WebAssembly funktsioonide tuvastamine: käitusaja võimekuse kontroll

WebAssembly (Wasm) on revolutsioneerinud veebiarendust, tuues brauserisse peaaegu natiivse jõudluse. Kuid Wasmi ja selle brauseritoe arenev olemus tähendab, et arendajad peavad hoolikalt kaaluma funktsioonide tuvastamist, et tagada oma rakenduste sujuv toimimine erinevates keskkondades. See artikkel uurib WebAssembly käitusaja võimekuse kontrollimise kontseptsiooni, pakkudes praktilisi tehnikaid ja näiteid robustsete ja platvormiüleste veebirakenduste loomiseks.

Miks on funktsioonide tuvastamine WebAssemblys oluline

WebAssembly on kiiresti arenev tehnoloogia. Pidevalt pakutakse välja, rakendatakse ja võetakse kasutusele uusi funktsioone erinevates brauserites erinevas tempos. Mitte kõik brauserid ei toeta uusimaid Wasmi funktsioone ja isegi kui toetavad, võib rakendus veidi erineda. See killustatus nõuab arendajatele mehhanismi, et teha kindlaks, millised funktsioonid on käitusajal saadaval, ja kohandada oma koodi vastavalt.

Ilma nõuetekohase funktsioonide tuvastamiseta võib teie WebAssembly rakendus:

• Jooksta kokku või mitte laadida vanemates brauserites.
• Töötada halvasti puuduvate optimeerimiste tõttu.
• Käituda ebajärjekindlalt erinevatel platvormidel.

Seetõttu on funktsioonide tuvastamise mõistmine ja rakendamine robustsete ja suure jõudlusega WebAssembly rakenduste loomisel ülioluline.

WebAssembly funktsioonide mõistmine

Enne funktsioonide tuvastamise tehnikatesse süvenemist on oluline mõista erinevaid funktsioonide tüüpe, mida WebAssembly pakub. Neid funktsioone saab laias laastus liigitada järgmiselt:

• Põhifunktsioonid: Need on WebAssembly fundamentaalsed ehituskivid, nagu põhilised andmetüübid (i32, i64, f32, f64), juhtimisvoo käsud (if, else, loop, br) ja mäluhalduse primitiivid. Need funktsioonid on üldiselt hästi toetatud kõigis brauserites.
• Standardettepanekud: Need on funktsioonid, mida WebAssembly kogukond aktiivselt arendab ja standardiseerib. Näideteks on lõimed, SIMD, erindid ja viitetüübid. Nende funktsioonide tugi varieerub oluliselt erinevates brauserites.
• Mittestandardsed laiendused: Need on funktsioonid, mis on spetsiifilised teatud WebAssembly käituskeskkondadele või -keskkondadele. Need ei ole osa ametlikust WebAssembly spetsifikatsioonist ja ei pruugi olla teistele platvormidele ülekantavad.

WebAssembly rakenduse arendamisel on oluline olla teadlik kasutatavatest funktsioonidest ja nende toetuse tasemest erinevates sihtkeskkondades.

WebAssembly funktsioonide tuvastamise tehnikad

On mitmeid tehnikaid, mida saate kasutada WebAssembly funktsioonide tuvastamiseks käitusajal. Neid tehnikaid saab laias laastus liigitada järgmiselt:

• JavaScriptil põhinev funktsioonide tuvastamine: See hõlmab JavaScripti kasutamist brauserilt konkreetsete WebAssembly võimekuste pärimiseks.
• WebAssemblyl põhinev funktsioonide tuvastamine: See hõlmab väikese WebAssembly mooduli kompileerimist, mis testib konkreetseid funktsioone ja tagastab tulemuse.
• Tingimuslik kompileerimine: See hõlmab kompilaatori lippude kasutamist koodi lisamiseks või välistamiseks vastavalt sihtkeskkonnale.

Uurime kõiki neid tehnikaid üksikasjalikumalt.

JavaScriptil põhinev funktsioonide tuvastamine

JavaScriptil põhinev funktsioonide tuvastamine on kõige levinum ja laialdasemalt toetatud lähenemisviis. See tugineb JavaScripti WebAssembly objektile, mis pakub juurdepääsu erinevatele omadustele ja meetoditele brauseri WebAssembly võimekuste pärimiseks.

WebAssembly põhitoe kontrollimine

Kõige elementaarsem kontroll on veenduda, et WebAssembly objekt on olemas:

            if (typeof WebAssembly === "object") {
 console.log("WebAssembly is supported!");
} else {
 console.log("WebAssembly is not supported!");
}
            

              
                Copy
              
            
          

Spetsiifiliste funktsioonide kontrollimine

Kahjuks ei paku WebAssembly objekt otse omadusi spetsiifiliste funktsioonide, nagu lõimede või SIMD, kontrollimiseks. Siiski saate kasutada nutikat nippi nende funktsioonide tuvastamiseks, püüdes kompileerida väikese WebAssembly mooduli, mis neid kasutab. Kui kompileerimine õnnestub, on funktsioon toetatud; vastasel juhul mitte.

