Détection de fonctionnalités WebAssembly : Vérification des capacités à l'exécution

WebAssembly (Wasm) a révolutionné le développement web en apportant des performances quasi-natives au navigateur. Cependant, la nature évolutive de Wasm et de sa prise en charge par les navigateurs signifie que les développeurs doivent examiner attentivement la détection des fonctionnalités pour garantir que leurs applications fonctionnent sans problème dans différents environnements. Cet article explore le concept de vérification des capacités à l'exécution en WebAssembly, en fournissant des techniques pratiques et des exemples pour construire des applications web robustes et multiplateformes.

Pourquoi la détection de fonctionnalités est importante en WebAssembly

WebAssembly est une technologie qui évolue rapidement. De nouvelles fonctionnalités sont constamment proposées, implémentées et adoptées par différents navigateurs à des rythmes variés. Tous les navigateurs ne prennent pas en charge les dernières fonctionnalités Wasm, et même lorsqu'ils le font, l'implémentation peut légèrement différer. Cette fragmentation nécessite un mécanisme permettant aux développeurs de déterminer quelles fonctionnalités sont disponibles à l'exécution et d'adapter leur code en conséquence.

Sans une détection de fonctionnalités appropriée, votre application WebAssembly pourrait :

• Planter ou ne pas se charger dans les navigateurs plus anciens.
• Avoir de mauvaises performances en raison d'optimisations manquantes.
• Présenter un comportement incohérent sur différentes plateformes.

Par conséquent, comprendre et mettre en œuvre la détection de fonctionnalités est crucial pour construire des applications WebAssembly robustes et performantes.

Comprendre les fonctionnalités de WebAssembly

Avant de plonger dans les techniques de détection de fonctionnalités, il est essentiel de comprendre les différents types de fonctionnalités que WebAssembly offre. Ces fonctionnalités peuvent être globalement classées comme suit :

• Fonctionnalités de base : Ce sont les éléments fondamentaux de WebAssembly, tels que les types de données de base (i32, i64, f32, f64), les instructions de contrôle de flux (if, else, loop, br) et les primitives de gestion de la mémoire. Ces fonctionnalités sont généralement bien prises en charge par tous les navigateurs.
• Propositions standard : Ce sont des fonctionnalités qui sont activement développées et standardisées par la communauté WebAssembly. Les exemples incluent les threads, le SIMD, les exceptions et les types de référence. La prise en charge de ces fonctionnalités varie considérablement d'un navigateur à l'autre.
• Extensions non standard : Ce sont des fonctionnalités spécifiques à certains environnements d'exécution ou environnements WebAssembly. Elles ne font pas partie de la spécification officielle de WebAssembly et peuvent ne pas être portables sur d'autres plateformes.

Lors du développement d'une application WebAssembly, il est important d'être conscient des fonctionnalités que vous utilisez et de leur niveau de prise en charge dans les différents environnements cibles.

Techniques de détection de fonctionnalités WebAssembly

Il existe plusieurs techniques que vous pouvez utiliser pour détecter les fonctionnalités de WebAssembly à l'exécution. Ces techniques peuvent être globalement classées comme suit :

• Détection de fonctionnalités basée sur JavaScript : Cela implique l'utilisation de JavaScript pour interroger le navigateur sur ses capacités WebAssembly spécifiques.
• Détection de fonctionnalités basée sur WebAssembly : Cela implique la compilation d'un petit module WebAssembly qui teste des fonctionnalités spécifiques et renvoie un résultat.
• Compilation conditionnelle : Cela implique l'utilisation d'indicateurs de compilation pour inclure ou exclure du code en fonction de l'environnement cible.

Explorons chacune de ces techniques plus en détail.

Détection de fonctionnalités basée sur JavaScript

La détection de fonctionnalités basée sur JavaScript est l'approche la plus courante et la plus largement prise en charge. Elle repose sur l'objet WebAssembly en JavaScript, qui donne accès à diverses propriétés et méthodes pour interroger les capacités WebAssembly du navigateur.

