Node.js 与 WebAssembly

目录

1、简介

2、关键概念

3、生成WebAssembly模块

4、如何使用它

5、与操作系统交互

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1、简介

首先，让我们了解为什么WebAssembly是一个很棒的工具，并学会自己使用它。

WebAssembly是一种类似汇编的高性能语言，可以从各种语言编译，包括C/C++、Rust和AssemblyScript。目前，Chrome、Firefox、Safari、Edge和Node.js都支持它！

WebAssembly规范详细介绍了两种文件格式，一种是扩展名为.wasm的WebAssembly模块的二进制格式，另一种是相应的扩展名为.wat的WebAssemblyText格式的文本表示。

2、关键概念

• 模块 - 一个经过编译的WebAssembly二进制文件，即.wasm文件。
• 内存 - 可调整大小的ArrayBuffer。
• 表 - 未存储在内存中的可调整大小的引用类型数组。
• 实例 - 模块及其内存、表和变量的实例化。

为了使用WebAssembly，您需要一个.wasm二进制文件和一组API来与WebAssembly通信。Node.js通过全局WebAssembly对象提供了必要的API。

console.log(WebAssembly);

我们在浏览器中打印下这个对象，如下图所示：

3、生成WebAssembly模块

有多种方法可用于生成WebAssembly二进制文件，包括：

• 手工编写WebAssembly（.wat），并使用wabt等工具转换为二进制格式
• 在C/C++应用程序中使用emscripten（https://emscripten.org/）
• 在Rust应用程序中使用wasm-pack（https://rustwasm.github.io/wasm-pack/book/）
• 如果您喜欢类似TypeScript的体验，请使用AssemblyScript（https://www.assemblyscript.org/）

其中一些工具不仅生成二进制文件，还生成要在浏览器中运行的JavaScript“粘合”代码和相应的HTML文件。

4、如何使用它

如果我们更熟悉TypeScript的体验，那就通过 AssemblyScript 来试一下

1、我们先安装一下 AssemblyScript

npm install --save-dev assemblyscript

2、我们通过编译器对应的脚手架工具，快速生成推荐目录结构和配置文件

npx asinit .

目录结果如下：

• ./assembly 包含正在编译到WebAssembly的AssemblyScript源的目录。
• ./assembly/tsconfig.json TypeScript配置继承了建议的AssemblyScript设置。
• ./assembly/index.ts 示例文件正在编译到WebAssembly中，以便开始使用。
• ./build 生成存储编译的WebAssembly文件的工件目录。
• ./build/.gitignore 从源代码管理中排除已编译二进制文件的Git配置。
• ./asconfig.json 定义“调试”和“发布”目标的配置文件。
• ./package.json 包含编译到WebAssembly所需命令的包信息。
• ./tests/index.js 启动测试，以检查模块是否正常工作。
• ./index.html 生成的html文件

3、打开，index.ts 我们在里面写了一个函数：

export function add(a: i32, b: i32): i32 {
 return a + b;
}

4、然后我们编译一下

npm run asbuild

一旦有了WebAssembly模块，就可以使用Node.js WebAssembly对象来实例化它。

// 假设存在 release.wasm文件，该文件aad 包含一个添加2个提供参数的函数
async function instantiate(module, imports = {}) {
  const { exports } = await WebAssembly.instantiate(module, imports);
  return exports;
}
export const {
  memory,
  add
} = await (async url => instantiate(
  await (async () => {
    try { return await globalThis.WebAssembly.compileStreaming(globalThis.fetch(url)); }
    catch { return globalThis.WebAssembly.compile(await (await import("node:fs/promises")).readFile(url)); }
  })(), {
  }
))(new URL("release.wasm", import.meta.url));

5、打开index.html文件，看一下结果：

或者，运行一下测试用例，看下最后的结果也是可以的，如下所示：

5、与操作系统交互

WebAssembly模块本身无法直接访问操作系统功能。

可以使用第三方工具Wasmtime（https://docs.wasmtime.dev/）来访问此功能。

Wasmtime利用WASI（https://wasi.dev/） API来访问操作系统的功能。