WebAssembly funksiya havolalari: Dinamik dispetcherlash va polimorfizm

WebAssembly (Wasm) veb-brauzerlar uchun oddiy kompilyatsiya maqsadidan turli muhitlarda kodni bajarish uchun ko'p qirrali va kuchli platformaga tezda aylandi. Uning imkoniyatlarini kengaytiradigan asosiy xususiyatlardan biri funksiya havolalarining joriy etilishidir. Ushbu qo'shimcha dinamik dispetcherlash va polimorfizm kabi ilg'or dasturlash paradigmalarini ochadi, bu Wasm ilovalarining moslashuvchanligi va ifodaliligini sezilarli darajada oshiradi. Ushbu blog posti WebAssembly funksiya havolalarining murakkabliklarini o'rganadi, ularning afzalliklarini, foydalanish holatlarini va dasturiy ta'minotni ishlab chiqish kelajagiga potentsial ta'sirini o'rganadi.

WebAssembly asoslarini tushunish

Funksiya havolalariga sho'ng'ishdan oldin, WebAssembly asoslarini tushunish juda muhimdir. Asosida, Wasm samarali bajarish uchun mo'ljallangan ikkilik ko'rsatma formatidir. Uning asosiy xususiyatlari quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• Portativlik: Wasm kodi veb-brauzerlar, server tomonidagi muhitlar va o'rnatilgan tizimlar, shu jumladan Wasm ish vaqti bilan har qanday platformada ishlashi mumkin.
• Ishlash: Wasm deyarli mahalliy ishlash uchun mo'ljallangan, bu uni hisoblash intensiv vazifalar uchun mos qiladi.
• Xavfsizlik: Wasm qum qutisi va xotira xavfsizligi orqali xavfsiz bajarish muhitini ta'minlaydi.
• Ixcham hajmi: Wasm ikkilik fayllari odatda JavaScript yoki mahalliy kodga qaraganda kichikroq, bu esa yuklash vaqtini tezlashtiradi.

Funksiya havolalari ortidagi motivatsiya

An'anaga ko'ra, WebAssembly funktsiyalari funktsiya jadvalidagi indekslari bilan aniqlangan. Ushbu yondashuv samarali bo'lsa-da, dinamik dispetcherlash va polimorfizm uchun zarur bo'lgan moslashuvchanlik etishmaydi. Funksiya havolalari funktsiyalarga birinchi darajali fuqarolar sifatida qarashga imkon berish orqali ushbu cheklovni bartaraf etadi, bu esa yanada murakkab dasturlash naqshlarini yoqadi. Aslida, funksiya havolalari sizga quyidagilarga imkon beradi:

• Funktsiyalarni boshqa funktsiyalarga argument sifatida o'tkazing.
• Funktsiyalarni ma'lumotlar tuzilmalarida saqlang.
• Funktsiyalarni boshqa funktsiyalardan natija sifatida qaytaring.

Ushbu qobiliyat, ayniqsa ob'ektga yo'naltirilgan dasturlash va voqealarga asoslangan arxitekturalarda imkoniyatlar olamini ochadi.

WebAssembly funksiya havolalari nima?

WebAssembly-dagi funksiya havolalari `funcref` - bu funktsiyaga havola bo'lgan yangi ma'lumotlar turi. Ushbu havola funktsiyani bilvosita chaqirish uchun ishlatilishi mumkin. Buni funktsiyaga ko'rsatkich sifatida o'ylab ko'ring, ammo WebAssembly-ning qo'shimcha xavfsizligi va xavfsizlik kafolatlari bilan. Ular Havola turlari taklifi va Funksiya havolalari taklifining asosiy komponentidir.

