第 1 章：WebAssembly 概述

1.1 WebAssembly 是什么？

WebAssembly（简称 WASM）是一种高效的二进制指令格式，旨在使 Web 应用能够以接近原生速度执行代码。它是一种跨平台的字节码格式，可以在浏览器中运行，并且设计用于与 JavaScript 紧密协作。WASM 使开发者能够使用 C、C++、Rust 等语言编写代码，并将其编译为高效的二进制格式，提升 Web 应用的性能。

WebAssembly 并不是一种新的编程语言，而是一种新的运行时环境，支持从多种高级编程语言编译的代码。浏览器加载 WebAssembly 文件时，执行效率远高于传统 JavaScript 的解释和执行，特别是在需要进行大量计算的应用场景中。

1.2 为什么需要 WebAssembly？

WebAssembly 的出现解决了传统 JavaScript 的性能瓶颈问题。尽管 JavaScript 在 Web 开发中占据了主导地位，但它的性能在计算密集型任务（如图像处理、视频编辑、科学计算等）中常常无法满足需求。WebAssembly 提供了以下几个关键优势：

• 高性能：WebAssembly 是二进制格式，能够在浏览器中快速加载和执行，提供接近原生速度的性能。
• 语言支持：WebAssembly 支持多种编程语言，包括 C、C++、Rust 等，这使得开发者可以使用自己熟悉的语言来编写高性能的代码。
• 跨平台：WASM 可以在所有现代浏览器中运行，不依赖特定平台或操作系统。

这些特性使得 WebAssembly 成为解决 JavaScript 性能瓶颈的理想选择，特别是在开发需要大量计算的应用时。

1.3 WASM 的使用场景

WebAssembly 的高性能特性使其适用于多个计算密集型的应用场景。常见的使用场景包括：

• 游戏开发：WebAssembly 为 Web 游戏提供了比 JavaScript 更高的执行效率，支持更流畅的用户体验和更复杂的游戏逻辑。
• 图像和视频处理：WASM 可以加速图像处理和视频编码等任务，尤其是在浏览器中直接执行时，能够大大提高响应速度。
• 科学计算：WebAssembly 支持高效的数值计算，适合用于在 Web 上进行科学仿真和数据分析。
• 加密和区块链：WASM 也被广泛应用于加密计算、区块链等领域，其中对性能要求极高。

此外，WebAssembly 还可用于 WebAssembly System Interface（WASI），使得 WebAssembly 可以在服务器端运行。

1.4 WASM 与 JavaScript 的关系

WebAssembly 与 JavaScript 紧密结合，但各自有不同的职责：

• WebAssembly：专注于高性能计算任务，适用于对执行效率有较高要求的应用。它通过二进制格式将代码预编译并直接执行，避免了 JavaScript 的解释过程，提供接近原生的执行速度。
• JavaScript：负责 Web 页面上的交互逻辑和 DOM 操作。虽然 JavaScript 在某些任务上性能不足，但它在 Web 应用的灵活性和生态系统方面拥有优势。

在实际应用中，WebAssembly 和 JavaScript 可以协同工作。JavaScript 用于处理应用的界面和交互逻辑，而 WebAssembly 则用于处理计算密集型的任务。这种协作模式可以充分发挥两者的优势，提高应用的性能和响应速度。