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.

最后

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