با توجه به محبوبیت صنعت وِب، سال‌هاست زبان‌های برنامه‌نویسی در این زمینه پیشرفت‌ها و کاربرد‌های چشم‌گیری را داشته‌اند، از جمله جاوا‌اسکریپت (JS) به عنوان یک زبان قابل اجرا در داخل مرورگر شناخته می‌شود. هرچند بسیار محبوب و کاربردی است، اما این زبان قطعاً مشکلات خودش را دارد که برخی از آن‌ها عدم انعطاف‌پذیر بودن، سرعت پایین اجرا و همچنین انواع غیر ایمن آن است که این باعث می‌شود برای محاسبات و کارهای پیچیده جوابگو نباشد.

هرچند گزینه‌هایی مانند CoffeeScript و TypeScript وجود دارند و نسبتاً ایرادات خام جاوا‌اسکریپتی را پوشش می‌دهند، اما در نهایت کد‌های نوشته شده به جاوا‌اسکریپت تبدیل می‌شود. در این میان می‌توان گفت وب‌اسمبلی (WebAssembly) برای حل و مرتب سازی مشکلات جاوا‌اسکریپت معرفی شده است و شدیداً در حال اثبات آن است که یک انقلاب در صنعت وِب را رقم می‌زند.

با این تفاسیر، آیا وب‌اسمبلی زبان برنامه‌نویسی است؟

این فناوری به خودی خود، یک زبان برنامه‌نویسی نیست، در واقع برنامه‌نویسان برنامه‌های خود را توسط زبان‌های سطح‌بالا مانند C یا ++C و حتی Rust می‌نویسند و آن را کامپایل و در قالب باینری با پسوند فایل .wasm وارد می‌کنند. توجه داشته باشید که وب‌اسمبلی جایگزینی برای جاوا‌اسکریپت نیست، درواقع قرار است در کنار جاوا‌اسکریپت اجرا شود. به عنوان مثال شما می‌توانید فقط یک کد محاسباتی بالا را در WebAssembly بسازید و آن را در کنار سایر کد‌های جاوا‌اسکریپت با وزن سبک‌تر استفاده کنید. همچنین شما برای بارگذاری ماژول wasm در مرورگر به جاوا‌اسکریپت نیاز دارید.

فناوری وب‌اسمبلی (WebAssembly) و یا WA چیست؟

وب‌اسمبلی یا وَسم (Wasm، اغلب به طور مخفف) استانداردی باز است که یک قالب جدید دستورالعمل‌های باینری را معرفی می‌کند. این فناوری نوید این را می‌دهد که برنامه‌ها با کارآیی (پرفرمنس) بومیِ خود در بستر وِب اجرا شوند. به عبارت ساده‌تر می‌توان گفت، این فناوری امکان این را می‌دهد که کد‌های نوشته شده با زبان‌های سطح بالا‌تر مانند C و ++C یا Rust به ماژول Wasm کامپایل شوند که مستقیماً در مرورگر‌های مدرن قابل اجرا هستند.

معماری وب‌اسمبلی

وب‌اسمبلی به گونه‌ای طراحی شده است که بر روی دستگاه‌های مجازی مبتنی بر پشته (stack-based) اجرا شود. بر خلاف ماشین‌های رجیستری که عملوند‌های آن‌ها بر روی پردازندهٔ مرکزی قرار دارند و محاسبات در آن بخش اتفاق می‌افتد، در یک ماشین مبتنی بر پشته، بیشتر دستورالعمل‌ها به جای اینکه بر روی رجیستر اعمال شوند، بر روی پشته می‌نشینند.

برای افزودن دو عدد بر روی ماشین مبتنی بر پشته، شماره‌های مربوطه را در پشته ارسال می‌کنید. سپس دستور ADD را فشار می‌دهید. سپس دو عملگر و دستورالعمل از بالای صفحه ظاهر می‌شود و نتیجهٔ اضافی در جای خود قرار می‌گیرد. برخی از این نوع ماشین‌ها عبارتند از .Net، JVM Runtime و غیره.
 

وب‌اسمبلی به معنای سنتی، پشته‌ای ندارد. درواقع هیچ مفهومی از اپراتور‌های جدید ندارد. حتی خبری از GC در آن وجود ندارد. در عوض وب‌اسمبلی دارای یک حافظهٔ خطی است، یعنی حافظه به عنوان طیف پیوسته از بایت‌های بدون نوع نمایش داده می‌شود. در صورت نیاز به فضای بیشتر، ماژول وب‌اسمبلیِ شما می‌تواند بلوک حافظهٔ خطی را افزایش دهد.

