Introduction à WebAssembly: Le Futur de l'Exécution Web

1. Présentation de WebAssembly

1.1. Qu'est-ce que WebAssembly?

WebAssembly (souvent abrégé wasm) est un langage de programmation à bas niveau qui s'exécute dans les navigateurs web. Contrairement à JavaScript, qui est un langage interprété, wasm est un langage compilé, ce qui permet une exécution plus rapide. WebAssembly est conçu pour être un complément de JavaScript, pas pour le remplacer. WebAssembly code peut être appelé par et interagir avec JavaScript code.

1.2. Pourquoi WebAssembly est important?

WebAssembly est important pour plusieurs raisons:

1. Il offre une exécution de code beaucoup plus rapide que JavaScript, ce qui peut être crucial pour certains types d'applications web comme les jeux en ligne et la réalité augmentée/virtuelle.
2. Il facilite l'utilisation de langages de programmation autres que JavaScript sur le web. Cela signifie que les développeurs peuvent utiliser le langage qu'ils préfèrent ou le plus adapté à la tâche.
3. Il ouvre la porte à de nouvelles possibilités pour le développement d'applications web en termes de performances, de fonctionnalités et de sécurité.

Pour comprendre pourquoi WebAssembly est si important, il peut être utile de comprendre certains des défis inhérents à l'utilisation de JavaScript pour le développement d'applications web. Bien que JavaScript soit rapide, flexible et largement pris en charge, il a des limites en termes de performances et de compatibilité avec d'autres langages de programmation.

1.3. L'avantage de WebAssembly sur JavaScript

Voici un tableau qui compare les caractéristiques de WebAssembly et JavaScript:

En résumé, bien que JavaScript ait une utilisation ubiquitaire dans le développement web, WebAssembly ouvre de nouvelles possibilités en termes de performances, de flexibilité de langage et de sécurité.

2. Comment fonctionne WebAssembly?

Internet est un environnement complexe et pour comprendre WebAssembly, il est vital de comprendre sa structure et son fonctionnement.

2.1. Structure de WebAssembly

WebAssembly est constitué de deux parties essentielles: le bytecode et le Runtime Environment.

• Bytecode Le bytecode est du code machine que les ordinateurs peuvent lire et exécuter. Il est plus petit et plus rapide à charger que le code texte, ce qui en fait une solution idéale pour les programmes volumineux qui doivent être téléchargés sur l'Internet. Le bytecode de WebAssembly a été conçu pour être compact afin de minimiser les temps de chargement.

• Runtime Environment Le Runtime Environment est la plateforme sur laquelle le bytecode s'exécute. Dans le cas de WebAssembly, il s'agit des moteurs JavaScript modernes (comme V8, qui est intégré à Chrome et à Node.js), qui ont été mis à jour pour comprendre et exécuter le bytecode WebAssembly.

2.2. Compilation et exécution de WebAssembly

WebAssembly est pré-compilé avant d'être envoyé sur le réseau. Cela signifie que la phase de compilation est effectuée une seule fois par le développeur, et non par le moteur d'exécution sur l'appareil de l'utilisateur final. Ce processus est plus rapide et nécessite moins de ressources que la compilation à la volée du JavaScript.

Lorsque les navigateurs Web reçoivent du bytecode WebAssembly, ils le convertissent en code machine natif à l'aide de ce que l'on appelle le JIT (Just-In-Time) compilation. Cette technique rend l'exécution de WebAssembly presque aussi rapide que le code machine natif.

Note: Certains navigateurs Web sont même en mesure d'optimiser davantage le bytecode WebAssembly en utilisant la compilation en avance (AOT-Ahead Of Time), qui convertit tout le module WebAssembly en code machine natif avant de l'exécuter.

2.3. Interaction avec JavaScript

WebAssembly et JavaScript peuvent fonctionner côte à côte et communiquer entre eux. Cela se fait généralement par le biais de l'API de WebAssembly, qui est destinée à être utilisée en JavaScript pour charger, compiler et exécuter des modules WebAssembly.

JavaScript peut aussi passer des données complexes à WebAssembly en utilisant l'objet WebAssembly.Memory. WebAssembly peut alors manipuler ces données, avant de les renvoyer à JavaScript pour d'autres opérations. Cela permet d'exploiter la vitesse et l'efficacité de WebAssembly pour des tâches lourdes, tout en conservant la flexibilité et les fonctionnalités de JavaScript pour le reste du développement.

3. Utilisation de WebAssembly pour améliorer les performances

3.1. Exemplification avec un cas concret

Le meilleur moyen d'illustrer la puissance de WebAssembly est de l'exemplifier avec un cas concret. Prenons l'exemple du format de fichier PDF. Mozilla a utilisé WebAssembly pour permettre l'affichage de ces fichiers directement dans votre navigateur via l'extension JavaScript PDF.js. Grâce à WebAssembly, PDF.js a réussi à augmenter les performances en réduisant le temps de traitement général des fichiers PDF.

