フロントエンド開発者向けのWebAssembly（WASM）に深く潜ります

WebAssembly（WASM）は、高性能Webアプリケーションを求めるフロントエンド開発者向けのゲームチェンジャーです。 1。WASMは、ネイティブに近いスピードで実行されるバイナリ命令形式であり、Rust、Cなどの言語を可能にし、ブラウザで実行します。 2. JavaScriptを交換するのではなく、JavaScriptを補完し、同じ安全なサンドボックスで実行中にJavaScriptコールを介してシームレスに統合します。 3. FigmaおよびAutoCAD Webが実際に使用することで見られるように、画像/ビデオ処理、3Dモデリング、ゲーム、データ暗号化などのパフォーマンスが多いタスクに優れています。 4.WASMを使用するには、RustやAssemblyscriptなどのソース言語を選択し、RustupやWasm-Packなどのツールを使用して.wasmにコンパイルし、ViteやWebpackなどのバンドラーを介してモジュールをロードします。 5. JS-WASM境界交差点を最小限に抑え、TypedArrayを使用して効率的なデータ転送を使用し、バッチ内の大規模なデータセットを処理することにより、パフォーマンスを最適化します。 6. Photo Editorにぼやけたフィルターを適用するなど、実世界の統合は、純粋なJavaScriptよりも重要なスピードアップを示しています。 7.未来にはWASIが含まれ、WASMがサーバーレス環境とエッジ環境でブラウザを超えて実行できるようになり、ユニバーサル、セキュア、および軽量モジュールへの道が開かれています。 Small-Offloadingの1つのCPU集約型関数を開始すると、測定可能な改善が得られ、WASMがより速く、より能力のあるWebエクスペリエンスを構築するための強力なツールになります。

WebAssembly（WASM）は単なる流行語ではありません。ブラウザで可能なことの境界をプッシュしたいフロントエンド開発者にとっては、ゲームチェンジャーです。 JavaScriptは長い間Webの支配的な言語でしたが、画像処理、3Dレンダリング、リアルタイム物理シミュレーションなどの高性能タスク用に設計されていませんでした。そこで、WebAssemblyが介入します。

そのコアでは、WebAssemblyは、近代的なブラウザでネイティブに近いスピードで実行されるバイナリ命令形式です。 JavaScriptを置き換えることではなく、アプリのパフォーマンスが批判的な部分をより速く実行できるようにすることで補完することを目的としています。あなたがフロントエンドの開発者である場合、WASMを理解することで、より豊かで強力なWebアプリケーションへのドアを開くことができます。

あなたが知っておくべきことと、あなたが今日それをどのように使用し始めることができるかを分解しましょう。

実際には何なのか（そしてそうではないもの）

WebAssembly、またはWASMは、C、C、Rust、さらにはGOなどの言語からコンパイルされたコードを実行する低レベルの仮想マシンです。高速でコンパクトで、プラットフォーム全体でポータブルになるように設計されています。

キーポイント：

• それはあなたが手で書く言語ではありません- あなたは通常、高レベルの言語（さびなど）でコードを書き、それを.wasmバイナリにコンパイルします。
• JavaScriptと並んで実行されます。WASMモジュールはJavaScriptを介してロードおよび呼び出され、シームレスな統合が可能になります。
• JavaScriptと同じサンドボックス化された環境で実行されるため、安全で同じブラウザーセキュリティポリシーの対象となります。
• JavaScriptの代替品ではありません。代わりに、JSが不足しているパフォーマンスのギャップを埋めます。

既存のJavaScriptを搭載した車にボルトで固定するターボチャージエンジンのように考えてください。あなたはまだJavaScriptで操縦します。必要に応じて加速が速くなります。

フロントエンド開発者が気にする必要がある理由

「私のReactアプリはうまく機能します。なぜWASMが必要なのですか？」答えは、ウェブ上でますます一般的になっているパフォーマンス集約的なユースケースにあります。

• 画像とビデオ編集（例、写真フィルター、リアルタイムビデオ処理）
• オーディオ処理および音楽アプリ
• CADツールと3Dモデリング（例、SketchUp、Figmaのようなツール）
• 複雑な物理学またはレンダリングを備えたゲーム
• ブラウザのデータ圧縮または暗号化
• 科学的なコンピューティングまたはシミュレーション

WASMを使用すると、これらのタスクは純粋なJavaScriptよりも大幅に速く実行され、しばしばネイティブアプリケーションの速度に近づくことができます。

たとえば、 FigmaはWebAssemblyを使用してベクター操作とリアルタイムコラボレーションを効率的に処理します。 AutoCAD Webは、複雑なエンジニアリング図面をレンダリングするためにそれを活用します。これらはエッジケースではなく、Webがどこに向かっているのかという兆候です。