Mana soddalashtirilgan ko'rinish:

1. `funcref` turi: Funktsiya havolasini ifodalovchi yangi tur.
2. `ref.func` ko'rsatmasi: Ushbu ko'rsatma funktsiyaning indeksini oladi (`func` bilan belgilangan) va unga `funcref` turidagi havola yaratadi.
3. Bilvosita qo'ng'iroqlar: Keyin funktsiya havolalari `call_indirect` ko'rsatmasi orqali maqsadli funktsiyani bilvosita chaqirish uchun ishlatilishi mumkin (tur xavfsizligini ta'minlaydigan jadvaldan o'tgandan so'ng).

Dinamik dispetcherlash: Ish vaqtida funktsiyalarni tanlash

Dinamik dispetcherlash - bu ob'ekt turiga yoki o'zgaruvchining qiymatiga qarab, qaysi funktsiyani chaqirishni ish vaqtida aniqlash qobiliyatidir. Bu ob'ektga yo'naltirilgan dasturlashdagi asosiy tushuncha bo'lib, polimorfizm va kengayish imkonini beradi. Funksiya havolalari WebAssembly-da dinamik dispetcherlashni mumkin qiladi.

Dinamik dispetcherlash funksiya havolalari bilan qanday ishlaydi

1. Interfeys ta'rifi: Dinamik ravishda jo'natilishi kerak bo'lgan usullar bilan interfeys yoki mavhum sinfni belgilang.
2. Amalga oshirish: Interfeysni amalga oshiradigan aniq sinflarni yarating, usullar uchun maxsus amalga oshirishni ta'minlang.
3. Funktsiya havola jadvali: Ob'ekt turlarini (yoki boshqa ish vaqti diskriminantini) funktsiya havolalariga xaritalaydigan jadvalni tuzing.
4. Vaqtinchalik ruxsat: Ish vaqtida ob'ekt turini aniqlang va tegishli funktsiya havolasini qidirish uchun jadvaldan foydalaning.
5. Bilvosita qo'ng'iroq: Olingan funktsiya havolasi bilan `call_indirect` ko'rsatmasi yordamida funktsiyani chaqiring.

Misol: Shakl ierarxiyasini amalga oshirish

Doira, to'rtburchak va uchburchak kabi turli shakl turlari bilan shakl ierarxiyasini amalga oshirishni xohlagan stsenariyni ko'rib chiqing. Har bir shakl turida shaklni tuvalga chiqaradigan `draw` usuli bo'lishi kerak. Funksiya havolalari yordamida bunga dinamik ravishda erishishingiz mumkin:

Avval chiziladigan ob'ektlar uchun interfeysni belgilang (konseptual ravishda, chunki Wasm to'g'ridan-to'g'ri interfeyslarga ega emas):

            // Interfeys uchun psevdokod (haqiqiy Wasm emas)
interface Drawable {
 draw(): void;
}

            

              
                Copy
              
            
          

Keyin, aniq shakl turlarini amalga oshiring:

            // Doira uchun psevdokod amalga oshirishi
class Circle implements Drawable {
 draw(): void {
 // Doira chizish kodi
 }
}

// To'rtburchak uchun psevdokod amalga oshirishi
class Rectangle implements Drawable {
 draw(): void {
 // To'rtburchak chizish kodi
 }
}

            

              
                Copy
              
            
          

WebAssembly-da (uning matnli formati, WAT yordamida) bu biroz ko'proq murakkab, ammo asosiy tushuncha bir xil bo'lib qoladi. Har bir `draw` usuli uchun funktsiyalarni yaratasiz va keyin ish vaqtida to'g'ri `draw` usulini tanlash uchun jadval va `call_indirect` ko'rsatmasidan foydalanasiz. Mana soddalashtirilgan WAT misoli:

            (module
 (type $drawable_type (func))
 (table $drawable_table (ref $drawable_type) 3)

 (func $draw_circle (type $drawable_type)
 ;; Doira chizish kodi
 (local.get 0)
 (i32.const 10) ; Misol radius
 (call $draw_circle_impl) ; Past darajadagi chizish funktsiyasi mavjud deb taxmin qilamiz
 )

