WebAssembly（wasm）到底是什么

WebAssembly| 2019-08-09

导语相信不少人听说过 WebAssembly，它是由 Google、Microsoft、Mozilla、Apple 等几家大公司合作发起的一个关于面向Web的通用二进制和文本格式的项目。现在就让我们一步步揭开WebAssembly的神秘面纱，并亲自动手将WebAssembly应用在实际业务中。

1. WebAssembly（wasm）到底是什么

WebAssembly到底是何方神圣？来自官方的定义如下：

图0：WebAssembly（wasm）到底是什么

翻译成中文的话，WebAssembly（wasm）就是一个可移植、体积小、加载快并且兼容 Web的全新格式。

实际上，WebAssembly是一种新的字节码格式，旨在成为高级语言的编译目标，目前可以使用C、C++、Rust、Go、Java、C#等编译器（未来还有更多）来创建wasm模块（见下图）。该模块以二进制的格式发送到浏览器，并在专有虚拟机上执行，与JavaScript虚拟机共享内存和线程等资源。

图1：WebAssembly（wasm）到底是什么

wasm模块总是与JavaScript“胶水”代码一起使用，在必要的时候可以执行一些有用的操作。WebAssembly可以看做是对JavaScript的加强，弥补JavaScript在执行效率上的缺陷。

图2：WebAssembly（wasm）到底是什么

2. 为什么要有WebAssembly

自从Brendan Eich创造了JavaScript语言以来，一直都没有静态变量类型。由于JavaScript的动态变量，上一秒可能是Array，下一秒就变成了Object，那么引擎所做的优化就失去了作用，这也是导致运行效率降低的原因。

为了解决这个问题，WebAssembly的前身，asm.js诞生了。但是无论asm.js对静态类型的问题解决的再好，它始终逃不过要经过Parser和ByteCode Compiler，这也是JavaScript代码在引擎执行过程中最耗时的两步。

因此在2015年，我们迎来了WebAssembly。WebAssembly是C、C++、Rust、Go、Java、C#等语言的编译目标，经过编译器编译之后的二进制代码，无需经过Parser和ByteCode Compiler这两步，比asm.js更快。WebAssembly强制使用静态类型，在语法上完全脱离JavaScript，同时具有沙盒化的执行环境，安全性更好。

图3：WebAssembly（wasm）到底是什么

3. WebAssembly的优势

让我们分别对比下WebAssembly版本和原生JavaScript版本的递归无优化的Fibonacci函数，下图是这两个函数在值为45、48、50时的性能对比：

图4：WebAssembly（wasm）到底是什么

显而易见WebAssembly几乎比JavaScript快一倍，这对于需要高计算量、对性能要求高的应用场景如图像/视频解码、图像处理、3D/WebVR/AR等，优势非常明显。我们可以将现有的用C、C++等语言编写的库直接编译成WebAssembly运行到浏览器上，并且可以作为库被JavaScript引用。那就意味着我们可以将很多后端的工作转移到前端，减轻服务器的压力，这是WebAssembly最为吸引人的特性。

让我们再用个动图直观感受下WebAssembly与JavaScript的运行速度，相比之下WebAssembly确实快很多。如果想自己跑跑看或是看源码的开发者，可以移驾 Guy Bedford 的repo – Wasm Demo。

图5：WebAssembly（wasm）到底是什么

除此之外，WebAssembly还会引入GC / DOM / Web API等一系列特性，DOM和Web API很重要，这意味着WebAssembly可直接和html以及浏览器进行交互，从技术角度来看可以完全取代JavaScript。

4. WebAssembly能取代js吗

自从有了WebAssembly以来，一直有一股声音说可以取代JavaScript了。他们的观点是传统的解释型语言在执行时免不了要进行词法分析 -> 语法分析 -> 预解析 -> 解释执行等过程，性能太差。但是现代浏览器的JS引擎在进化的过程中引入了许多优化手段如字节码缓存，可以省掉每次解释执行时重新遍历语法树的过程，虚拟机可直接取指 -> 解码 -> 运行。Chrome V8的JIT在运行过程中直接生成并缓存机器码，下次执行时可由计算机直接执行，连解码的过程都省掉了。虽然JavaScript跟C、C++等静态语言相比执行速度还有很大差距，但是大多数Web应用的性能瓶颈已经不是JavaScript语言本身了，反而是网络资源的加载，这一点WebAssembly并无优势。