go 基础 WebAssembly

作者: zidea | 来源:发表于2019-04-27 19:24 被阅读24次

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Web开发中为什么需要 WebAssembly ，以及在实际开发中如何使用 WebAssembly？带着这些问题开始今天分享。

question-mark1.jpg

在进入正题前我们简单地回顾一下 web 发展的历史

第一个web 网页在 1991 当时只是提供一些可以跳转的静态页
随着 10 天就设计出来的 javascript 的出现，出现 web 应用 gmail
随后就是 javascript 库盛行的时代

使用 jquery 操作 dom 的轻便灵巧，几乎让我们忘记了 javascript 原生是如何操作 DOM
angularjs 带来第一个真正意义上的 SPA 的框架
three.js 让用户在 web 端可以体验到 3D 效果

然后就是现代 web 时代V8、WegGL、Html5、serviceworks
有了这些才让 google docs trello 和 mirosoft365 这些原来的桌面应用成为了 web 端的应用。

不过这些还不够，没有用根本上解决在浏览器端对图形处理以及渲染还有大型计算的天生不足的问题。

那么首先看一看什么是WebAssembly呢

用于 web 的全新的底层的字节码
字节码是可以由其他语言（相对于 javascript 来说的其他语言）编译得来
可以提供 web 的性能

现在不仅是理论上，会给大家分享一些 webassembly 的实现，并且会展望一些未来
首先我们来看一看 WebAssembly 究竟给我们带来了什么，以及选择 WebAssembly 的理由。来回答第一个问题

当然首先选择了 WebAssembly 的目的就是为了提高 web 的性能，运行在浏览器端字节码会更快这点毋庸置疑。所以 WebAssembly 所能够提供的性能是无法通过 javascript 能够实现的。虽然 javascript 的引擎已经尽可能地提高了 javascript 的性能。但是 WebAssembly 在大型计算、图形处理上还是有距离的。
还有就是 WebAssembly 的友好性，可以将其他类似 c++ 的语言编译为 WebAssembly 来使用，也可以使用开源的第三方。我们知道 c++ 可以 Android 和 ios 平台编写，同样也支持 Web 端
给我们编写 Web 应用除了 javascript 以外提供更多语言的选择（c++ go rust 这是我知道的可能更多）以后 WebAssembly 还将会支持 kotlin 和 .Net

1523691204_go-webassembly.png

现在我们这里用 go 语言来给大家演示我们如何使用 WebAssembly 来回答第二个问题。
今天我带大家用 go 语言来实现一个 hello world 的 demo。go 语言对于 web 开发者总是那么友好。

600_468861629.jpeg.png

准备工作

需要做一些准备工作安装 gopherjs ，gopherjs 可以将 go 编译为 javascript 后就可以运行在浏览器上。

go get -u github.com/gopherjs/gopherjs

我这里使用 gopm 这个工具下载安装gopherjs。

gopm get -v -g  github.com/gopherjs/gopherjs

搭建项目

cp $(go env GOROOT)/misc/wasm/wasm_exec.{html,js} .

通过上面的命令可以初始化以下两个文件为：

wasm_exec.js
wasm_exec.html

WebAssembly.instantiateStreaming(fetch("test.wasm"), go.importObject)

在wasm_exec.html文件中，我们看到调用assembly文件代，所以我们需要将 main.go 文件编译为test.wasm文件，这样在 js 中才可以访问到 WebAssembly 所提供的方法。
下面为完整的 wasm_exec.html，可以将 html 名修改为 index.html 便于访问。

<!doctype html>
<!--
Copyright 2018 The Go Authors. All rights reserved.
Use of this source code is governed by a BSD-style
license that can be found in the LICENSE file.
-->
<html>