 (func $draw_rectangle (type $drawable_type)
 ;; To'rtburchak chizish kodi
 (local.get 0)
 (i32.const 20) ; Misol kengligi
 (i32.const 30) ; Misol balandligi
 (call $draw_rectangle_impl) ; Past darajadagi chizish funktsiyasi mavjud deb taxmin qilamiz
 )

 (func $draw_triangle (type $drawable_type)
 ;; Uchburchak chizish kodi
 (local.get 0)
 (i32.const 40) ; Misol bazasi
 (i32.const 50) ; Misol balandligi
 (call $draw_triangle_impl) ; Past darajadagi chizish funktsiyasi mavjud deb taxmin qilamiz
 )

 (export "memory" (memory 0))

 (elem declare (i32.const 0) func $draw_circle $draw_rectangle $draw_triangle)

 (func $draw_shape (param $shape_type i32)
 (local.get $shape_type)
 (call_indirect (type $drawable_type) (table $drawable_table))
 )

 (export "draw_shape" (func $draw_shape))
)

            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu misolda, `$draw_shape` shakl turini ifodalovchi butun sonni oladi, `$drawable_table` da to'g'ri chizish funktsiyasini qidiradi va keyin uni chaqiradi. `elem` segmenti jadvalni chizish funktsiyalariga havolalar bilan ishga tushiradi. Ushbu misol `$shape_type` ga asoslangan dinamik dispetcherlashni qanday yoqishini ko'rsatadi. Bu juda asosiy, ammo funktsional dinamik dispetcherlash mexanizmini ko'rsatadi.

Dinamik dispetcherlashning afzalliklari

• Moslashuvchanlik: Mavjud kodni o'zgartirmasdan yangi shakl turlarini osongina qo'shing.
• Kengaytirilishi: Uchinchi tomon ishlab chiquvchilari shakl ierarxiyasini o'zlarining maxsus shakllari bilan kengaytirishlari mumkin.
• Koddan qayta foydalanish: Turli shakl turlari o'rtasida umumiy mantiqni almashish orqali kod takrorlanishini kamaytiring.

Polimorfizm: Turli xil turlardagi ob'ektlar bilan ishlash

Polimorfizm, ya'ni "ko'p shakllar", kodning turli xil turlardagi ob'ektlar bilan bir xilda ishlash qobiliyatidir. Funksiya havolalari WebAssembly-da polimorfizmga erishishda muhim rol o'ynaydi. Bu sizga umumiy "interfeys" (bir xil imzolarga ega funktsiyalar to'plami) bilan o'rtoqlashadigan butunlay bog'liq bo'lmagan modullardagi ob'ektlarga yagona tarzda munosabatda bo'lishga imkon beradi.

Funksiya havolalari tomonidan yoqilgan polimorfizm turlari

• Subtip polimorfizmi: Shakl ierarxiyasi misolida ko'rsatilgandek, dinamik dispetcherlash orqali erishilgan.
• Parametrik polimorfizm (generiklar): WebAssembly to'g'ridan-to'g'ri generiklarni qo'llab-quvvatlamasa-da, funktsiya havolalarini tur o'chirish kabi usullar bilan birlashtirib, shunga o'xshash natijalarga erishish mumkin.

Misol: Voqeani boshqarish tizimi

Turli komponentlar turli xil voqealarga javob berishi kerak bo'lgan voqeani boshqarish tizimini tasavvur qiling. Har bir komponent voqea tizimida qayta qo'ng'iroq funktsiyasini ro'yxatdan o'tkazishi mumkin. Voqea sodir bo'lganda, tizim ro'yxatdan o'tgan qayta qo'ng'iroqlar orqali takrorlanadi va ularni chaqiradi. Funksiya havolalari ushbu tizimni amalga oshirish uchun idealdir:

1. Voqeani ta'riflash: Tegishli ma'lumotlar bilan umumiy voqea turini belgilang.
2. Qayta qo'ng'iroqni ro'yxatdan o'tkazish: Komponentlar o'zlarining qayta qo'ng'iroq funktsiyalarini voqea tizimida ro'yxatdan o'tkazadilar, funktsiya havolasini o'tkazadilar.
3. Voqeani jo'natish: Voqea sodir bo'lganda, voqea tizimi ro'yxatdan o'tgan qayta qo'ng'iroq funktsiyalarini oladi va ularni `call_indirect` yordamida chaqiradi.

