当前位置: 首页 > news >正文

JavaScript系列(80)--WebAssembly 基础入门

WebAssembly 基础入门 🚀

WebAssembly(简称Wasm)是一种低级的类汇编语言,它具有紧凑的二进制格式,能够以接近原生的性能在现代Web浏览器中运行。让我们深入了解这项革命性的技术。

WebAssembly 概述 🌟

💡 小知识:WebAssembly 是一种低级的、二进制的指令格式,专为堆栈式虚拟机设计。它被设计为C/C++等高级语言的编译目标,使得这些语言编写的程序能够在Web平台上以接近原生的速度运行。

基础概念与工具链 🛠️

// 1. 加载和实例化WebAssembly模块
async function loadWasmModule() {try {// 加载.wasm文件const response = await fetch('module.wasm');const bytes = await response.arrayBuffer();// 实例化模块const { instance } = await WebAssembly.instantiate(bytes);return instance.exports;} catch (error) {console.error('Failed to load WASM module:', error);throw error;}
}// 2. 使用工具链编译C++代码
/* example.cpp
#include <emscripten/bind.h>int fibonacci(int n) {if (n <= 1) return n;return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}EMSCRIPTEN_BINDINGS(module) {emscripten::function("fibonacci", &fibonacci);
}
*/// 编译命令
// emcc example.cpp -o example.js -s WASM=1 -s EXPORTED_FUNCTIONS='["_fibonacci"]'// 3. 内存管理工具
class WasmMemoryManager {constructor(initialPages = 1) {this.memory = new WebAssembly.Memory({initial: initialPages,maximum: 100});this.buffer = new Uint8Array(this.memory.buffer);}allocate(size) {// 简单的内存分配const ptr = this.currentPtr;this.currentPtr += size;return ptr;}free(ptr) {// 内存释放(简化版)// 实际应用中需要更复杂的内存管理}writeString(str) {const bytes = new TextEncoder().encode(str);const ptr = this.allocate(bytes.length + 1);this.buffer.set(bytes, ptr);this.buffer[ptr + bytes.length] = 0; // null terminatorreturn ptr;}readString(ptr) {let end = ptr;while (this.buffer[end] !== 0) end++;return new TextDecoder().decode(this.buffer.slice(ptr, end));}
}

性能优化技术 ⚡

// 1. SIMD操作
/* C++代码示例
#include <emscripten/bind.h>
#include <emmintrin.h>void vectorAdd(float* a, float* b, float* result, int size) {for (int i = 0; i < size; i += 4) {__m128 va = _mm_load_ps(&a[i]);__m128 vb = _mm_load_ps(&b[i]);__m128 vr = _mm_add_ps(va, vb);_mm_store_ps(&result[i], vr);}
}
*/// 2. 内存对齐
class AlignedMemory {constructor() {this.memory = new WebAssembly.Memory({initial: 1,maximum: 10,shared: true});}allocateAligned(size, alignment = 16) {const ptr = (this.currentPtr + alignment - 1) & ~(alignment - 1);this.currentPtr = ptr + size;return ptr;}
}// 3. 并行计算
class ParallelComputation {constructor(wasmModule) {this.module = wasmModule;this.workers = [];}async initializeWorkers(count) {for (let i = 0; i < count; i++) {const worker = new Worker('wasm-worker.js');await this.initializeWorker(worker);this.workers.push(worker);}}async initializeWorker(worker) {const memory = new WebAssembly.Memory({initial: 1,maximum: 10,shared: true});worker.postMessage({type: 'init',memory,module: this.module});}computeParallel(data) {const chunkSize = Math.ceil(data.length / this.workers.length);return Promise.all(this.workers.map((worker, index) => {const start = index * chunkSize;const end = Math.min(start + chunkSize, data.length);return new Promise(resolve => {worker.onmessage = e => resolve(e.data);worker.postMessage({type: 'compute',data: data.slice(start, end)});});}));}
}