Vérification du support de base de WebAssembly

La vérification la plus élémentaire consiste à s'assurer que l'objet WebAssembly existe :

            if (typeof WebAssembly === "object") {
 console.log("WebAssembly est pris en charge !");
} else {
 console.log("WebAssembly n'est pas pris en charge !");
}
            

              
                Copy
              
            
          

Vérification de fonctionnalités spécifiques

Malheureusement, l'objet WebAssembly n'expose pas directement de propriétés pour vérifier des fonctionnalités spécifiques comme les threads ou le SIMD. Cependant, vous pouvez utiliser une astuce intelligente pour détecter ces fonctionnalités en essayant de compiler un petit module WebAssembly qui les utilise. Si la compilation réussit, la fonctionnalité est prise en charge ; sinon, elle ne l'est pas.

Voici un exemple de comment vérifier la prise en charge du SIMD :

            async function hasSimdSupport() {
 try {
 const module = await WebAssembly.compile(new Uint8Array([
 0x00, 0x61, 0x73, 0x6d, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, // En-tête Wasm
 0x01, 0x06, 0x01, 0x60, 0x01, 0x7f, 0x01, 0x7f, // Type de fonction
 0x03, 0x02, 0x01, 0x00, // Import de fonction
 0x07, 0x07, 0x01, 0x02, 0x6d, 0x75, 0x6c, 0x00, 0x00, // Export mul
 0x0a, 0x09, 0x01, 0x07, 0x00, 0x20, 0x00, 0xfd, 0x0b, 0x00, 0x0b // Section de code avec i8x16.mul
 ]));
 return true;
 } catch (e) {
 return false;
 }
}

hasSimdSupport().then(supported => {
 if (supported) {
 console.log("Le SIMD est pris en charge !");
 } else {
 console.log("Le SIMD n'est pas pris en charge !");
 }
});
            

              
                Copy
              
            
          

Ce code tente de compiler un module WebAssembly qui utilise l'instruction SIMD i8x16.mul. Si la compilation réussit, cela signifie que le navigateur prend en charge le SIMD. Si elle échoue, cela signifie que le SIMD n'est pas pris en charge.

Considérations importantes :

• Opérations asynchrones : La compilation WebAssembly est une opération asynchrone, vous devez donc utiliser async et await pour gérer la promesse.
• Gestion des erreurs : Encadrez toujours la compilation dans un bloc try...catch pour gérer les erreurs potentielles.
• Taille du module : Gardez le module de test aussi petit que possible pour minimiser la surcharge de la détection de fonctionnalités.
• Impact sur les performances : Compiler à plusieurs reprises des modules WebAssembly peut être coûteux. Mettez en cache les résultats de la détection de fonctionnalités pour éviter les recompilations inutiles. Utilisez `sessionStorage` ou `localStorage` pour conserver les résultats.

Détection de fonctionnalités basée sur WebAssembly

La détection de fonctionnalités basée sur WebAssembly implique la compilation d'un petit module WebAssembly qui teste directement des fonctionnalités spécifiques. Cette approche peut être plus efficace que la détection basée sur JavaScript, car elle évite la surcharge de l'interopérabilité JavaScript.

L'idée de base est de définir une fonction dans le module WebAssembly qui tente d'utiliser la fonctionnalité en question. Si la fonction s'exécute avec succès, la fonctionnalité est prise en charge ; sinon, elle ne l'est pas.

Voici un exemple de comment vérifier la prise en charge de la gestion des exceptions en utilisant WebAssembly :

1. Créez un module WebAssembly (par exemple, `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. Créez un wrapper JavaScript :

               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("Exception de test"); }
     }
    };
   
    const wasmInstance = await WebAssembly.instantiate(wasmModule, importObject);
   
    try {
     const result = wasmInstance.exports.test_exceptions();
     return result === 1; // La gestion des exceptions est prise en charge si elle renvoie 1
    } catch (e) {
     return false; // La gestion des exceptions n'est pas prise en charge
    }
   }
   
   hasExceptionHandling().then(supported => {
    if (supported) {
    console.log("La gestion des exceptions est prise en charge !");
    } else {
    console.log("La gestion des exceptions n'est pas prise en charge !");
    }
   });
   
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

Dans cet exemple, le module WebAssembly importe une fonction throw_test de JavaScript, qui lève toujours une exception. La fonction test_exceptions tente d'appeler throw_test dans un bloc try...catch. Si la gestion des exceptions est prise en charge, le bloc catch s'exécutera, et la fonction retournera 0 ; sinon, l'exception se propagera à JavaScript, et la fonction retournera 1.