フロントエンドプロジェクトでWebAssemblyを使用する方法

WASMを統合するには、完全な書き換えは必要ありません。開始方法は次のとおりです。

1.ソース言語を選択します

一般的なオプションには次のものがあります。

• さび- 優れたWASMサポート、メモリセーフ、成長する生態系
• C/C - 既存のパフォーマンスが批判的なコードを移植するのに最適です
• Go - Go Devsの方が簡単ですが、より大きなバンドルを生成します
• assemblyscript - wasmにコンパイルするタイプスクリプトのような構文（JS開発者に最適）

ほとんどのフロントエンド開発者にとって、集合体または錆が最適なエントリポイントです。

2。WASMにコンパイルします

例として錆を使用してください：

 ＃WASMターゲットをインストールします
Rustupターゲットは、wasm32-unknown-unknownを追加します

＃ 建てる
貨物ビルド - ターゲットWASM32-UNKNOUNT-UNKNOUNT

.wasmファイルを取得します。ただし、ブラウザで使用するには、読み込みとJavaScriptバインディングを処理するためのツールが必要です。

3.バンドラーまたはローダーを使用します

生のWASM負荷は冗長です。代わりに、次のようなツールを使用します。

• wasm-pack （錆の場合） - JS接着剤コードでNPMパッケージを生成します
• webpack wasm-roader
• Vite - 組み込みのWASMサポートがあります
• アセンブリスクリプトローダー- アセンブリスクリプトプロジェクト用

wasm-packを使用すると、RustモジュールをNPMパッケージとして公開し、他のJSライブラリと同じようにインポートできます。

 「my-wasm-module」から{greet}をインポートします。

Greet（ "Hello from Wasm！"）;

4。JavaScriptからWASMを呼び出します

ロードされたら、WASM関数を呼び出すことは簡単です。

 const wasmmodule = await import（ './ pkg/my_module'）;

wasmodule.process_large_array（mydata）;

ただし、データ転送コストに留意してください。JSとWASMの間に大きなアレイをパスすると、メモリの境界を越えてコピーするために頭上にあります。

パフォーマンスのヒントとゴッチャ

WASMは高速ですが、誤用はパフォーマンスを損なう可能性があります。これらを覚えておいてください：

• メモリは別々です- JSとWASMにはメモリが分離されています。 WebAssembly.Memoryを使用してバッファを手動で管理しない限り、文字列または配列を通過するには、コピーが必要です。
• 頻繁にJS-WASMコールを避けてください。各境界交差点には頭上があります。可能な場合はバッチ操作。
• 大規模なデータにTypedArrayを使用します。共有メモリを介して効率的に共有できます（サポートされている場合はSharedArrayBufferとAtomicsを使用）。
• ツリーシェイクと最適化- WASMバイナリは大きくなる可能性があります。 wasm-optなどの最適化フラグとツールを使用して、サイズを縮小します。

たとえば、画像でピクセルごとに1回WASM関数を呼び出す代わりに、ピクセル配列全体を渡して、一度に処理します。

実世界の例：ブラウザ内の画像処理

ぼかしフィルターを適用する写真エディターを構築することを想像してください。純粋なJavaScriptでこれを行うと、大きな画像に遅れている可能性があります。 WASMと：

1. Rust（2D畳み込みカーネルを使用して）でぼやけたアルゴリズムを書き込みます。
2. wasm-packを使用してWasmにコンパイルします。
3. Reactアプリでは、モジュールをロードし、 applyBlur(imageData)を呼び出します。

結果？汗をかくことなく4K画像を処理する滑らかで応答性の高いフィルター。

未来：ワシとそれ以降

WebAssemblyはブラウザを超えて進化しています。 WASI （WebAssembly System Interface）により、WASMはブラウザの外で実行できます。サーバーレス機能、エッジコンピューティング、またはプラグインを考え直します。

フロントエンド開発の場合、これは次のことを意味します。

• ブラウザとサーバーで実行されるユニバーサルモジュール
• プラグインアーキテクチャ（例えば、FigmaのプラグインシステムはWASMを使用しています）
• フルサンドボックスオーバーヘッドなしで、軽量で安全な拡張機能

Wasmtime 、 wasmedge 、 node.jsのようなツールは、この将来を現実にしています。

WebAssemblyは魔法ではありませんが、近いです。フロントエンドの開発者は、ブラウザを離れることなく、JavaScriptのパフォーマンス上限を突破する方法を提供します。

一晩錆の専門家になる必要はありません。 SMALLを開始：1つのCPUが多い関数をWASMにオフロードし、違いを測定し、そこから移動します。

Webは、より速く、より能力があり、よりネイティブのようになっています。 WebAssemblyが大きな理由です。

基本的に、データを噛んだり、リアルタイムの応答性を必要としているものを構築している場合は、見る価値があります。

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