WAT yordamida soddalashtirilgan misol:

            (module
 (type $event_handler_type (func (param i32) (result i32)))

 (table $event_handlers (ref $event_handler_type) 10)

 (global $next_handler_index (mut i32) (i32.const 0))

 (func $register_handler (param $handler (ref $event_handler_type))
 (global.get $next_handler_index)
 (local.get $handler)
 (table.set $event_handlers (global.get $next_handler_index) (local.get $handler))
 (global.set $next_handler_index (i32.add (global.get $next_handler_index) (i32.const 1)))
 )

 (func $dispatch_event (param $event_data i32) (result i32)
 (local $i i32)
 (local.set $i (i32.const 0))
 (loop $loop
 (local.get $i)
 (global.get $next_handler_index)
 (i32.ge_s)
 (br_if $break)

 (local.get $i)
 (table.get $event_handlers (local.get $i))
 (ref.as_non_null)
 (local.get $event_data)
 (call_indirect (type $event_handler_type) (table $event_handlers))
 (drop)

 (local.set $i (i32.add (local.get $i) (i32.const 1)))
 (br $loop)

 (block $break)
 )
 (i32.const 0)
 )

 (export "register_handler" (func $register_handler))
 (export "dispatch_event" (func $dispatch_event))
 (memory (export "memory") 1))

            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu soddalashtirilgan modelda: `register_handler` boshqa modullarga voqealarni boshqaruvchilarni (funktsiyalarni) ro'yxatdan o'tkazishga imkon beradi. Keyin `dispatch_event` ushbu ro'yxatdan o'tgan boshqaruvchilar orqali takrorlanadi va voqea sodir bo'lganda ularni `call_indirect` yordamida chaqiradi. Bu funktsiya havolalari tomonidan osonlashtirilgan asosiy qayta qo'ng'iroq mexanizmini namoyish etadi, bunda *turli modullardan* funktsiyalar markaziy voqea dispetcheri tomonidan chaqirilishi mumkin.

Polimorfizmning afzalliklari

• Bo'sh bog'lanish: Komponentlar boshqa komponentlarning o'ziga xos turlarini bilishga hojat qoldirmasdan bir-biri bilan o'zaro aloqada bo'lishlari mumkin.
• Kod modulligi: Mustaqil komponentlarni ishlab chiqish va saqlash osonroq.
• Moslashuvchanlik: Asosiy tizimga ta'sir qilmasdan komponentlarni qo'shish yoki o'zgartirish orqali o'zgaruvchan talablarga moslashing.

WebAssembly funksiya havolalari uchun foydalanish holatlari

Funksiya havolalari WebAssembly ilovalari uchun keng imkoniyatlarni ochib beradi. Mana ba'zi taniqli foydalanish holatlari:

Ob'ektga yo'naltirilgan dasturlash

Shakl ierarxiyasi misolida ko'rsatilgandek, funktsiya havolalari ob'ektga yo'naltirilgan dasturlash tushunchalarini, masalan, merosxo'rlik, dinamik dispetcherlash va polimorfizmni amalga oshirishni ta'minlaydi.