Avantages :

• Potentiellement plus efficace que la détection de fonctionnalités basée sur JavaScript.
• Contrôle plus direct sur la fonctionnalité testée.

Inconvénients :

• Nécessite d'écrire du code WebAssembly.
• Peut être plus complexe à mettre en œuvre.

Compilation conditionnelle

La compilation conditionnelle implique l'utilisation d'indicateurs de compilation pour inclure ou exclure du code en fonction de l'environnement cible. Cette technique est particulièrement utile lorsque vous connaissez l'environnement cible à l'avance (par exemple, lors de la construction pour un navigateur ou une plateforme spécifique).

La plupart des chaînes d'outils WebAssembly fournissent des mécanismes pour définir des indicateurs de compilation qui peuvent être utilisés pour inclure ou exclure du code de manière conditionnelle. Par exemple, dans Emscripten, vous pouvez utiliser l'indicateur -D pour définir des macros de préprocesseur.

Voici un exemple de comment utiliser la compilation conditionnelle pour activer ou désactiver les instructions SIMD :

            #ifdef ENABLE_SIMD
 // Code qui utilise des instructions SIMD
 i8x16.add ...
#else
 // Code de repli qui n'utilise pas le SIMD
 i32.add ...
#endif

            

              
                Copy
              
            
          

Lors de la compilation du code, vous pouvez définir la macro ENABLE_SIMD en utilisant l'indicateur -D :

            emcc -DENABLE_SIMD mon_module.c -o mon_module.wasm
            

              
                Copy
              
            
          

Si la macro ENABLE_SIMD est définie, le code qui utilise les instructions SIMD sera inclus ; sinon, le code de repli sera inclus.

Avantages :

• Peut améliorer considérablement les performances en adaptant le code à l'environnement cible.
• Réduit la surcharge de la détection de fonctionnalités à l'exécution.

Inconvénients :

• Nécessite de connaître l'environnement cible à l'avance.
• Peut entraîner une duplication de code si vous devez prendre en charge plusieurs environnements.
• Augmente la complexité de la construction

Exemples pratiques et cas d'utilisation

Explorons quelques exemples pratiques de comment utiliser la détection de fonctionnalités dans les applications WebAssembly.

Exemple 1 : Utilisation des threads

Les threads WebAssembly vous permettent d'effectuer des calculs parallèles, ce qui peut améliorer considérablement les performances des tâches gourmandes en CPU. Cependant, tous les navigateurs ne prennent pas en charge les threads WebAssembly.

Voici comment utiliser la détection de fonctionnalités pour déterminer si les threads sont pris en charge et les utiliser si disponibles :

            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("Les threads sont pris en charge !");
  // Utiliser les threads WebAssembly
 } else {
  console.log("Les threads ne sont pas pris en charge !");
  // Utiliser un mécanisme de repli (par exemple, les web workers)
 }
});

            

              
                Copy
              
            
          

Ce code vérifie d'abord l'existence de SharedArrayBuffer (une exigence pour les threads Wasm) puis tente de compiler un module minimal pour confirmer que le navigateur peut gérer les instructions liées aux threads.

Si les threads sont pris en charge, vous pouvez les utiliser pour effectuer des calculs parallèles. Sinon, vous pouvez utiliser un mécanisme de repli, tel que les web workers, pour obtenir de la concurrence.

Exemple 2 : Optimisation pour le SIMD

Les instructions SIMD (Single Instruction, Multiple Data) vous permettent d'effectuer la même opération sur plusieurs éléments de données simultanément, ce qui peut améliorer considérablement les performances des tâches parallèles de données. Cependant, la prise en charge du SIMD varie selon les navigateurs.