Siin on näide, kuidas kontrollida SIMD tuge:

            async function hasSimdSupport() {
 try {
 const module = await WebAssembly.compile(new Uint8Array([
 0x00, 0x61, 0x73, 0x6d, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, // Wasm header
 0x01, 0x06, 0x01, 0x60, 0x01, 0x7f, 0x01, 0x7f, // Function type
 0x03, 0x02, 0x01, 0x00, // Function import
 0x07, 0x07, 0x01, 0x02, 0x6d, 0x75, 0x6c, 0x00, 0x00, // Export mul
 0x0a, 0x09, 0x01, 0x07, 0x00, 0x20, 0x00, 0xfd, 0x0b, 0x00, 0x0b // Code section with i8x16.mul
 ]));
 return true;
 } catch (e) {
 return false;
 }
}

hasSimdSupport().then(supported => {
 if (supported) {
 console.log("SIMD is supported!");
 } else {
 console.log("SIMD is not supported!");
 }
});
            

              
                Copy
              
            
          

See kood püüab kompileerida WebAssembly moodulit, mis kasutab i8x16.mul SIMD käsku. Kui kompileerimine õnnestub, tähendab see, et brauser toetab SIMD-i. Kui see ebaõnnestub, tähendab see, et SIMD-i ei toetata.

Olulised kaalutlused:

• Asünkroonsed operatsioonid: WebAssembly kompileerimine on asünkroonne operatsioon, seega peate lubaduse käsitlemiseks kasutama async ja await.
• Veakäsitlus: Mähkige kompileerimine alati try...catch plokki, et käsitleda võimalikke vigu.
• Mooduli suurus: Hoidke testimoodul võimalikult väike, et minimeerida funktsioonide tuvastamise üldkulusid.
• Mõju jõudlusele: WebAssembly moodulite korduv kompileerimine võib olla kulukas. Salvestage funktsioonide tuvastamise tulemused vahemällu, et vältida tarbetuid uuesti kompileerimisi. Tulemuste säilitamiseks kasutage `sessionStorage` või `localStorage`.

WebAssemblyl põhinev funktsioonide tuvastamine

WebAssemblyl põhinev funktsioonide tuvastamine hõlmab väikese WebAssembly mooduli kompileerimist, mis testib otse konkreetseid funktsioone. See lähenemine võib olla tõhusam kui JavaScriptil põhinev funktsioonide tuvastamine, kuna see väldib JavaScripti koostalitluse üldkulusid.

Põhiidee on defineerida WebAssembly moodulis funktsioon, mis püüab kasutada kõnealust funktsiooni. Kui funktsioon täidetakse edukalt, on funktsioon toetatud; vastasel juhul mitte.

Siin on näide, kuidas kontrollida erindite käsitlemise tuge WebAssembly abil:

1. Looge WebAssembly moodul (nt `exception_test.wat`):

               (module
    (import "" "throw_test" (func $throw_test))
    (func (export "test_exceptions") (result i32)
     (try (result i32)
      i32.const 1
      call $throw_test
     catch any
      i32.const 0
     )
    )
   )
   
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

2. Looge JavaScripti ümbris:

               async function hasExceptionHandling() {
    const wasmCode = `(module
    (import "" "throw_test" (func $throw_test))
    (func (export "test_exceptions") (result i32)
     (try (result i32)
      i32.const 1
      call $throw_test
     catch any
      i32.const 0
     )
    )
   )`;
   
    const wasmModule = await WebAssembly.compile(new TextEncoder().encode(wasmCode));
    const importObject = {
     "": {
      "throw_test": () => { throw new Error("Test exception"); }
     }
    };
   
    const wasmInstance = await WebAssembly.instantiate(wasmModule, importObject);
   
    try {
     const result = wasmInstance.exports.test_exceptions();
     return result === 1; // Exception handling is supported if it returns 1
    } catch (e) {
     return false; // Exception handling is not supported
    }
   }
   
   hasExceptionHandling().then(supported => {
    if (supported) {
    console.log("Exception handling is supported!");
    } else {
    console.log("Exception handling is not supported!");
    }
   });
   
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

Selles näites impordib WebAssembly moodul funktsiooni throw_test JavaScriptist, mis viskab alati erindi. Funktsioon test_exceptions püüab kutsuda funktsiooni throw_test try...catch ploki sees. Kui erindite käsitlemine on toetatud, täidetakse catch plokk ja funktsioon tagastab 0; vastasel juhul levib erind JavaScripti ja funktsioon tagastab 1.