JavaScript集成 🔗

// 1. 函数导出与调用
class WasmModule {constructor() {this.exports = null;}async initialize() {const response = await fetch('module.wasm');const bytes = await response.arrayBuffer();const importObject = {env: {memory: new WebAssembly.Memory({ initial: 10 }),log: console.log,performance_now: performance.now.bind(performance)}};const { instance } = await WebAssembly.instantiate(bytes, importObject);this.exports = instance.exports;}callFunction(name, ...args) {if (!this.exports) {throw new Error('Module not initialized');}if (typeof this.exports[name] !== 'function') {throw new Error(`Function ${name} not found`);}return this.exports[name](...args);}
}// 2. 数据传输
class WasmDataTransfer {constructor(module) {this.module = module;this.memory = module.exports.memory;}writeArray(array) {const ptr = this.module.exports.allocate(array.length * 4);const view = new Float32Array(this.memory.buffer, ptr, array.length);view.set(array);return ptr;}readArray(ptr, length) {return new Float32Array(this.memory.buffer,ptr,length);}writeStruct(data) {// 假设结构体定义:struct Point { float x; float y; }const ptr = this.module.exports.allocate(8);const view = new DataView(this.memory.buffer, ptr);view.setFloat32(0, data.x, true);view.setFloat32(4, data.y, true);return ptr;}readStruct(ptr) {const view = new DataView(this.memory.buffer, ptr);return {x: view.getFloat32(0, true),y: view.getFloat32(4, true)};}
}// 3. 异步操作
class AsyncWasmOperations {constructor(module) {this.module = module;}async processLargeData(data) {const chunkSize = 1024 * 1024; // 1MBconst results = [];for (let i = 0; i < data.length; i += chunkSize) {const chunk = data.slice(i, i + chunkSize);// 让出主线程if (i % (chunkSize * 10) === 0) {await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 0));}const ptr = this.writeData(chunk);const result = this.module.exports.processChunk(ptr, chunk.length);results.push(result);}return results;}
}

实战应用示例 💼

// 1. 图像处理应用
class WasmImageProcessor {constructor() {this.module = null;this.initialize();}async initialize() {const module = await loadWasmModule('image_processor.wasm');this.module = module;}async processImage(imageData) {const { width, height, data } = imageData;// 分配内存const inputPtr = this.module.exports.allocate(data.length);const outputPtr = this.module.exports.allocate(data.length);// 复制数据new Uint8ClampedArray(this.module.exports.memory.buffer).set(data, inputPtr);// 处理图像this.module.exports.processImage(inputPtr,outputPtr,width,height);// 读取结果const result = new Uint8ClampedArray(this.module.exports.memory.buffer,outputPtr,data.length);return new ImageData(result, width, height);}
}// 2. 3D渲染引擎
class Wasm3DEngine {constructor() {this.module = null;this.memory = null;this.vertexBuffer = null;}async initialize() {const module = await loadWasmModule('3d_engine.wasm');this.module = module;this.memory = module.exports.memory;// 初始化顶点缓冲区this.vertexBuffer = new Float32Array(this.memory.buffer,module.exports.getVertexBufferPtr(),module.exports.getVertexBufferSize());}render(scene) {// 更新场景数据this.updateSceneData(scene);// 执行渲染this.module.exports.render();// 获取渲染结果return this.getFramebuffer();}
}// 3. 物理引擎
class WasmPhysicsEngine {constructor() {this.module = null;this.bodies = new Map();}async initialize() {const module = await loadWasmModule('physics.wasm');this.module = module;// 初始化物理世界this.module.exports.initWorld(9.81); // 重力加速度}addBody(body) {const ptr = this.module.exports.createBody(body.mass,body.position.x,body.position.y,body.position.z);this.bodies.set(body.id, ptr);}step(deltaTime) {this.module.exports.stepSimulation(deltaTime);// 更新所有物体的位置for (const [id, ptr] of this.bodies) {const pos = this.getBodyPosition(ptr);this.updateBodyPosition(id, pos);}}
}

