Go语言对前端领域的入侵WebAssembly运行原理

2022-07-20 14:06:49
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引言WebAssembly 运行原理Go WebAssembly 运行原理Go WebAssembly 初体验第一步第二步第三步第四步第五步Javascript 真的需要担心 Go WebAssembly 的威胁么?

引言

从>

WebAssembly>

WebAssembly 这个名字翻译过来就是 「Web 汇编」,也就是 Web 端的汇编语言。它是一段二进制字节码程序,Javascript 可以将这段二进制程序编译成模块,然后再实例化这个模块就可以调用字节码逻辑了。WebAssembly 代码运行的速度很快,比 Javascript 要快很多,Javascript 可以通过 WebAssembly 技术将关键性耗费性能的逻辑交给 WebAssembly 来做就可以明显提升浏览器端的性能。

对比显示,使用 WebAssembly 运行斐波那契数列相比使用原生 Javascript 来实现,运行效率上能带来 3.5 倍的提升。

WebAssembly 是一项比较新的技术,只有比较现代的浏览器才支持 WebAssembly,例如 Chrome、FireFox浏览器。

Go>

Go 编译器可以将代码编译成 WebAssembly 二进制字节码,被浏览器以静态资源的形式加载进来后转换成 Javascript 模块。有了这个模块,浏览器可以直接操纵 Go 语言生成的二进制字节码逻辑。同时在 Go 语言编写的代码中可以直接读写浏览器里面 Javascript 运行时对象,这样就完成了 Javascript 和 Go 代码的双向交互。

Go 语言直到 1.11 版本之后才开启了对 WebAssembly 的支持。如需体验,必须升级。

Go>

下面我们就开始体验一下 Chrome 浏览器与 Go 代码是如何交互的。我们要实现一个功能,在浏览器的输入框里输入一个正整数,然后调用 Go 代码的斐波那契数列,再将结果再呈现在页面上。涉及到 4 个文件,分别是 fib.go、main.go、index.html、wasm_exec.js。

第一步

使用>

// fib.go
package main
import "syscall/js"
func main() {
	f_fib := func(params []js.Value) {
		var n = params[0].Int() // 输入参数
		var callback = params[1] // 回调参数
		var result = fib(n)
		// 调用回调函数,传入计算结果
		callback.Invoke(result)
	}
	// 注册全局函数
	js.Global().Set("fib", js.NewCallback(f_fib))
	// 保持 main 函数持续运行
        select {}
}
// 计算斐波那契数
func fib(n int) int {
        if n <= 0 {
          return 0
        }
	var result = make([]int, n+1)
	result[0] = 0
	result[1] = 1
	if n <= 1 {
		return result[n]
	}
	for i:=2;i<=n;i++ {
		result[i] = result[i-2] + result[i-1]
	}
	return result[n]
}

Go 语言注册到 Javascript 引擎的函数在执行时是异步的,所以这个函数没有返回值,在完成计算后需要通过调用「传进来的回调函数」将结果传递到 Javascript 引擎。注意 main 函数要保持运行状态不要退出,不然注册进去的 fib 函数体就销毁了。

第二步

下面将>

$ GOARCH=wasm GOOS=js go build -o fib.wasm fib.go

执行完成后可以看到目录下多了一个 fib.wasm,这个就是字节码文件。它的大小是 1.3M,作为静态文件传递到浏览器似乎有点大,不过静态文件服务器一般有 gzip 压缩,压缩后的大小只有几百K,这差不多也可以接受了。

第三步

编写网页文件>

<html>
<head>
	<meta charset="utf-8">
	<title>Go wasm</title>
</head>
<style>
body {
	text-align: center
}
input {
	height: 50px;
	font-size: 20px;
}
#result {
	margin-left: 20px;
}
</style>
<body>
	<script src="wasm_exec.js"></script>
	<script>
	// 容纳 WebAssembly 模块的容器
 	var go = new Go();
	// 下载 WebAssembly 模块并执行模块
        // 也就是运行 Go 代码里面的 main 函数
        // 这样 fib 函数就注册进了 Javascript 全局环境
        WebAssembly.instantiateStreaming(fetch("fib.wasm"), go.importObject).then((result) => {
		go.run(result.instance);
	});
	function callFib() {
		let paramInput = document.getElementById("param")
		let n = parseInt(paramInput.value || "0")
		// 传入输入参数和回调函数
                // 回调函数负责呈现结果
                fib(n, function(result) {
        	    var resultDom = document.getElementById("result")
        	    resultDom.value = result
        	})
	}
	</script>
	// 输入发生变化时,调用 WebAssembly 的 fib 函数
        <input type="number" id="param" oninput="callFib()"/>
	<input type="text" id="result" />
</body>
</html>

注意代码中引入了一个特殊的 js 文件 wasm_exec.js,这个文件可以从 Go 安装目录的 misc 子目录里找到,将它直接拷贝过来。它实现了和 WebAssembly 模块交互的功能。

第四步

运行静态文件服务器,这里不能使用普通的静态文件服务器,因为浏览器要求请求到的>

package main
import (
	"log"
	"net/http"
)
func main() {
	mux := http.NewServeMux()
	mux.Handle("/", http.FileServer(http.Dir(".")))
	log.Fatal(http.ListenAndServe(":8000", mux))
}

使用下面的命令运行它

$ go run main.go

第五步

打开浏览器,访问>

Javascript>

其实根本不用担心,WebAssembly 的目的是替换前端运行比较耗时的逻辑,不是用来替换前端框架的,它也替换不了。虽然开源社区冒出了一个 github.com/elliotforbe… 的 Go WebAssembly 框架,可以让你使用 Go 语言编写前端应用程序。但是我仔细看了一下它的的源码,发现它原来只是一个玩具 ^_^,实现上没几行代码,离真实的应用程序差距太远。

如果 Go WebAssembly 对 javascript 是个威胁,那么威胁 javascript 的可不止 Go 语言了,能够将代码编译成 WebAssembly 字节码的语言多达几十种。

希望将当前 javascript 项目的部分代码替换成 Go 语言,成本也是显而易见的。技术栈的切换成本,字节码的加载成本,框架项目持续集成的成本都是需要考虑的点。除非能获得巨大的性能提升,否则使用纯粹的 javascript 来完成项目依然是最佳选择。

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