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深入浅出聊聊 Rust WebAssembly(一)

时间:2021-06-10   阅读:33次   来源:开源中国
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什么是 webassembly

在 2019 年 12 月之前,如果你要编写一个web页面,那一定离不开 html、css、js 这三个好兄弟。在 2019 年 12 月之后 W3C 宣布 webassembly 加入了他们。为什么要在三兄弟后加入 webassembly ?它和之前的有什么区别么?以 js 为对比,我们具体看一下它们的区别。

wasm 与 js 的区别

js 是一种解释型语言,它代码运行之前不会进行编译工作,而是在执行的过程中实时编译。为了让边编译边执行能够顺利进行,我们拥有了 js 引擎。

wasm 则与之不同,它本身不是一种编程语言,而是一种字节码的标准,可以通过不同种类的高级编程语言,比如 Rust、Go、Python 等等,通过各自编译器将代码转换成 .wasm 文件,放入到浏览器预先做好的 wasm 虚拟机当中运行。

wasm 运行流程图

同时这种与 js 不同,可以预先运行的特色,也给 wasm 带来了一些优势:

  • 拥有一套完成的语义: wasm 这套体积小且加载快的二进制格式的完整语义,可以让硬件充分发挥能力以达到原生的执行效率。

  • 编译和优化时间所需时间较少: 相比 js 作为一个动态类型需要多次编译代码,wasm 让文件在推送到服务器前就进行了众多优化,能够有效减少编译和优化时间。

  • 执行速度更快: wasm 是二进制文件,它的指令更接近机器码,执行起来的速度相比 js 更快。

  • 垃圾回收效率更高: wasm 目前并不支持自动垃圾回收,垃圾回收都是手动控制的,比自动垃圾回收效率更高。

当然如果只是这么说,我们并不能很直观的感受出这些优势究竟有多大,刚好目前浏览器已经支持了以 wasm 规范的虚拟机。

接下来,我们通过一个 Chrome 与 Safari 的实例测试,来感受一下。

wasm与js执行速度比较

首先我们用原生的 js 写一段 fib 代码测试时间,代码内容如下:






    
    
    Document



    



用 live-server 测试时间,用时 1275 毫秒到 1329 毫秒。

然后我们用 Rust 转义成 wasm 再次测试。特别需要注意的是,测试用到的算法都是最普通的递归迭代,在实际使用中我们还可以使用动态规划来再次优化。

言归正传,然后我们用 rust-wasm 编译器将用 rust 写好的 fib 代码转换成 wasm 文件。

下载 wasm 编译器:

curl https://rustwasm.github.io/wasm-pack/installer/init.sh -sSf | sh

配置 Cargo.toml:


[package]
name = "wasm"
version = "0.2.0"
authors = ["hzjsea"]
edition = "2018"

# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html

[lib]
crate-type = ["cdylib"]
path = "src/main.rs"

[dependencies]
wasm-bindgen = "0.2.48"
chrono = "0.4.19"

main.rs:


use chrono::Utc;
use wasm_bindgen::prelude::*;
use std::time::Instant;


#[wasm_bindgen]
pub fn fib(n: i32) -> i32 {
    match n {
        0 => 1,
        1 => 1,
        _ => fib(n - 1) + fib(n - 2),
    }
}

pub fn main(){
    let result = fib(40);
    println!("{:?}", result);
}

挂载wasm文件,即类似 vue,使用 index.html 把 wasm.js 文件挂载起来:



之后用编译器编译 Rust 代码生成 .wasm 文件:


wasm-pack build --target web --no-typescript --mode normal

然后我们可以明显看到,在相同的 live-server 测试下时间相差一倍左右。

因为此次编译指定不生成 wasm 的 ts 版本。所有只有上面的几个文件,其中:

  • package.json

{
  "name": "wasm",
  "collaborators": [
    "hzjsea"
  ],
  "version": "0.2.0",
  "files": [
    "wasm_bg.wasm",
    "wasm.js"
  ],
  "module": "wasm.js",
  "sideEffects": false
}

指定打包的各类属性

  • wasm_bg.wasm

wasm.js转义后的二进制文件

  • wasm.js

由rust代码转移过来的wasm.js文件。

wasm 的组件库

看完了实例测试,我们不能略过测试中提到的 Rust。Rust 中有个类似于 react 的框架,叫做Yew。关于 Yew 官方[https://github.com/yewstack/yew]描述如下:

Yew is a modern Rust framework for creating multi-threaded front-end web apps with WebAssembly.

  • Features a macro for declaring interactive HTML with Rust expressions. Developers who have experience using JSX in React should feel quite at home when using Yew.

  • Achieves high performance by minimizing DOM API calls for each page render and by making it easy to offload processing to background web workers.

  • Supports JavaScript interoperability, allowing developers to leverage NPM packages and integrate with existing JavaScript applications.

计时器

大致看完了 Rust,如果你还想看更多的 WebAssembly 流程,官方提供的一个计时器的练手项目可以满足你的需求

项目地址 https://yew.rs/docs/zh-CN/getting-started/build-a-sample-app

主要可以看下 lib.rs 这个文件

总结与思考

虽然 webassembly 作为一种新的 web 技术常常被提起,但是因为其工具链的调试困难,包体积过大等等问题还在解决的过程中,同时也表明了 wasm 并不可能在短时间内直接代替 js,他们之间更多的是一种互补合作的关系。但不可否认的是,适合 webassembly 场景的项目会在未来的一段时间内不断的出现,大家可以多多了解一下。

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    Erlo.vip2021-06-25 20:22:16Hello、欢迎使用吐槽小黑屋,这就是个吐槽的地方。
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