GUI freymlari

GUI freymlari voqealarni boshqarish va dinamik dispetcherlashga katta tayanishadi. Funksiya havolalari tugmachalarni bosish, sichqonchaning harakatlari va boshqa foydalanuvchi o'zaro ta'sirlari uchun qayta qo'ng'iroq mexanizmlarini amalga oshirish uchun ishlatilishi mumkin. Bu, ayniqsa, WebAssembly yordamida platformalararo UI-larni yaratish uchun foydalidir.

O'yin ishlab chiqish

O'yin motorlari ko'pincha turli xil o'yin ob'ektlari va ularning o'zaro ta'sirlarini boshqarish uchun dinamik dispetcherlashdan foydalanadilar. Funksiya havolalari WebAssembly-da yozilgan o'yin mantig'ining ishlashi va moslashuvchanligini yaxshilashi mumkin. Misol uchun, turli xil ob'ektlar dunyoga noyob tarzda ta'sir qiladigan fizika motorlari yoki AI tizimlarini ko'rib chiqing.

Plugin arxitekturalari

Funksiya havolalari tashqi modullar asosiy ilovaning funksionalligini kengaytiradigan plugin arxitekturalarini yaratishni osonlashtiradi. Pluginlar o'z funktsiyalarini asosiy ilovada ro'yxatdan o'tkazishlari mumkin, keyin u ularni dinamik ravishda chaqirishi mumkin.

Tillararo o'zaro ishlash

Funksiya havolalari WebAssembly va JavaScript o'rtasidagi o'zaro ishlashni yaxshilashi mumkin. JavaScript funktsiyalari WebAssembly funktsiyalariga argument sifatida o'tkazilishi mumkin va aksincha, ikkita muhit o'rtasida uzluksiz integratsiyani ta'minlaydi. Bu, ayniqsa, mavjud JavaScript kod bazalarini ishlashni yaxshilash uchun WebAssembly-ga bosqichma-bosqich o'tkazish uchun dolzarbdir. Hisoblash intensiv vazifasi (masalan, tasvirni qayta ishlash) WebAssembly tomonidan boshqariladigan, UI va voqealarni boshqarish JavaScript-da qoladigan stsenariyni ko'rib chiqing.

Funksiya havolalaridan foydalanishning afzalliklari

• Yaxshilangan ishlash: Dinamik dispetcherlash WebAssembly ish vaqtlari tomonidan optimallashtirilishi mumkin, bu esa an'anaviy yondashuvlarga nisbatan tezroq bajarilishga olib keladi.
• Moslashuvchanlikning oshishi: Funksiya havolalari yanada ifodali va moslashuvchan dasturlash modellarini ta'minlaydi.
• Koddan yaxshiroq qayta foydalanish: Polimorfizm koddan qayta foydalanishni rag'batlantiradi va kod takrorlanishini kamaytiradi.
• Yaxshiroq texnik xizmat ko'rsatish: Modulli va bo'sh bog'langan kodni saqlash va rivojlantirish osonroq.

Qiyinchiliklar va e'tiborga olish

Funksiya havolalari ko'plab afzalliklarni taqdim etsa-da, e'tiborga olish kerak bo'lgan ba'zi qiyinchiliklar va mulohazalar ham mavjud:

Murakkablik

Funksiya havolalari yordamida dinamik dispetcherlash va polimorfizmni amalga oshirish an'anaviy yondashuvlarga qaraganda murakkabroq bo'lishi mumkin. Ishlab chiquvchilar tur xavfsizligini ta'minlash va ish vaqti xatolariga yo'l qo'ymaslik uchun kodlarini ehtiyotkorlik bilan loyihalashlari kerak. Funktsiya havolalaridan foydalanadigan samarali va texnik xizmat ko'rsatadigan kodni yozish ko'pincha WebAssembly ichki qismlarini chuqurroq tushunishni talab qiladi.