Eelised:

• Potentsiaalselt tõhusam kui JavaScriptil põhinev funktsioonide tuvastamine.
• Otsesem kontroll testitava funktsiooni üle.

Puudused:

• Nõuab WebAssembly koodi kirjutamist.
• Rakendamine võib olla keerulisem.

Tingimuslik kompileerimine

Tingimuslik kompileerimine hõlmab kompilaatori lippude kasutamist koodi lisamiseks või välistamiseks vastavalt sihtkeskkonnale. See tehnika on eriti kasulik, kui teate sihtkeskkonda ette (nt konkreetse brauseri või platvormi jaoks ehitades).

Enamik WebAssembly tööriistakette pakub mehhanisme kompilaatori lippude defineerimiseks, mida saab kasutada koodi tingimuslikuks lisamiseks või välistamiseks. Näiteks Emscriptenis saate kasutada -D lippu eelprotsessori makrode defineerimiseks.

Siin on näide, kuidas kasutada tingimuslikku kompileerimist SIMD käskude lubamiseks või keelamiseks:

            #ifdef ENABLE_SIMD
 // SIMD käske kasutav kood
 i8x16.add ...
#else
 // Tagavaravariant, mis ei kasuta SIMD-i
 i32.add ...
#endif

            

              
                Copy
              
            
          

Koodi kompileerimisel saate defineerida ENABLE_SIMD makro, kasutades -D lippu:

            emcc -DENABLE_SIMD my_module.c -o my_module.wasm
            

              
                Copy
              
            
          

Kui ENABLE_SIMD makro on defineeritud, lisatakse SIMD käske kasutav kood; vastasel juhul lisatakse tagavarakood.

Eelised:

• Võib oluliselt parandada jõudlust, kohandades koodi sihtkeskkonnale.
• Vähendab käitusaja funktsioonide tuvastamise üldkulusid.

Puudused:

• Nõuab sihtkeskkonna etteteadmist.
• Võib viia koodi dubleerimiseni, kui on vaja toetada mitut keskkonda.
• Suurendab ehitamise keerukust

Praktilised näited ja kasutusjuhud

Uurime mõningaid praktilisi näiteid, kuidas kasutada funktsioonide tuvastamist WebAssembly rakendustes.

Näide 1: Lõimede kasutamine

WebAssembly lõimed võimaldavad teil sooritada paralleelseid arvutusi, mis võivad oluliselt parandada protsessorimahukate ülesannete jõudlust. Kuid mitte kõik brauserid ei toeta WebAssembly lõimesid.

Siin on, kuidas kasutada funktsioonide tuvastamist, et teha kindlaks, kas lõimed on toetatud, ja kasutada neid, kui need on saadaval:

            async function hasThreadsSupport() {
 try {
  const module = await WebAssembly.compile(new Uint8Array([
   0x00, 0x61, 0x73, 0x6d, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x04, 0x01, 0x60, 0x00, 0x00, 0x03, 0x02, 0x01, 0x00, 0x05, 0x03, 0x01, 0x00, 0x01, 0x0a, 0x07, 0x01, 0x05, 0x00, 0x41, 0x00, 0x0f, 0x0b
  ]));
  if (typeof SharedArrayBuffer !== 'undefined') {
   return true;
  } else {
   return false;
  }
 } catch (e) {
  return false;
 }
}

hasThreadsSupport().then(supported => {
 if (supported) {
  console.log("Threads are supported!");
  // Kasuta WebAssembly lõimesid
 } else {
  console.log("Threads are not supported!");
  // Kasuta tagavaramehhanismi (nt web workerid)
 }
});

            

              
                Copy
              
            
          

See kood kontrollib esmalt SharedArrayBuffer'i olemasolu (nõue Wasm lõimede jaoks) ja seejärel püüab kompileerida minimaalse mooduli, et kinnitada, et brauser suudab käsitleda lõimedega seotud käske.

Kui lõimed on toetatud, saate neid kasutada paralleelsete arvutuste tegemiseks. Vastasel juhul saate samaaegsuse saavutamiseks kasutada tagavaramehhanismi, näiteks veebitöötajaid (web workers).

Näide 2: Optimeerimine SIMD jaoks

SIMD (Single Instruction, Multiple Data) käsud võimaldavad teil sooritada sama operatsiooni mitme andmeelemendiga samaaegselt, mis võib oluliselt parandada andmeparalleelsete ülesannete jõudlust. Kuid SIMD tugi varieerub erinevates brauserites.

