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[译] 什么将会替代 JavaScript 呢?

什么将会替代 JavaScript 呢?

JavaScript 正在蓬勃发展。但由于 WebAssembly 的出现,它的衰落可能只是一个时间问题。

隧道的尽头 / [[Pixabay](https://pixabay.com/?utm_source=link-attribution&utm_medium=referral&utm_campaign=image&utm_content=20180)]

有些编程语言很受欢迎。而有些只是被开发人员被迫接受。对于许多程序员来说,JavaScript 就是后者中的一个例子,每个前端开发人员都需要学习和理解这种语言,但是却没有人喜欢它。

十年前,JavaScript 还没有统治世界的迹象。其他的平台,像 Java,Flash 和 Silverlight 也依然在被我们使用。以上三个平台都需要运行在一个浏览器插件中,且三者都用一种不同的用户界面替换了 HTML。这种方法使它们在功能特性方面远远领先于 JavaScript —— 例如,早在 \<video> 元素、CSS 动画或 HTML canvas 之前,我们就能使用它们添加视频、动画和绘图。但这也意味着它们的衰落。当移动浏览爆炸式增长,HTML 转向拥抱移动浏览器时,这些平台也已过时。

讽刺的是,就在 JavaScript 征服世界的同时,一颗小小的种子被播下。它将在未来的某个时候,宣告 JavaScript 的终结。这颗种子就是一种叫 asm.js 的实验技术。

但是介绍它之前,我们还是退一步来审视当下的形势。

转码:目前的做法

自从我们有了 JavaScript,开发人员就一直试图避开它。一种早期的方法是使用插件将代码从浏览器中取出。(该方法失败。)另一种想法是开发可以转换代码的开发工具,将用另一种更受欢迎的语言编写的代码转换成 JavaScript。这样,开发人员就可以如愿地让代码到处运行,同时又能避免弄脏双手。

把一种语言转换成另一种语言的过程叫做转码,但这个过程并非一帆风顺。高级语言有不同的特性、语法和习惯用法,你不能单纯直接地映射到另一个等价的结构上。就算你可以,这也是有潜在危险的。如果社区停止开发你最喜欢的转码器怎么办?或者如果转码器引入了自己的 bug 怎么办?如果要插入 Angular,React 或 Vue 这样的 JavaScript 框架怎么办?如果你在团队中不使用相同的语言开发,你又将如何与团队合作呢?

如同许多开发案例一样,一个工具的好坏取决于它背后的社区。

如今,转码器已经是再常见不过了,但它们的用途往往只有一种 —— 处理向后兼容性。

开发人员都是尽可能使用最新的 JavaScript 版本,然后使用类似 Babel 之类的转码器将他们的代码转换成同等的(但不那么优雅的)旧版本 JavaScript 代码,这样代码就可以兼容所有的运行环境。或者更好的是,他们使用 TypeScript(一种添加了强类型、泛型和不可为空类型等特性的现代化 JavaScript)并将 TypeScript 转换成 JavaScript。无论哪种方式,你都是在 JavaScript 这片小花园里打转。

Asm.js:一块垫脚石

一种新的可能性的曙光来自于 2013 年,Mozilla 的开发人员做的一个独特实验 —— asm.js。他们那时正在寻找一种在浏览器中运行高性能代码的方法。但与插件不同的是,asm.js 并没有试图与浏览器为邻。相反,它的目标是直达 JavaScript 虚拟机。

从本质上讲,asm.js 是一种简洁、优化的 JavaScript 语法。它比普通的 JavaScript 运行得更快,因为它避开了语言中缓慢的动态部分。但是,意识到这一点的 web 浏览器也可以应用其他方法优化,从而大大提高性能。换句话说,asm.js 遵循了黄金法则 —— 不要破坏 web,同时还提供了未来改进的方法。Firefox 团队借助 asm.js 和一款叫做 Emscripten 的转换工具,把用 C++ 构建的实时 3D 游戏放到了 web 浏览器中,只需要 JavaScript 和一颗初心便可畅玩。

运行在 asm.js 上的虚幻引擎

asm.js 最重要的部分是它迫使开发人员重新思考 JavaScript 的作用。Asm.js 代码 JavaScript 代码,但这不意味着程序员应该手动编写和操作 asm.js 代码。相反,asm.js 代码应该由自动化过程(一个转码器)构建,并直接提供给浏览器。JavaScript 是中间的媒介,而不是最终传递的信息。

WebAssembly:一项新的技术

尽管 asm.js 实验产生了一些耀眼的演示,但它在很大程度上被工作的开发人员忽略了。对他们来说,这只是另一项有趣的新兴技术。但随着 WebAssembly 的诞生,这一切都改变了。

