你想要的WebAssembly入门与实践

写在开头

• 不为了追寻潮流而学习某个技术,本人仅做最基础的入门与实践讲解

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WebAssembly是什么，可以吃吗？

官网介绍：

• WebAssembly是由主流浏览器厂商组成的 W3C 社区团体 制定的一个新的规范

• WebAssembly/wasm WebAssembly 或者 wasm 是一个可移植、体积小、加载快并且兼容 Web 的全新格式

webAssembly的特点

高效

• WebAssembly 有一套完整的语义，实际上 wasm 是体积小且加载快的二进制格式， 其目标就是充分发挥硬件能力以达到原生执行效率

安全

• WebAssembly 运行在一个沙箱化的执行环境中，甚至可以在现有的 JavaScript 虚拟机中实现。在web环境中，WebAssembly将会严格遵守同源策略以及浏览器安全策略。

开放

• WebAssembly 设计了一个非常规整的文本格式用来、调试、测试、实验、优化、学习、教学或者编写程序。可以以这种文本格式在web页面上查看wasm模块的源码。

标准

• WebAssembly 在 web 中被设计成无版本、特性可测试、向后兼容的。WebAssembly 可以被 JavaScript 调用，进入 JavaScript 上下文，也可以像 Web API 一样调用浏览器的功能。当然，WebAssembly 不仅可以运行在浏览器上，也可以运行在非web环境下。

正式开始(要凑字数,理解)

• Node.js有C++插件，Addon模块，还能调用C#插件，go插件,还能跟他们通信

• 我show一段我之前写的代码吧.用子进程调起c#插件,然后通信.(其实这个是我写的当时windows平台的截图插入到自研的文本编辑器中,桌面软件)

// Node.js主进程中调起子进程
 await screen_window();
 
//function screen_window
import { execFile } from 'child_process';
import path from 'path';
import ipcSend from '../main/utils/ipcSender';
function screen_window() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const screen_window = execFile(path.resolve($dirname, '../screenshot/PrintScr.exe'));
    screen_window.on('exit', function(code) {
      if (code === 1) {
        ipcSend.insertImage();
      }
      resolve();
    });
  });
}

export default screen_window;

既然Node.js有拓展能力，那么浏览器环境呢？必然也需要

• 当时为了处理一个speex格式的音频在H5中实现动态播放，我封装了一个7000行的库，里面大量的8进制...泪

• 不过最后帮助到了很多人,希望对你有用 https://github.com/JinJieTan/speex-in-h5

• 处理音视频的时候，多考虑下各种插件，webAssembly...

什么情况需要考虑到使用 webAssembly ?

• 首先给大家一个链接, https://www.wasm.com.cn/demo/Tanks/ ，这是 坦克!,Unity 教程 中的一个游戏 导出成WebAssembly 的游戏.

• 很流程，丝滑般顺畅

怎么理解webAssembly这个技术?

• 写到这里，还是很多人不理解，到底什么是webAssembly啊！

• Node.js可以直接运行C# C++代码吗？当然不可以，只能调用操作系统能力，或者+中间层或者其他方式调用。

• 浏览器可以运行 C++代码，rust吗？当然也不可以（如果可以的话，你告诉我，我把这里改了）

• 那么，webAssembly模块必然是要被编译成浏览器可以识别的语言，然后被JS调用，可以看成C++ ADDON一样的形式吧，我个人理解

在这里，我要强调一件事

• Electron中，虽然分主进程和渲染进程，但是主进程阻塞，同样会阻塞渲染进程，GC也是会阻塞的。回收300MB，需要1S还是多久，忘记了，去年做过实验

• 那么浏览器中，这种调用webAssembly模块的情况下，理论上如果webAssembly模块被阻塞了，那么JS主解析线程也是会阻塞的。 可是我在国外网站上看到的内容是说：每个WebAssembly线程都在Web Worker中运行，相当于跟JS主解析线程是分开的，不会阻塞JS主线程的解析
• 最近看到又新引入的 SharedArrayBuffer 和原子操作使开发人员能跨多个线程使用共享的内存了。这样以来就能实现更细粒度的并发算法，避免过于硬核引发不适，可以自行跳转 https://hacks.mozilla.org/2017/06/a-crash-course-in-memory-management/