Siin on, kuidas kasutada funktsioonide tuvastamist, et teha kindlaks, kas SIMD on toetatud, ja kasutada seda, kui see on saadaval:

            async function hasSimdSupport() {
 try {
 const module = await WebAssembly.compile(new Uint8Array([
 0x00, 0x61, 0x73, 0x6d, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, // Wasm header
 0x01, 0x06, 0x01, 0x60, 0x01, 0x7f, 0x01, 0x7f, // Function type
 0x03, 0x02, 0x01, 0x00, // Function import
 0x07, 0x07, 0x01, 0x02, 0x6d, 0x75, 0x6c, 0x00, 0x00, // Export mul
 0x0a, 0x09, 0x01, 0x07, 0x00, 0x20, 0x00, 0xfd, 0x0b, 0x00, 0x0b // Code section with i8x16.mul
 ]));
 return true;
 } catch (e) {
 return false;
 }
}

hasSimdSupport().then(supported => {
 if (supported) {
 console.log("SIMD is supported!");
  // Kasuta SIMD käske andmeparalleelsete ülesannete jaoks
 } else {
  console.log("SIMD is not supported!");
  // Kasuta skalaarkäske andmeparalleelsete ülesannete jaoks
 }
});

            

              
                Copy
              
            
          

Kui SIMD on toetatud, saate SIMD käske kasutada andmeparalleelsete ülesannete tõhusamaks täitmiseks. Vastasel juhul saate kasutada skalaarkäske, mis on aeglasemad, kuid töötavad siiski korrektselt.

WebAssembly funktsioonide tuvastamise parimad praktikad

Siin on mõned parimad praktikad, mida meeles pidada WebAssembly funktsioonide tuvastamise rakendamisel:

• Tuvastage funktsioonid varakult: Tehke funktsioonide tuvastamine oma rakenduse elutsükli võimalikult varajases etapis. See võimaldab teil oma koodi vastavalt kohandada enne jõudluskriitiliste toimingute tegemist.
• Salvestage funktsioonide tuvastamise tulemused vahemällu: Funktsioonide tuvastamine võib olla kulukas operatsioon, eriti kui see hõlmab WebAssembly moodulite kompileerimist. Salvestage funktsioonide tuvastamise tulemused vahemällu, et vältida tarbetuid uuesti kompileerimisi. Kasutage nende tulemuste säilitamiseks lehe laadimiste vahel mehhanisme nagu `sessionStorage` või `localStorage`.
• Pakkuge tagavaramehhanisme: Pakkuge alati tagavaramehhanisme funktsioonidele, mida ei toetata. See tagab, et teie rakendus töötab korrektselt ka vanemates brauserites.
• Kasutage funktsioonide tuvastamise teeke: Kaaluge olemasolevate funktsioonide tuvastamise teekide, näiteks Modernizr, kasutamist, et lihtsustada funktsioonide tuvastamise protsessi.
• Testige põhjalikult: Testige oma rakendust põhjalikult erinevates brauserites ja platvormidel, et tagada funktsioonide tuvastamise korrektne toimimine.
• Kaaluge progressiivset täiustamist: Kujundage oma rakendus, kasutades progressiivse täiustamise lähenemist. See tähendab, et peaksite alustama põhifunktsionaalsuse tasemest, mis töötab kõigis brauserites, ja seejärel täiustama rakendust järk-järgult täpsemate funktsioonidega, kui neid toetatakse.
• Dokumenteerige oma funktsioonide tuvastamise strateegia: Dokumenteerige oma funktsioonide tuvastamise strateegia selgelt oma koodibaasis. See teeb teistele arendajatele lihtsamaks mõista, kuidas teie rakendus erinevate keskkondadega kohaneb.
• Jälgige funktsioonide tuge: Hoidke end kursis uusimate WebAssembly funktsioonide ja nende toetuse tasemega erinevates brauserites. See võimaldab teil oma funktsioonide tuvastamise strateegiat vastavalt vajadusele kohandada. Veebisaidid nagu Can I Use on hindamatud ressursid erinevate tehnoloogiate brauseritoe kontrollimiseks.

Kokkuvõte

WebAssembly funktsioonide tuvastamine on robustsete ja platvormiüleste veebirakenduste loomise ülioluline aspekt. Mõistes erinevaid funktsioonide tuvastamise tehnikaid ja järgides parimaid praktikaid, saate tagada, et teie rakendus töötab sujuvalt erinevates keskkondades ja kasutab ära uusimaid WebAssembly funktsioone, kui need on saadaval.

Kuna WebAssembly areneb edasi, muutub funktsioonide tuvastamine veelgi olulisemaks. Hoides end kursis ja kohandades oma arenduspraktikaid, saate tagada, et teie WebAssembly rakendused jäävad tulevasteks aastateks jõudluspõhiseks ja ühilduvaks.

See artikkel andis põhjaliku ülevaate WebAssembly funktsioonide tuvastamisest. Neid tehnikaid rakendades saate pakkuda paremat kasutajakogemust ning luua vastupidavamaid ja jõudlusvõimelisemaid veebirakendusi.