调试与性能分析 🔍

// 1. 调试工具
class WasmDebugger {constructor(module) {this.module = module;this.breakpoints = new Set();}addBreakpoint(location) {this.breakpoints.add(location);}async startDebugging() {const debug = await WebAssembly.debug(this.module);debug.onBreakpoint = location => {console.log(`Breakpoint hit at ${location}`);this.inspectState();};}inspectMemory(ptr, size) {const view = new DataView(this.module.exports.memory.buffer, ptr, size);console.log('Memory at', ptr, ':', view);}
}// 2. 性能分析器
class WasmProfiler {constructor() {this.measurements = new Map();}startMeasure(name) {const start = performance.now();this.measurements.set(name, { start });}endMeasure(name) {const measurement = this.measurements.get(name);if (measurement) {measurement.end = performance.now();measurement.duration = measurement.end - measurement.start;}}getReport() {const report = {};for (const [name, data] of this.measurements) {report[name] = {duration: data.duration,timestamp: data.start};}return report;}
}// 3. 内存分析器
class WasmMemoryProfiler {constructor(module) {this.module = module;this.allocations = new Map();}trackAllocation(ptr, size) {this.allocations.set(ptr, {size,stack: new Error().stack});}trackDeallocation(ptr) {this.allocations.delete(ptr);}getMemoryUsage() {let total = 0;for (const { size } of this.allocations.values()) {total += size;}return total;}findMemoryLeaks() {return Array.from(this.allocations.entries()).filter(([_, data]) => {const age = performance.now() - data.timestamp;return age > 30000; // 30秒以上的分配});}
}

安全考虑 🔒

// 1. 内存隔离
class WasmSandbox {constructor() {this.memory = new WebAssembly.Memory({initial: 1,maximum: 10});this.importObject = {env: {memory: this.memory,// 安全的系统调用console_log: this.safeConsoleLog.bind(this)}};}safeConsoleLog(...args) {// 验证和清理参数const sanitizedArgs = args.map(arg => this.sanitizeValue(arg));console.log(...sanitizedArgs);}sanitizeValue(value) {// 实现值清理逻辑return String(value).replace(/[<>]/g, '');}
}// 2. 资源限制
class WasmResourceLimiter {constructor() {this.memoryLimit = 100 * 1024 * 1024; // 100MBthis.timeLimit = 5000; // 5秒}async executeWithLimits(wasmModule, functionName, ...args) {return new Promise((resolve, reject) => {const timeout = setTimeout(() => {reject(new Error('Execution time limit exceeded'));}, this.timeLimit);try {const result = wasmModule.exports[functionName](...args);clearTimeout(timeout);if (this.checkMemoryUsage(wasmModule)) {resolve(result);} else {reject(new Error('Memory limit exceeded'));}} catch (error) {clearTimeout(timeout);reject(error);}});}checkMemoryUsage(wasmModule) {const usage = wasmModule.exports.memory.buffer.byteLength;return usage <= this.memoryLimit;}
}// 3. 输入验证
class WasmInputValidator {static validateNumber(value) {if (typeof value !== 'number' || !isFinite(value)) {throw new Error('Invalid number input');}return value;}static validateArray(array, maxLength = 1000000) {if (!Array.isArray(array) || array.length > maxLength) {throw new Error('Invalid array input');}return array;}static validateString(str, maxLength = 1000) {if (typeof str !== 'string' || str.length > maxLength) {throw new Error('Invalid string input');}return str;}
}

结语 📝

WebAssembly为Web平台带来了接近原生的性能和更多的可能性。我们学习了:

  1. WebAssembly的基本概念和工具链
  2. 性能优化技术
  3. 与JavaScript的集成方式
  4. 实战应用场景
  5. 调试和性能分析
  6. 安全性考虑

💡 学习建议:

  1. 从简单的C/C++程序开始尝试编译到WebAssembly
  2. 理解内存模型和数据传输方式
  3. 注意性能优化和安全限制
  4. 合理处理JavaScript和WebAssembly的交互
  5. 使用适当的调试和分析工具

如果你觉得这篇文章有帮助,欢迎点赞收藏,也期待在评论区看到你的想法和建议!👇

终身学习,共同成长。

咱们下一期见

💻

相关文章:

JavaScript系列(80)--WebAssembly 基础入门

WebAssembly 基础入门 &#x1f680; WebAssembly&#xff08;简称Wasm&#xff09;是一种低级的类汇编语言&#xff0c;它具有紧凑的二进制格式&#xff0c;能够以接近原生的性能在现代Web浏览器中运行。让我们深入了解这项革命性的技术。 WebAssembly 概述 &#x1f31f; &…...