<head>
    <meta charset="utf-8">
    <title>Go wasm</title>
</head>

<body>
    <script src="wasm_exec.js"></script>
    <script>
        if (!WebAssembly.instantiateStreaming) { // polyfill
            WebAssembly.instantiateStreaming = async (resp, importObject) => {
                const source = await (await resp).arrayBuffer();
                return await WebAssembly.instantiate(source, importObject);
            };
        }

        const go = new Go();
        let mod, inst;
        WebAssembly.instantiateStreaming(fetch("test.wasm"), go.importObject).then((result) => {
            mod = result.module;
            inst = result.instance;
            document.getElementById("runButton").disabled = false;
        });

        async function run() {
            console.clear();
            await go.run(inst);
            inst = await WebAssembly.instantiate(mod, go.importObject); // reset instance
        }
    </script>

    <button onClick="run();" id="runButton" disabled>Run</button>
</body>

</html>

if (!WebAssembly.instantiateStreaming) { // polyfill
            WebAssembly.instantiateStreaming = async (resp, importObject) => {
                const source = await (await resp).arrayBuffer();
                return await WebAssembly.instantiate(source, importObject);
            };
        }

首先需要判断WebAssembly.instantiateStreaming是否存在，如果不存在我们通过其他方法实现WebAssembly.instantiateStreaming函数功能。
WebAssembly.instantiateStreaming异步加载以 *.wasm后缀结束的 webAssembly 的文件，成功加载test.wasm文件后取消 run 按钮的禁用，run 按钮的点击事件是运行

WebAssembly.instantiateStreaming(fetch("test.wasm"),

这里可以写简单的 hello world ，用 go run main.go 命令查看一下输出。

package main

func main() {
    println("Hello World")
}

然后通过命令下面的命令来将main.go编译为test.wasm文件

GOARCH=wasm GOOS=js go build -o test.wasm main.go

接下来我们还需要写一个server.go来启动我们服务运行 wasm_exec.html。

package main
import(
    "flag"
    "log"
    "net/http"
    // "strings"
)

var (
    listen = flag.String("listen",":8080","listen address")
    dir = flag.String("dir",".","directory to serve")
)

func main() {
    flag.Parse()
    log.Printf("listening on %q...",*listen)
    log.Fatal(http.ListenAndServe(*listen, http.FileServer(http.Dir(*dir))))
    // log.Fatal(http.ListenAndServe(*listen, http.HandlerFunc(func(resp http.ResponseWriter, req *http.Request){
    //  if strings.HasSuffix(req.URL.Path,".wasm"){
    //      resp.Header().Set("content-type","application/wasm")
    //  }
    //  http.FileServer(http.Dir(*dir)).ServeHTTP(resp, req)
    // })))
}

在地址栏中输入localhost:8080/index.html"看到我们如下图，这里有一个 run 按钮点击就可以调用我们的 test.wasm 中输出方法

屏幕快照 2019-04-27 下午1.17.20.png
这样在 main.go 中输出的hello world在浏览器中就成功输出了。

屏幕快照 2019-04-27 下午1.17.27.png

接下来让 webAssembly 提供一些计算函数供 web 调用，创建add函数接收两个参数，进行加法运算。然后在js.Global()提供的 Set()方法以回调方式将 WebAssembly 提供的 add 方法挂在 javascript 的全局对象的add属性上，这样在 chrome 的 console 中输入 add 就可以调用 webAssembly 的提供 add 方法。

package main

import(
    "syscall/js"
)

func add(i []js.Value){
    js.Global().Set("output",js.ValueOf(i[0].Int() + i[1].Int()))
    println(js.ValueOf(i[0].Int() + i[1].Int()).String())
}

func registerCallbacks(){
    js.Global().Set("add",js.NewCallback(add))
}

func main() {
    c := make(chan struct{},0)
        println("Go WebAssembly Initialized")
    registerCallbacks()
    <-c
}

在 registerCallbacks 函数中，js.Global()获取 javascript 全局对象然后，通过 Set 方法 add 函数以回调的方式挂接到 javascript 的全局的 add 属性上。这里是通过 js.NewCallback(add)实现的。
c := make(chan struct{},0) 创建 channel，然后在<-c 让 goroutine 阻塞，以便代码被执行到