Voici comment utiliser la détection de fonctionnalités pour déterminer si le SIMD est pris en charge et l'utiliser si disponible :

            async function hasSimdSupport() {
 try {
 const module = await WebAssembly.compile(new Uint8Array([
 0x00, 0x61, 0x73, 0x6d, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, // En-tête Wasm
 0x01, 0x06, 0x01, 0x60, 0x01, 0x7f, 0x01, 0x7f, // Type de fonction
 0x03, 0x02, 0x01, 0x00, // Import de fonction
 0x07, 0x07, 0x01, 0x02, 0x6d, 0x75, 0x6c, 0x00, 0x00, // Export mul
 0x0a, 0x09, 0x01, 0x07, 0x00, 0x20, 0x00, 0xfd, 0x0b, 0x00, 0x0b // Section de code avec i8x16.mul
 ]));
 return true;
 } catch (e) {
 return false;
 }
}

hasSimdSupport().then(supported => {
 if (supported) {
 console.log("Le SIMD est pris en charge !");
  // Utiliser les instructions SIMD pour les tâches parallèles de données
 } else {
  console.log("Le SIMD n'est pas pris en charge !");
  // Utiliser des instructions scalaires pour les tâches parallèles de données
 }
});

            

              
                Copy
              
            
          

Si le SIMD est pris en charge, vous pouvez utiliser des instructions SIMD pour effectuer des tâches parallèles de données plus efficacement. Sinon, vous pouvez utiliser des instructions scalaires, qui seront plus lentes mais fonctionneront toujours correctement.

Meilleures pratiques pour la détection de fonctionnalités WebAssembly

Voici quelques meilleures pratiques à garder à l'esprit lors de la mise en œuvre de la détection de fonctionnalités WebAssembly :

• Détectez les fonctionnalités tôt : Effectuez la détection de fonctionnalités le plus tôt possible dans le cycle de vie de votre application. Cela vous permet d'adapter votre code en conséquence avant que des opérations critiques pour les performances ne soient effectuées.
• Mettez en cache les résultats de la détection de fonctionnalités : La détection de fonctionnalités peut être une opération coûteuse, surtout si elle implique la compilation de modules WebAssembly. Mettez en cache les résultats de la détection pour éviter les recompilations inutiles. Utilisez des mécanismes comme `sessionStorage` ou `localStorage` pour conserver ces résultats entre les chargements de page.
• Fournissez des mécanismes de repli : Fournissez toujours des mécanismes de repli pour les fonctionnalités qui ne sont pas prises en charge. Cela garantit que votre application fonctionnera toujours correctement, même dans les navigateurs plus anciens.
• Utilisez des bibliothèques de détection de fonctionnalités : Envisagez d'utiliser des bibliothèques de détection de fonctionnalités existantes, telles que Modernizr, pour simplifier le processus de détection.
• Testez de manière approfondie : Testez votre application de manière approfondie sur différents navigateurs et plateformes pour vous assurer que la détection de fonctionnalités fonctionne correctement.
• Envisagez l'amélioration progressive : Concevez votre application en utilisant une approche d'amélioration progressive. Cela signifie que vous devez commencer avec un niveau de fonctionnalité de base qui fonctionne dans tous les navigateurs, puis améliorer progressivement l'application avec des fonctionnalités plus avancées si elles sont prises en charge.
• Documentez votre stratégie de détection de fonctionnalités : Documentez clairement votre stratégie de détection de fonctionnalités dans votre base de code. Cela facilitera la compréhension par d'autres développeurs de la manière dont votre application s'adapte à différents environnements.
• Surveillez la prise en charge des fonctionnalités : Restez à jour sur les dernières fonctionnalités de WebAssembly et leur niveau de prise en charge dans les différents navigateurs. Cela vous permettra d'ajuster votre stratégie de détection de fonctionnalités si nécessaire. Des sites web comme Can I Use sont des ressources inestimables pour vérifier la prise en charge par les navigateurs de diverses technologies.

Conclusion

La détection de fonctionnalités WebAssembly est un aspect crucial de la construction d'applications web robustes et multiplateformes. En comprenant les différentes techniques de détection de fonctionnalités et en suivant les meilleures pratiques, vous pouvez vous assurer que votre application fonctionne sans problème dans différents environnements et tire parti des dernières fonctionnalités de WebAssembly lorsqu'elles sont disponibles.

Alors que WebAssembly continue d'évoluer, la détection de fonctionnalités deviendra encore plus importante. En restant informé et en adaptant vos pratiques de développement, vous pouvez garantir que vos applications WebAssembly resteront performantes et compatibles pour les années à venir.

Cet article a fourni un aperçu complet de la détection de fonctionnalités WebAssembly. En mettant en œuvre ces techniques, vous pouvez offrir une meilleure expérience utilisateur et construire des applications web plus résilientes et performantes.