1// Extrait de code illustrant l'utilisation de WebAssembly dans PDF.js
2var loadingTask = pdfjsLib.getDocument(url);
3loadingTask.promise.then(function(pdf) {
4  // Do something with your pdf instance
5  }, function(reason) {
6  // PDF loading error
7  console.error(reason);
8});

3.2. WebAssembly et l'optimisation du temps de chargement de page

WebAssembly peut aider à améliorer le temps de chargement des pages. Les modules WebAssembly sont beaucoup plus petits que leur équivalent JavaScript, ce qui réduit le temps de téléchargement. De plus, comme ils sont déjà dans un format bas niveau, le navigateur peut les exécuter plus rapidement que JavaScript.

3.3. WebAssembly et l'amélioration de la fluidité des applications web

L'une des grandes promesses de WebAssembly est d'apporter une nouvelle fluidité aux applications web. En offrant la possibilité de compiler des langages tels que C++ ou Rust directement en WebAssembly, cela donne la possibilité d'apporter des logiques d'application complexes et très gourmandes en calculs directement dans un navigateur, chose qui était très difficile et inefficace avec JavaScript seul. Cela signifie que des jeux 3D, des applications de réalité augmentée, des éditeurs vidéo, et plus encore, peuvent fonctionner dans un navigateur avec des performances proches de celles d'une application native.

Note: Ceci n'est qu'un aperçu des capacités de WebAssembly. Pour une étude plus approfondie de son potentiel et des opportunités qu'il offre, je recommande de consulter les ressources officielles et les guides communautaires sur le site WebAssembly.

4. Possibilités futures avec WebAssembly

4.1. WebAssembly et la réalité augmentée/virtuelle

D'après le rapport "Realité augmentée (AR) et réel marché de la réalité virtuelle (VR)" publié sur MarketsAndMarkets, le marché de l'AR et de la VR devrait atteindre 72.8 Milliards de Dollars d'ici 2024. WebAssembly pourrait jouer un rôle clé dans ce domaine. En effet, grâce à ses performances proches de celles du code natif, WebAssembly pourrait permettre l'émergence d'applications AR/VR riches et immersives directement dans les navigateurs web.

4.2. WebAssembly et les jeux web

Les jeux en ligne sont un marché en pleine croissance(Newzoo). WebAssembly, de par sa nature bas-niveau et performante, amènerait plus de fluidité et de rapidité au jeux web, créant une expérience de jeu plus agréable pour l'utilisateur.

WebAssembly peut être utilisé pour compiler des jeux existants écrits dans d'autres langages(fortement typés et bas-niveau comme C ou C++) pour les faire tourner dans le navigateur, ouvrirait un nouvel océan d'opportunités pour le marché du jeux en ligne.

4.3. WebAssembly et les applications mobiles web

Grâce à WebAssembly, il sera possible de créer des applications web mobiles avec des performances proches de celles des applications natives. En effet, en accédant directement aux fonctionnalités bas-niveau des appareils mobiles, WebAssembly pourrait offrir un meilleur contrôle sur l'efficacité et les performances des applications web mobiles.

Remarque: WebAssembly n'en est qu'à ses débuts. Certains de ces usages ne sont encore qu'à l'état de projet et nécessitent davantage de développement avant d'être pleinement réalisables. Cependant, avec la croissance rapide de WebAssembly, il est probable que nous verrons ces utilisations et d'autres encore se concrétiser dans un futur proche.

5. Comment démarrer avec WebAssembly?

5.1. Outils indispensables pour le développement WebAssembly

Pour commencer avec WebAssembly, vous aurez besoin de quelques outils indispensables. Il s'agit notamment de :

• Un compilateur WebAssembly, comme Emscripten ou Binaryen. Ces compileurs transforment votre code en bytecode WebAssembly.

• Un navigateur compatible avec WebAssembly. La plupart des navigateurs modernes tels que Chrome, Firefox, Safari et Edge supportent WebAssembly.

• Un éditeur de texte ou IDE de votre choix pour écrire votre code. Visual Studio Code par exemple est très populaire et propose diverses extensions pour le développement WebAssembly.

Combinés, ces outils vous permettront de débuter dans le développement WebAssembly.

5.2. Un exemple simple de programme WebAssembly

Pour bien illustrer l'utilisation de WebAssembly, examinons un exemple simple. Supposons que vous écriviez une fonction en C qui calcule la somme de deux nombres:

1#include <emscripten.h>
2
3EMSCRIPTEN_KEEPALIVE
4int somme(int a, int b) {
5  return a + b;
6}

Avec Emscripten, vous pouvez compiler ce code en WebAssembly en utilisant la commande suivante:

1emcc somme.c -O3 -s WASM=1 -o somme.js

Cela va générer deux fichiers, somme.wasm et somme.js. somme.wasm contient le code WebAssembly compilé à partir de votre fichier C, tandis que somme.js est un fichier JavaScript qui charge et exécute le fichier wasm.

