WASM

WASM，全称为 WebAssembly，它是一种为Web设计的高性能、低级别的二进制指令格式。

您可以把它理解为一个在现代Web浏览器中运行的、接近机器码的“虚拟机”。它的主要目标是让用C、C++、Rust等非JavaScript语言编写的代码，能够以接近原生的速度在Web上运行。

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核心概念解析

1. 它是什么？（本质）

• 一种编译目标： 开发者不用直接编写WASM代码，而是先用C/C++/Rust等系统级语言编写代码，然后将其编译成.wasm格式的二进制文件。
• 一种低级虚拟指令集： 它的指令非常紧凑，更接近机器码，因此文件小，加载和解析速度快。
• 不是一种编程语言： 你不能像写JavaScript或Python那样去“写”WASM，它主要是其他语言的编译输出结果。

2. 设计目标

• 高效： 二进制格式使其具有小巧的体积和接近原生代码的执行速度。
• 安全： 在一个内存安全的沙箱环境中运行，无法直接访问操作系统或宿主机的内存，遵循浏览器的同源策略。
• 开放： 是一种开放的Web标准，由W3C组织维护，所有主流浏览器厂商都参与其中。
• 可移植： 设计为与硬件和平台无关，可以在任何支持WASM的环境中运行（不仅是浏览器，现在也扩展到了服务端）。

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为什么需要WASM？

在WASM出现之前，Web应用的重度计算任务几乎完全由JavaScript承担。但JavaScript在某些领域存在瓶颈：

1. 性能密集型应用：

   • 游戏： 需要处理复杂的图形、物理计算和AI。
   • CAD/3D建模： 例如AutoCAD和Figma现在都在使用WASM。
   • 音视频编辑： 如在线版的Adobe Photoshop。
   • 科学模拟与可视化： 在浏览器中运行复杂的数学模型。

2. 代码复用：

   • 许多核心库和引擎（如游戏引擎Unity、Unreal）是用C++等语言写的。WASM允许开发者将这些现有的、成熟的代码库直接移植到Web上，而无需用JavaScript重写。

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主要特点

• 与JavaScript协作，而非替代： WASM并不是要取代JavaScript。它们被设计为协同工作。JavaScript负责DOM操作、调用Web API等，而WASM则处理那些对性能要求极高的计算任务。你可以从JavaScript中调用WASM模块的函数，反之亦然。
• 启动速度快： 相比于需要先解析再编译的JavaScript，WASM的二进制格式可以被浏览器快速编译和优化。
• 广泛的语言支持： 除了C/C++/Rust，现在也有很多其他语言（如Go, AssemblyScript等）可以编译成WASM。

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一个简单的比喻

想象一下Web浏览器是一个餐厅厨房：

• JavaScript 就像是那位多才多艺、沟通顺畅的主厨。他负责接收顾客订单（用户交互），指挥其他厨师（调用API），并最终把菜装盘上桌（操作DOM）。他非常灵活，但处理大量重复性切菜工作时可能不是最快的。
• WASM 则像是一台高性能的自动切菜机。它被主厨请来专门负责最耗时、最需要力气的切菜任务（高性能计算）。它只做这一件事，但做得极快极好。主厨（JavaScript）把蔬菜（数据）交给切菜机（WASM），切菜机处理完后，再把切好的菜（结果）交还给主厨进行下一步操作。

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应用场景举例

1. Figma： 著名的在线UI设计工具，其核心图形渲染引擎就是用C++编写并编译为WASM运行的，保证了流畅的编辑体验。
2. Google Earth： 在浏览器中实现了复杂3D地球的流畅渲染。
3. Unity/Unreal Engine游戏： 可以将用这些引擎开发的游戏直接发布到Web平台。
4. 服务器端计算： 随着WASI等系统接口标准的出现，WASM也开始在云原生、边缘计算等非浏览器环境中大放异彩，因为它具有轻量、安全和跨平台的特性。

总结

WASM（WebAssembly）是一项突破性的Web技术，它通过为C++、Rust等语言提供一个高性能的Web编译目标，极大地扩展了Web应用的能力边界，使得在浏览器中运行以前只能在桌面端才能实现的复杂、高性能应用成为可能。它是Web平台功能的一个强大补充，与JavaScript相辅相成。