WebAssembly 既是 asm.js 的接班人,同时又是一项截然不同的技术。它是一种紧凑的二进制代码格式。与 asm.js 一样,WebAssembly 代码也被输入到 JavaScript 执行环境中。它们俩具有相同的沙箱和相同的运行时环境。与 asm.js 一样,WebAssembly 的编译方式使得更进一步的效率提升成为可能。但是现在的效率就已经比以前快多了了,浏览器可以完全跳过 JavaScript 解析阶段。对于一个普通的逻辑位来说(例如,耗时的计算),WebAssembly 的速度远远快于常规的 JavaScript,几乎与本机编译的代码一样快。

简化版的 WebAssembly 处理过程管道

如果你想知道 WASM 写起来是什么样的,那么你可以想象一下你有这样一个 C 函数:

int factorial(int n) {
  if (n == 0)
    return 1;
  else
    return n * factorial(n-1);
}
复制代码

它将被编译成如下所示的 WASM 代码:

get_local 0
i64.eqz
if (result i64)
    i64.const 1
else
    get_local 0
    get_local 0
    i64.const 1
    i64.sub
    call 0
    i64.mul
end
复制代码

当通过网络发送时,WASM 代码被进一步压缩成二进制编码。

WebAssembly 的定位是编译器。你永远不会手写它。(但是,如果你想进行深入的探索,你当然可以去做。)

WebAssembly 首次出现在 2015 年。今天,桌面和移动设备上的四大浏览器完全支持它(Chrome,Edge,Safari 和 Firefox)。它在 Internet Explorer 中不受支持,尽管将 WebAssembly 代码转换为 asm.js 可以实现向后兼容。(性能将会受到影响,拜托请让 IE 消失吧!)

WebAssembly 和网站开发的未来

WebAssembly 开箱即用,为开发人员提供了一种通常使用 C++ 编写优化代码例程的方法。这是个强大的功能,但是使用范围有限。如果你需要提高复杂计算的性能,这将很有用。(例如,fastq.bio 使用 WebAssembly 加快了他们的 DNA 测序计算。)如果你需要移植高性能游戏或编写在浏览器中运行的模拟器 ,那么 WebAssembly 你值得拥有。如果这就是 WebAssembly 的全部功能,那就太没意思了 —— 它也将不会有取代 JavaScript 的希望。WebAssembly 还为其他框架开发人员提供了一条小路,使得框架开发人员可以将其平台压缩到 JavaScript 环境中。

事情在这里发生了有趣的转变。WebAssembly 不能是脱离 JavaScript 的,因为它被锁定在 JavaScript 运行环境中。实际上,WebAssembly 至少需要与一些普通的 JavaScript 代码一起运行,因为它无法直接访问页面。这意味着,如果不经过 JavaScript 层,它就无法操纵 DOM 或接收事件。

这听起来像是一个要突破原则的限制。但是,聪明的开发人员已经找到了在 WebAssembly 中偷偷搬运运行环境的方法。例如,Microsoft 的 Blazor 框架,下载一个小型 .NET 的运行环境作为编译后的 WASM 文件。这个运行环境处理 JavaScript 的互操作,并提供基本服务(如垃圾收集)和更高级的功能(布局、路由和用户界面小部件)。换句话说,Blazor 使用了一个存在于另一个虚拟机中的虚拟机。这既可以说是一个令人费解的悖论,也可以说是一种创建在浏览器中运行的非 JavaScript 应用程序框架的聪明方法。

Blazor 并不是唯一一个由 WebAssembly 支持的实验。以 Pyodide 为例,它的目标是将 Python 放到浏览器中,并提供用于数据分析的高级数学工具包。

就是未来。WebAssembly 一开始只是为了满足 C++、Rust 的需求,但很快就被用于创建一些更有野心的实验。不久后,它将会带来那些非 JavaScript 框架与基于 JavaScript 的标准框架(如 Angular、React 和 Vue)同台竞技的机会。

而且 WebAssembly 仍在迅速发展。它目前的实现是一个最小可行性的产品 —— 仅能够在一些重要的场景中发挥作用,而不是在 web 上开发的通用方法。随着 WebAssembly 的逐步普及,这个现象将得到改善。例如,如果像 Blazor 这样的平台流行起来,WebAssembly 可能会支持直接访问 DOM。现在,浏览器制造商们已经在计划添加垃圾回收和多线程的机制,有了 WebAssembly,运行环境这些细节他们也不需要自己实现。

如果你认为这条 WebAssembly 的发展之路看起来漫长而且令人怀疑,那么想想 JavaScript 的例子吧。首先,我们看到,如果有些事情 JavaScript 可以做到,那么它就会被完成。然后,我们了解到,如果浏览器频繁做某件事,那么浏览器会让它工作得更高效更好,等等。所以说,如果 WebAssembly 流行了,它将进入一个良性循环的发展过程,并且很容易超越 JavaScript 的固有优势。

人们常说,WebAssembly 不是用来替代 JavaScript 的。但这适用于之前的每一个发生革命性改变的的平台。JavaScript 不是用来取代浏览器嵌入 Java 的。Web 应用程序也不是为了取代桌面应用程序而设计的。但一旦它们可以,它们就会替代。

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