Vous pouvez ensuite appeler votre fonction WebAssembly à partir de JavaScript comme ceci :

1const wasmModule = new WebAssembly.Module(wasmCodeBuffer);
2const wasmInstance = new WebAssembly.Instance(wasmModule);
3console.log(wasmInstance.exports.somme(2, 3));

En exécutant ce code, vous verrez le résultat "5" dans la console.

5.3. Ressources pour en savoir plus

• Site officiel de WebAssembly. Il fournit une multitude d'informations et de tutoriels pour comprendre et apprendre à utiliser WebAssembly.

• Documentation Emscripten. C'est une ressource essentielle pour tout développeur qui cherche à apprendre comment utiliser Emscripten pour compiler du code en WebAssembly.

• WebAssembly sur MDN Web Docs. Vous trouverez ici une mine d'informations sur WebAssembly, notamment des tutoriels et des guides de référence.

Muni de ces outils et ressources, vous êtes maintenant prêt à explorer le monde passionnant de WebAssembly. Bon codage!

6. Limitations et défis de WebAssembly

6.1. Interopérabilité entre WebAssembly et JavaScript

Bien que WebAssembly offre de nombreux avantages en termes de performance, l'un de ses défis est son interopérabilité avec JavaScript. WebAssembly est conçu pour fonctionner en tandem avec JavaScript, mais le processus de communication entre les deux n'est pas encore parfait.

Par exemple, tout appel à une fonction JavaScript de WebAssembly requiert d'abord d'être encapsulé dans un objet JavaScript, ce qui peut ralentir l'exécution. Les développeurs doivent également faire attention à synchroniser correctement les opérations JavaScript et WebAssembly pour éviter les problèmes de synchronisation.

6.2. Questions de sécurité avec WebAssembly

La sécurité est une autre question cruciale avec WebAssembly. Certes, WebAssembly est conçu avec des fonctionnalités de sécurité solides telles que le bac à sable et la vérification de type, mais aucune technologie n'est entièrement à l'abri des vulnérabilités de sécurité.

Un rapport récent par le Centre for Cyber Security and Privacy a identifié plusieurs vulnérabilités potentielles dans l'écosystème WebAssembly, y compris la possibilité d'exécution hostile de code et la corruption de la mémoire.

6.3. L'évolution de WebAssembly

WebAssembly est encore un projet relativement jeune, avec sa première version officielle sortie en 2017. Depuis lors, il a connu un développement rapide, avec de nouvelles fonctionnalités et optimisations continuellement introduites.

Cependant, comme avec toute nouvelle technologie, il y a encore des défis à relever et des améliorations à apporter. Par exemple, l'actuel modèle de mémoire linéaire de WebAssembly peut être limitatif pour certaines applications, et le travail est en cours pour développer une meilleure gestion de la mémoire.

Comme mentionné précédemment, l'interopérabilité avec JavaScript est un autre domaine clé dans lequel WebAssembly doit continuer à évoluer. Avec le temps, on s'attend à ce que WebAssembly se rapproche de plus en plus de JavaScript en termes de capacités et de fonctionnalités, ce qui ouvre des perspectives passionnantes pour l'avenir du développement web.

7. Conclusion

7.1. L'impact actuel de WebAssembly sur le développement web

WebAssembly est déjà en train de changer la donne dans le domaine du développement web. Il offre une performance exceptionnelle qui surpasse celle de JavaScript dans de nombreux cas d'utilisation. le Benchmark de Lin Clark, ingénieur chez Mozilla, a démontré que le WebAssembly peut être 20 fois plus rapide que JavaScript dans certaines tâches.

Note: Les performances exactes peuvent varier en fonction du navigateur, de la machine et de la tâche en question.

7.2. Projections futures pour WebAssembly

L'avenir de WebAssembly est prometteur. Il est déjà supporté par tous les principaux navigateurs web. Le World Wide Web Consortium (W3C) a également officiellement adopté WebAssembly comme standard du web.

En allant de l'avant, les développeurs sont en train d'enrichir WebAssembly avec de nouvelles fonctionnalités. Par exemple, le threading, l'accès à l'arbre DOM, et les modules de garbage collection sont quelques-unes des fonctionnalités qui sont en cours de développement.

En résumé, WebAssembly est une technologie révolutionnaire qui a le potentiel de transformer le web en offrant des performances qui étaient autrefois réservées aux applications natives.

À savoir: De nombreuses opportunités de carrière pour les développeurs WebAssembly devraient émerger à mesure que la popularité de la technologie continue de croître. Il est donc recommandé pour les développeurs de commencer à apprendre WebAssembly dès aujourd'hui.