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[HarmonyOS] 深入浅出聊聊 Rust WebAssembly(一)

移动开发 移动开发 发布于:2021-06-29 09:03 | 阅读数:281 | 评论:0

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。
DSC0000.png

  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。
DSC0001.png

DSC0002.png

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:
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Document</title>
</head>
<body>
  <script>
    function fibonacci(n) {
      if (n == 0 || n == 1)
        return n;
      return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
    }
    function fibonacciTime() {
      console.time("js")
      fibonacci(40)
      console.timeEnd("js")
    }
    fibonacciTime()
</script>
</body>
</html>
  用 live-server 测试时间,用时 1275 毫秒到 1329 毫秒。
DSC0003.png

  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:
<script type="module">
  main()
  async function main() {
  const wasm = await import('/pkg/wasm.js')
  await wasm.default('/pkg/wasm_bg.wasm')
  console.time("rust")
  console.log(wasm.fib(40))
  console.timeEnd("rust")
  }
  
  function fibonacci(n) {
  if(n==0 || n == 1)
    return n;
  return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2);
  }
  function fibonacciTime(){
  console.time("js")
  fibonacci(40)
  console.timeEnd("js")
  }
  fibonacciTime()
</script>
  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。
DSC0004.png

DSC0005.png

  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。
DSC0006.png

DSC0007.png

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
DSC0008.png

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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