Nosozliklarni tuzatish

Funksiya havolalaridan foydalanadigan kodni tuzatish qiyin bo'lishi mumkin, ayniqsa bilvosita qo'ng'iroqlar va dinamik dispetcherlash bilan shug'ullanganda. Nosozliklarni tuzatish vositalari funktsiya havolalarini tekshirish va qo'ng'iroq staklarini kuzatish uchun etarli yordam ko'rsatishi kerak. Hozirgi vaqtda Wasm uchun nosozliklarni tuzatish vositalari doimiy ravishda rivojlanmoqda va funktsiya havolalarini qo'llab-quvvatlash yaxshilanmoqda.

Vaqtinchalik xarajat

Dinamik dispetcherlash statik dispetcherlashga nisbatan ba'zi vaqtinchalik xarajatlarni keltirib chiqaradi. Biroq, WebAssembly ish vaqtlari inline keshlash kabi usullar orqali dinamik dispetcherlashni optimallashtirishi mumkin, bu ishlash ta'sirini minimallashtiradi.

Moslik

Funksiya havolalari WebAssembly-dagi nisbatan yangi xususiyatdir va barcha ish vaqtlari va asboblar zanjirlari ularni to'liq qo'llab-quvvatlamasligi mumkin. Loyihalaringizda funksiya havolalarini qabul qilishdan oldin maqsadli muhitlaringiz bilan mosligini ta'minlang. Misol uchun, eski brauzerlar funktsiya havolalaridan foydalanishni talab qiladigan WebAssembly xususiyatlarini qo'llab-quvvatlamasligi mumkin, ya'ni sizning kodingiz ushbu muhitlarda ishlamaydi.

Funksiya havolalarining kelajagi

Funksiya havolalari WebAssembly uchun katta qadam bo'lib, ilovalarni ishlab chiqish uchun yangi imkoniyatlarni ochib beradi. WebAssembly rivojlanishda davom etar ekan, biz vaqtinchalik optimallashtirish, nosozliklarni tuzatish vositalari va funktsiya havolalarini qo'llab-quvvatlashda yanada yaxshilanishlarni kutishimiz mumkin. Kelajakdagi takliflar funktsiya havolalarini quyidagi xususiyatlar bilan yanada yaxshilashi mumkin:

• Muhrlangan sinflar: Merosxo'rlikni boshqarish va tashqi modullarni sinflarni kengaytirishdan saqlash usullarini taqdim etadi.
• Yaxshilangan o'zaro ishlash: Yaxshiroq asboblar va interfeyslar orqali JavaScript va mahalliy integratsiyani yanada soddalashtirish.
• To'g'ridan-to'g'ri funktsiya havolalari: `call_indirect` ga faqatgina tayanishdan ko'ra funktsiyalarni chaqirishning to'g'ridan-to'g'ri usullarini taqdim etish.

Xulosa

WebAssembly funktsiya havolalari ishlab chiquvchilarning o'z ilovalarini tuzish va optimallashtirish usulida paradigma o'zgarishini anglatadi. Dinamik dispetcherlash va polimorfizmni ta'minlash orqali funktsiya havolalari ishlab chiquvchilarga yanada moslashuvchan, kengaytiriladigan va qayta foydalanish mumkin bo'lgan kodni yaratish imkonini beradi. E'tiborga olish kerak bo'lgan qiyinchiliklar mavjud bo'lsa-da, funktsiya havolalarining afzalliklari inkor etib bo'lmaydi, bu ularni yuqori ishlashga ega veb-ilovalar va undan tashqarini yaratish uchun qimmatli vositaga aylantiradi. WebAssembly ekotizimi etuklashar ekan, biz funktsiya havolalari uchun yanada innovatsion foydalanish holatlarini kutishimiz mumkin, bu ularning WebAssembly platformasining asosi sifatida rolini mustahkamlaydi. Ushbu xususiyatni qabul qilish ishlab chiquvchilarga WebAssembly bilan nima mumkinligining chegaralarini oshirishga, turli xil platformalarda yanada kuchli, dinamik va samarali ilovalar uchun yo'l ochishga imkon beradi.