屏幕快照 2019-04-27 下午2.15.49.png

func subtract(i []js.Value){
    js.Global().Set("output",js.ValueOf(i[0].Int() - i[1].Int()))
    println(js.ValueOf(i[0].Int() - i[1].Int()).String())   
}

func registerCallbacks(){
    js.Global().Set("add",js.NewCallback(add))
    js.Global().Set("subtract",js.NewCallback(subtract))
}

屏幕快照 2019-04-27 下午3.24.49.png

        if (!WebAssembly.instantiateStreaming) { // polyfill
            WebAssembly.instantiateStreaming = async (resp, importObject) => {
                const source = await (await resp).arrayBuffer();
                return await WebAssembly.instantiate(source, importObject);
            };
        }

        const go = new Go();
        let mod, inst;
        WebAssembly.instantiateStreaming(fetch("test.wasm"), go.importObject).then((result) => {
            mod = result.module;
            inst = result.instance;
            document.getElementById("runButton").disabled = false;
        });

        async function run() {
            console.clear();
            await go.run(inst);
            inst = await WebAssembly.instantiate(mod, go.importObject); // reset instance
        }

修改下无需点击run我们将 test.wasm 进行加载。

        const go = new Go();
        let mod, inst;
        WebAssembly.instantiateStreaming(fetch("test.wasm"), go.importObject).then(async (result) => {
            mod = result.module;
            inst = result.instance;
            document.getElementById("runButton").disabled = false;
            await go.run(inst);
        });

        // async function run() {
        //  console.clear();

        //  inst = await WebAssembly.instantiate(mod, go.importObject); // reset instance
        // }

屏幕快照 2019-04-27 下午3.33.51.png

屏幕快照 2019-04-27 下午3.33.56.png

通过 gopherjs实现获取 dom 元素的值，因为类型是字符，通过strconv.Atoi方法将字符串转为int 型进行计算。

func add(i []js.Value){

    value1 := js.Global().Get("document").Call("getElementById",i[0].String()).Get("value").String()
    value2 := js.Global().Get("document").Call("getElementById",i[1].String()).Get("value").String()

    int1, _ := strconv.Atoi(value1)
    int2, _ := strconv.Atoi(value2)

    js.Global().Set("output",int1 + int2)
    println(int1 + int2)
}

    <input type="text" id="value1" />
    <input type="text" id="value2" />
    <button onClick="add('value1','value2');" id="runButton">Add</button>
    <button onClick="subtract(3,2);" id="runButton">Subtract</button>

屏幕快照 2019-04-27 下午3.44.24.png

这样做还不够我们还需要将计算的结果输出到 input 中，所以继续对程序改造。这里并不对 gopherjs 进行过多解释，大家可能对这些代码有些陌生，不过稍微熟悉 web 开发，这个应该不难理解一看就懂。

func add(i []js.Value){

    value1 := js.Global().Get("document").Call("getElementById",i[0].String()).Get("value").String()
    value2 := js.Global().Get("document").Call("getElementById",i[1].String()).Get("value").String()

    int1, _ := strconv.Atoi(value1)
    int2, _ := strconv.Atoi(value2)

    js.Global().Get("document").Call("getElementById",i[2].String()).Set("value",int1 + int2)
    // js.Global().Set("output",int1 + int2)
    // println(int1 + int2)
}

对应修改一下 onclick 方法的参数 onClick="add('value1','value2','result');"。

    <input type="text" id="value1" />
    <input type="text" id="value2" />
    <button onClick="add('value1','value2','result');" id="runButton">Add</button>
    <button onClick="subtract(3,2);" id="runButton">Subtract</button>
    <input id="result" type="text" />

屏幕快照 2019-04-27 下午3.48.59.png

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