被编译成 JS，另一部分代码则可编译为 Wasm。这项工作可以由用户显式完成，由分析自动完成，甚至可以即时完成。通过对 JS 和 Wasm 代码的同时控制，编译器就能最大限度减少跨越语言边界的次数，从而提高性能水平。我觉得未来甚至可以有某种机制将部分代码发送给 WebGPU。

在这样的模型之上，也许我们可以更轻松地编写计算密集型程序，比如机器学习模型、电子游戏和渲染软件。

这种对 Wasm 和 JS 进行分别编译的概念，可以在下一代前端语言中体现出来。我希望其中能有显式整数和浮点类型，最好还能有 Rust 中 usize 那样的显式索引类型。这样如果需要把代码编译成 Wasm，新语言就能利用 Wasm 的固定宽度整数。

还有另一种可能性，就是为语言创建一个子集，在这里整合闭包、垃圾收集等动态特性以提升 Wasm 编译质量。要跟这个子集交互，开发者需要使用 unsafe 代码块，比如 strict 块，或者让该子集通过 dynamic 块跟外部代码交互。这些都是假设，但我觉得其中确有探究的价值。

具体实现

这种新语言可能会用 Rust 来实现。毕竟我个人是 Rust 的粉丝，而且相信代数数据类型、相对更高的代码性能、受限但可用的可变性，以及比较丰富的库组合足以支撑起一套优秀的编译器。

如果 Wasm 后续发展得够好、性能几乎逼近原生水平，那我也会考虑使用由编译为高速 Wasm 代码的语言子集来引导编译器。但这应该不着急，毕竟一个 Rust 编译器应该就够用好多年了。

总结

大家可能已经注意到，类型安全和 Wasm 部分其实就是在从系统语言（例如非安全概念和硬件加速）中汲取灵感，再把它们应用到基于浏览器的语言当中。这是设计使然，毕竟不少最有趣的编程语言都是从系统层面衍生出来的。我只希望这些好点子也能在浏览器上有所体现。

这里我要澄清一下，我所指的下一代前端语言绝不是单一语言，我希望能有多种语言齐头并进、朝着前面提到的方向共同探索。我想激励更多朋友在浏览器语言领域不断创新。当然，我个人也会参与其中，目前正在研究的是名叫 vicuna 的实现方案，但还处于非常早期的阶段。

本文文字及图片出自 InfoQ