蓝桥杯刷题2.21|笔记

参考的是蓝桥云课十四天的那个题单&#xff0c;不知道我发这个有没有问题&#xff0c;如果有问题找我我立马删文。&#xff08;参考蓝桥云课里边的题单&#xff0c;跟着大佬走&#xff0c;应该是没错滴&#xff0c;加油加油&#xff09; 一、握手问题 #include <iostream&g…...

053 性能压测 单机锁 setnx

文章目录 性能压测-压力测试索引thymeleafnginx减少数据库查询&#xff08;代码有bug&#xff09;缓存 安全单机锁&#xff08;防止缓存击穿&#xff09;setnx pom.xml 性能压测-压力测试 1 响应时间&#xff08;Response Time: RT&#xff09;&#xff1a;响应时间指用户从客…...

【天线】IFA天线知识点摘抄

MIFA天线的尺寸与性能关系 1&#xff0c;辐射效率 天线越小&#xff0c;辐射效率越低。唯一好处是减少PCB占用空间 2&#xff0c;带宽 一般MIFA天线在2.4G频段内的带宽&#xff1a;S11≤-10dB的范围为2.44GHz230MHz。较小的尺寸可能会限制带宽 3&#xff0c;增益 MIFA天线的…...

Mysql视图有什么作用?你是否使用过视图?

MySQL视图&#xff08;View&#xff09;是一种虚拟表&#xff0c;其内容由查询定义。视图并不实际存储数据&#xff0c;而是基于一个或多个表的查询结果生成。以下是关于MySQL视图的详细说明&#xff1a; 1. 视图的定义 概念&#xff1a;视图是一个虚拟表&#xff0c;其内容由…...

【vue项目如何利用event-stream实现文字流式输出效果】

引言 在现代 Web 应用中&#xff0c;实时数据展示是一个常见需求&#xff0c;例如聊天消息逐字显示、日志实时推送、股票行情更新等。传统的轮询或一次性数据加载方式无法满足这类场景的流畅体验&#xff0c;而 流式传输&#xff08;Streaming&#xff09; 技术则能实现数据的…...

微信问题总结(onpageshow ,popstate事件)

此坑描述 订单详情某按钮点击&#xff0c;通过window.location.href跳转到&#xff08;外部&#xff09;第三方链接后&#xff0c;回退后&#xff0c;在ios中生命周期和路由导航钩子都失效了&#xff0c;无法触发。 在安卓中无视此坑&#xff0c; 回退没有问题 解决 原因&am…...

【Gin-Web】Bluebell社区项目梳理3:社区相关接口开发

本文目录 一、接口详情1. 获取分类社区列表接口2. 根据id查询社区 二、值类型与引用类型 一、接口详情 跟社区有关的接口详情如下。 1. 获取分类社区列表接口 首先是Controller层&#xff0c;然后跳转到Logic层业务逻辑的开发。 这是Logic层&#xff0c;再做一次跳转&#…...

Unity 聊天气泡根据文本内容适配

第一步 拼接UI 1、对气泡图进行九宫图切割 2、设置底图pivot位置和对齐方式 pivot位置&#xff1a;&#xff08;0&#xff0c;1&#xff09; 对齐方式&#xff1a;左上对齐 3、设置文本pivot位置和对齐方式&#xff0c;并挂上布局组件 pivot设置和对齐方式和底图一样&#…...

对学习编程语言的一些理解

目录 一、代码运行的过程 二、跨平台的实现 1&#xff09;C/C 2&#xff09;C# 3&#xff09;Java 三、总结 一、代码运行的过程 开发程序无论使用何种编程语言&#xff0c;至少都需要经历编码、编译、连接和运行这么4个过程&#xff0c;C语言是这样&#xff0c;Java语言…...