如何编写webAssembly模块

• 将下面这段代码复制到浏览器控制台 就可以运行了

WebAssembly.compile(new Uint8Array(`
  00 61 73 6d  01 00 00 00  01 0c 02 60  02 7f 7f 01
  7f 60 01 7f  01 7f 03 03  02 00 01 07  10 02 03 61
  64 64 00 00  06 73 71 75  61 72 65 00  01 0a 13 02
  08 00 20 00  20 01 6a 0f  0b 08 00 20  00 20 00 6c
  0f 0b`.trim().split(/[\s\r\n]+/g).map(str => parseInt(str, 16))
)).then(module => {
  const instance = new WebAssembly.Instance(module)
  const { add, square } = instance.exports

  console.log('2 + 4 =', add(2, 4))
  console.log('3^2 =', square(3))
  console.log('(2 + 5)^2 =', square(add(2 + 5)))

})

• 输出结果：

这里应该大家能看出来,webAssembly模块，其实就是二进制文件

• 你编写的webAssembly模块，无论是什么语言，他最终应该是一段二进制文件，然后被前端通过ajax获取

• 如何编译: https://www.wasm.com.cn/getting-started/developers-guide/

如何加载/运行webAssembly模块?

• 在未来计划中，WebAssembly 模块可以使用 ES6 模块(使用 <script type="module"> )加载，WebAssembly 目前只能通过 JavaScript 来加载和编译。基础的加载，只需要3步：

  • 获取 .wasm 二进制文件，将它转换成类型数组或者 ArrayBuffer

  • 将二进制数据编译成一个 WebAssembly.Module

  • 使用 imports 实例化这个 WebAssembly.Module，获取 exports。

使用webAssembly模块示例:

• 首先定义加载webAssembly的功能函数:

/**
 * @param {String} path wasm 文件路径
 * @param {Object} imports 传递到 wasm 代码中的变量
 */
function loadWebAssembly (path, imports = {}) {
  return fetch(path)
    .then(response => response.arrayBuffer())
    .then(buffer => WebAssembly.compile(buffer))
    .then(module => {
      imports.env = imports.env || {}

      // 开辟内存空间
      imports.env.memoryBase = imports.env.memoryBase || 0
      if (!imports.env.memory) {
        imports.env.memory = new WebAssembly.Memory({ initial: 256 })
      }

      // 创建变量映射表
      imports.env.tableBase = imports.env.tableBase || 0
      if (!imports.env.table) {
        // 在 MVP 版本中 element 只能是 "anyfunc"
        imports.env.table = new WebAssembly.Table({ initial: 0, element: 'anyfunc' })
      }

      // 创建 WebAssembly 实例
      return new WebAssembly.Instance(module, imports)
    })
}

• 然后外部调用,传入存放这个WebAssembly模块的资源接口

loadWebAssembly('path/to/math.wasm')
  .then(instance => {
    const { add, square } = instance.exports
    // ...
  })

• 只要通过请求获取到了它，然后处理后，就可以获取到exports出来的内容了

想要更深入了解的，可以参考下webAssembly和ffmpeg实现前端转码

• 导出一个入口函数到上层js

• 传入函数参数来控制ffmpeg命令行参数

• 通过虚拟文件系统传入输入文件以及获取输出文件

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/27910351 使用方法:

self.importScripts('ffmpeg.js');
onmessage = function(e) {
  console.log('ffmpeg_run', ffmpeg_run);
  var files = e.data;
  console.log(files);
  ffmpeg_run({
    arguments: ['-i', '/input/' + files[0].name, '-b:v', '64k', '-bufsize', '64k', '-vf', 'showinfo', '-strict', '-2', 'out.mp4'],
    files: files,
  }, function(results) {
    console.log('result',results);
    self.postMessage(results[0].data, [results[0].data]);
  });
}

• 涉及到转码，压缩这些事情的时候，就要多考虑webAssembly了，当然node.js本身命令传参调用ffmpeg也可以，像图片压缩这种事情，Node.js也做不好的，就算上了C++插件也不行，CPU吃得很，并发稍微上去点,CPU就打到百分百.