初识WebAssembly

WebAssembly是一种新型的低级字节码格式，它可以在现代的浏览器中运行，同时也支持其它的平台，例如Node.js、Web Worker等。WebAssembly的目标是在Web平台上提供一种高效、安全、可移植的运行时环境，可以被用于执行任意类型的二进制程序，从而扩展Web平台的应用领域。WebAssembly已经成为了Web开发领域的前沿技术之一。

WebAssembly的背景和原理

WebAssembly是一种全新的二进制格式，它是一种低级的字节码，可以在各种平台上运行。WebAssembly的目标是在Web平台上提供一种高效、安全、可移植的运行时环境，可以被用于执行任意类型的二进制程序。WebAssembly的诞生得益于JavaScript性能的瓶颈，JavaScript在执行复杂计算时，由于解释器的限制，往往会存在性能问题。而WebAssembly通过一系列的优化，可以在保证安全的前提下，提供比JavaScript更高效的执行性能。

WebAssembly的工作原理是将高级编程语言（如C、C++、Rust等）编译为WebAssembly字节码，再通过WebAssembly的解释器或者即时编译器，将字节码转换为机器码，最终在浏览器上执行。

WebAssembly 的优点有：

• 高效性：浏览器运行时只需要加载编译成的字节码，以浏览器可以识别的二进制格式传输
• 加载快：由于文件体积小，再加上无需解释运行，WebAssembly 能够更快的加载实例化，减少运行等待时间
• 可移植性：可以将webassembly移植到其他平台。这意味着，如果用编译为webAssembly的语言编写软件，就能够在.NET上运行它。它允许我们重用Web上现有的JavaScript基础结构
• 安全性：可以放hash和签名等，同时在 Wasm 运行时中运行的代码是内存沙盒和功能受限的，这意味着它仅限于执行明确允许执行的操作

WebAssembly与JavaScript的对比

WebAssembly和JavaScript在实现上存在一些差异，以下是它们在一些方面的对比：

• 性能：由于WebAssembly是一种低级字节码，可以直接被机器执行，因此在执行性能上要优于JavaScript。
• 内存管理：WebAssembly使用线性内存模型，所有的内存分配都是在一块连续的内存区域中进行，因此可以更加高效地管理内存。
• 编程语言：JavaScript只支持JavaScript编程语言，而WebAssembly可以支持多种编程语言，例如C、C++、Rust等。
• 生态系统：JavaScript拥有非常庞大的生态系统，支持各种第三方库和框架，而WebAssembly的生态系统尚在发展中，相对比较小。

下图是JavaScript的运行过程和时间

下图是WebAssembly的运行过程和时间

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与JavaScript相比，WebAssembly简化了运行流程，所以提高了效率和时间

WebAssembly的应用场景

WebAssembly的应用场景非常广泛，以下是一些常见的应用场景：

• 游戏：WebAssembly可以用于在浏览器中运行复杂的游戏，实现比较高效的游戏渲染。
• 图形处理：WebAssembly可以用于在浏览器中进行图像处理、视频处理等复杂的图形处理任务。
• 数据分析：WebAssembly可以用于在浏览器中进行大规模数据分析，提高数据分析的性能。
• 应用迁移：WebAssembly可以用于将现有的桌面应用迁移到Web平台上，实现跨平台的应用。
• 库的移植：WebAssembly可以用于将现有的库移植到Web平台上，使得这些库可以在浏览器中运行。

以下是一个简单的WebAssembly应用场景示例，演示如何在浏览器为了更好地说明WebAssembly的应用场景，我会提供一个实际的示例。假设我们想要通过浏览器实现一个图片处理的应用，我们可以使用WebAssembly来实现一些图像处理算法，以提高应用的性能。

以下是一个使用WebAssembly实现图像处理的示例代码：

// 加载WebAssembly模块
fetch('image-processor.wasm')
  .then(response => response.arrayBuffer())
  .then(bytes => WebAssembly.instantiate(bytes))
  .then(results => {
    // 调用WebAssembly模块中的函数
    const { applyFilter } = results.instance.exports;
    const canvas = document.getElementById('canvas');
    const context = canvas.getContext('2d');
    const image = new Image();

    // 加载图片
    image.src = 'example.jpg';
    image.onload = function() {
      canvas.width = image.width;
      canvas.height = image.height;
      context.drawImage(image, 0, 0);

      // 应用滤镜
      applyFilter(canvas.width, canvas.height, context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height).data);

      // 在canvas上显示处理后的图片
      context.putImageData(context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height), 0, 0);
    };
  });

在这个示例中，我们使用了一个名为image-processor.wasm的WebAssembly模块，其中包含了一个名为applyFilter的函数，用于应用图像滤镜。我们通过调用WebAssembly.instantiate函数加载WebAssembly模块，并调用其中的applyFilter函数来实现图像处理。

需要注意的是，这个示例中的WebAssembly模块是使用C++编写的，并且需要将其编译成WebAssembly格式。具体的编译方式可以参考Emscripten官方文档。

总体来说，WebAssembly在图像处理、游戏开发、数据分析等领域都有广泛的应用，可以帮助开发者在浏览器中实现更高效的算法和更复杂的应用。

如何在Web中使用WebAssembly

注意：WebAssembly是不能操作DOM元素的，所以只能和javascript一起使用

1. 使用C++写一个方法

int fib(int n)
{
   if (n <= 1)
      return n;
   return fib(n-1) + fib(n-2);
}

2. 编译为wasm文件 - index.wasm
3. 创建项目-目录

4. 使用index.wasm，创建实例

// index.js
function loadWebAssembly(fileName) {
  return fetch(fileName)
    .then(response => response.arrayBuffer())
    .then(buffer => WebAssembly.compile(buffer))
    .then(module => {return new WebAssembly.Instance(module) });
};   


loadWebAssembly('index.wasm')
  .then(instance => {
  fibc = instance.exports._Z3fibi;  // index.wasm被编译后的方法变量名

    console.log('Call your functions !');
  });

接下来就可以运行项目了

注意：不能直接运行index.html，因为这样就不会加载WASM模块，可以用Visual Studio Code的Live Server或者Xampp拉起本地主机上的项目目录。

WebAssembly的未来发展方向

通过web汇编，我们可以开发接近于原生性能的应用，所以可以实现游戏。图形处理、数据分析等任务。因此有大量编码的程序都有机会需要用到WebAssembly。

WebAssembly已经成为了官方标准，是继HTML、CSS和JavaScript之后的第四种Web语言。WebAssembly正在蓬勃发展中，相信在未来一定会有一席之地。