MySQL MHA 部署全攻略:从零搭建高可用数据库架构

文章目录 1.MHA介绍2.MHA组件介绍3.集群规划4.服务器初始化5.MySQL集群部署5.1 安装MySQL集群5.2 配置一主两从5.3 测试MySQL主从5.4 赋予MHA用户连接权限 6.安装MHA环境6.1 安装MHA Node6.2 安装MHA Manager 7.配置MHA环境8.MySQL MHA高可用集群测试8.1 通过VIP连接MySQL8.2模…...

windows怎样查看系统信息(处理器等)

首先打开命令行工具 win R 输入 cmd&#xff0c; 输入 msinfo32 &#xff0c;然后回车 这个页面就可以看到 电脑的锐龙版就是 AMD 芯片 酷睿版就是 intel 芯片...

007 HBuilderX提示IDE service port disabled. To use CLI Call, open IDE

描述 微信小程序 工具的服务端口已关闭 解决方案 在HBuider的菜单“运行”选择“运行到小程序模拟器-微信开发者工具”时&#xff0c;步骤如图&#xff1a; 提示&#xff1a;IDE service port disabled. To use CLI Call, open IDE -> Settings -> Security Settings,…...

计算机网络之TCP的可靠传输

上一篇内容可能比较多&#xff0c;显得比较杂乱&#xff0c;这一篇简单总结一下TCP是靠什么实现可靠传输的吧。 校验和 TCP是端到端的传输&#xff0c;由发送方计算校验和&#xff0c;接收方进行验证&#xff0c;目的是为了验证TCP首部和数据在发送过程中没有任何改动&#x…...

Python爬虫系列教程之第十四篇:爬虫项目部署、调度与监控系统

大家好&#xff0c;欢迎继续关注本系列爬虫教程&#xff01; 在前面的文章中&#xff0c;我们已经详细讲解了如何构建爬虫、如何处理反爬、如何实现分布式爬虫以及如何使用 Scrapy 框架开发高效的爬虫项目。随着项目规模的不断扩大&#xff0c;如何将爬虫项目稳定部署到生产环境…...

线程与进程的深入解析及 Linux 线程编程

在操作系统中&#xff0c;进程和线程是进行并发执行的两种基本单位。理解它们的区别和各自的特点&#xff0c;能够帮助开发者更好地进行多任务编程&#xff0c;提高程序的并发性能。本文将探讨进程和线程的基础概念&#xff0c;及其在 Linux 系统中的实现方式&#xff0c;并介绍…...

在ubuntu上用Python的openpyxl模块操作Excel的案例

文章目录 安装模块读取Excel数据库取数匹配数据和更新Excel数据 在Ubuntu系统的环境下基本职能借助Python的openpyxl模块实现对Excel数据的操作。 安装模块 本次需要用到的模块需要提前安装(如果没有的话) pip3 install openpyxl pip3 install pymysql在操作前&#xff0c;需…...

【OS安装与使用】part6-ubuntu 22.04+CUDA 12.4运行MARL算法(多智能体强化学习)

文章目录 一、待解决问题1.1 问题描述1.2 解决方法 二、方法详述2.1 必要说明2.2 应用步骤2.2.1 下载源码并安装2.2.2 安装缺失的依赖项2.2.3 训练执行MAPPO算法实例 三、疑问四、总结 一、待解决问题 1.1 问题描述 已配置好基础的运行环境&#xff0c;尝试运行MARL算法。 1…...

【Python爬虫(35)】解锁Python多进程爬虫:高效数据抓取秘籍

【Python爬虫】专栏简介&#xff1a;本专栏是 Python 爬虫领域的集大成之作&#xff0c;共 100 章节。从 Python 基础语法、爬虫入门知识讲起&#xff0c;深入探讨反爬虫、多线程、分布式等进阶技术。以大量实例为支撑&#xff0c;覆盖网页、图片、音频等各类数据爬取&#xff…...