نکته: WebAssemble فقط چهار نوع داده دارد: i32، i64، f32، f64 برای اعداد صحیح 32 و 64 بیتی و انواع شماره‌های شناور

آیندهٔ توسعهٔ وب چگونه می‌شود؟

اگرچه ممکن است وب‌اسمبلی، جاوا اسکریپت را از بین نبرد، اما قطعاً قصد این را دارد که چهرهٔ front-end توسعهٔ وب را تغییر دهد. البته راه بسیاری در پیش است تا همهٔ تغییرات را تجربه کنیم. اما به اندازهٔ کافی می‌توان آیندهٔ وب را پیش‌بینی کنیم:

• تنوع از نظر زبانی
• خیلی سریع
• موازی

تنوع زبانی

این فناوری به طور چشم‌گیری تنوع در استفاده از زبان‌های برنامه‌نویسی را برای ساخت برنامه‌های تحت وب افزایش می‌دهد. در حال حاضر لیست زیر زبان‌هایی است که وب‌اسمبلی از آن‌ها پشتیبانی می‌کند:

• C/C++
• Rust
• C#/.Net
• Java
• Python
• Elixir
• Go

سرعت و کارآیی بسیار بالا

فناوری WASM باعث می‌شود عملکرد برنامه‌ها شگفت‌انگیز شود. در این زمینه مستنداتی وجود دارد که فایرفاکس در یک سری از نمونه‌های اولیه آن را ثابت می‌کند. همچنین طبق تجزیه و تحلیل برنامه‌های کاربردی توسط فیگما منتشر شده است که نشان می‌دهد پیاده‌سازی‌های صورت گرفت در قالب asm.js که خود از سرعت بسیاربالای به خاطر پشتیبانی از سی++ دارد، با این وجود با فعال بودن ماژول WebAssembly چیزی حدود ۳ برابر بهبود زمان اجرا گرفته است. در این موارد ثابت شده است که با استفاده از ++C و کامپایلر کلنگ (LLVM) سرعت اجرای برنامه‌ها با فعال بودن وب‌اسمبلی بسیار چشم‌گیر است.

موازی سازی

طبیعتاً این مورد بسیار قابل بررسی و توجه است، چرا که این مبحث به طور کامل در وِب پیاده‌سازی نشده است. از آنجایی که تغییر به سمت پردازنده‌های چند هسته‌ای حدوداً از سال ۲۰۰۵ آغاز شد، این امر به طور فزاینده‌ای اتفاق می‌افتد که برای دستیابی به عملکرد بیشتر، نرم‌افزار‌ها به موازی سازی نیاز دارند. با توجه به اینکه جاوا‌اسکریپت از سیستم موازی پشتیبانی نمی‌کند، تصور کنید که با فعال‌سازی WASM امکان استفاده از تمامی هسته‌های پردازنده فراهم شود.

من به عنوان نویسندهٔ این مقاله، تصور شما را از این فناوری نمی‌دانم. اما قطعاً با این تفاسیر این فناوری به عنوان یک انقلاب بزرگ در حوزهٔ وِب محسوب می‌شود. با توجه به ساختار برنامه‌های نوشته شده توسط زبان‌های قدرتمندی چون ++C می‌توان تصور کرد که برنامه‌های بسیار بهینه و قدرتمندی را در حوزهٔ اجرایی مرورگر‌ها پشتیبانی کند.

در حال حاضر ممکن استد شما فکر کنید که چرا کسی باید زبان ساده‌ای مثل جاوا‌اسکریپت را خدشه‌دار کند و یا به سمت زبان‌های پیچیده‌ای مانند Rust، C و ++C برود. اکنون وب‌اسمبلی کاملاً جدید است و جامعهٔ کافی در اطراف خود ندارد. اما باید توجه داشت وقتی از طریق این فناوری می‌توان به ویدئو‌ها، تصاویر و کتابخانه‌های رمزنگاری، یا استفاده از موتور‌های گرافیکی و فیزیکی که از OpenGL استفاده می‌کنند، و یا حتی کتابخانه‌‌ها و فریم‌ورک‌های قدرتمندی مانند Qt و غیره را می‌توان در حوزهٔ وب مورد استفاده قرار داد. بنابراین فناوری وب‌اسمبلی می‌تواند مسیری را برای رشد صنایع مختلف به خصوص شرکت‌های بازی‌سازی و غیره باز کند.

افزایش کارآیی (پرفرمنس) بسیار شدید که توسط وب‌اسمبلی فراهم می‌شود، همانند اجرای برنامه‌های دسکتاپی است که می‌توان آن را بر روی وب نیز مشاهده کرد. با این روال ممکن است وب‌اسمبلی در سال‌های آینده، با نرم‌افزار‌های رومیزیِ بومی برابری کند.