HarmonyOS 开发套件 介绍 ——上篇

HarmonyOS 开发套件 介绍 ——上篇 在当今科技飞速发展的时代&#xff0c;操作系统作为智能设备的核心&#xff0c;其重要性不言而喻。而HarmonyOS&#xff0c;作为华为推出的全新操作系统&#xff0c;正以其独特的魅力和强大的功能&#xff0c;吸引着越来越多的开发者和用户的…...

2.Vue编写一个app

1.src中重要的组成 1.1main.ts // 引入createApp用于创建应用 import { createApp } from "vue"; // 引用App根组件 import App from ./App.vue;createApp(App).mount(#app)1.2 App.vue 其中要写三种标签 <template> <!--html--> </template>…...

页面渲染流程与性能优化

页面渲染流程与性能优化详解&#xff08;完整版&#xff09; 一、现代浏览器渲染流程&#xff08;详细说明&#xff09; 1. 构建DOM树 浏览器接收到HTML文档后&#xff0c;会逐步解析并构建DOM&#xff08;Document Object Model&#xff09;树。具体过程如下&#xff1a; (…...

css的定位(position)详解:相对定位 绝对定位 固定定位

在 CSS 中&#xff0c;元素的定位通过 position 属性控制&#xff0c;共有 5 种定位模式&#xff1a;static&#xff08;静态定位&#xff09;、relative&#xff08;相对定位&#xff09;、absolute&#xff08;绝对定位&#xff09;、fixed&#xff08;固定定位&#xff09;和…...

Caliper 配置文件解析:config.yaml

Caliper 是一个区块链性能基准测试工具,用于评估不同区块链平台的性能。下面我将详细解释你提供的 fisco-bcos.json 文件结构,并说明它与 config.yaml 文件的关系。 fisco-bcos.json 文件解析 这个文件是针对 FISCO-BCOS 区块链网络的 Caliper 配置文件,主要包含以下几个部…...

Web 架构之 CDN 加速原理与落地实践

文章目录 一、思维导图二、正文内容&#xff08;一&#xff09;CDN 基础概念1. 定义2. 组成部分 &#xff08;二&#xff09;CDN 加速原理1. 请求路由2. 内容缓存3. 内容更新 &#xff08;三&#xff09;CDN 落地实践1. 选择 CDN 服务商2. 配置 CDN3. 集成到 Web 架构 &#xf…...

【数据分析】R版IntelliGenes用于生物标志物发现的可解释机器学习

禁止商业或二改转载&#xff0c;仅供自学使用&#xff0c;侵权必究&#xff0c;如需截取部分内容请后台联系作者! 文章目录 介绍流程步骤1. 输入数据2. 特征选择3. 模型训练4. I-Genes 评分计算5. 输出结果 IntelliGenesR 安装包1. 特征选择2. 模型训练和评估3. I-Genes 评分计…...

Netty从入门到进阶(二)

二、Netty入门 1. 概述 1.1 Netty是什么 Netty is an asynchronous event-driven network application framework for rapid development of maintainable high performance protocol servers & clients. Netty是一个异步的、基于事件驱动的网络应用框架&#xff0c;用于…...

从面试角度回答Android中ContentProvider启动原理

Android中ContentProvider原理的面试角度解析&#xff0c;分为​​已启动​​和​​未启动​​两种场景&#xff1a; 一、ContentProvider已启动的情况 1. ​​核心流程​​ ​​触发条件​​&#xff1a;当其他组件&#xff08;如Activity、Service&#xff09;通过ContentR…...

elementUI点击浏览table所选行数据查看文档

项目场景&#xff1a; table按照要求特定的数据变成按钮可以点击 解决方案&#xff1a; <el-table-columnprop"mlname"label"名称"align"center"width"180"><template slot-scope"scope"><el-buttonv-if&qu…...

十九、【用户管理与权限 - 篇一】后端基础:用户列表与角色模型的初步构建

【用户管理与权限 - 篇一】后端基础:用户列表与角色模型的初步构建 前言准备工作第一部分:回顾 Django 内置的 `User` 模型第二部分:设计并创建 `Role` 和 `UserProfile` 模型第三部分:创建 Serializers第四部分:创建 ViewSets第五部分:注册 API 路由第六部分:后端初步测…...