用 Rust 創建高性能 JavaScript API，並在 WebAssembly 裏運行
WasmEdge 將 Rust 的性能和 JavaScript 的易用性結合在一起
在我之前的文章中，我討論了如何將 JavaScript 代碼嵌入到 Rust 程序。然而，對於 JavaScript 開發者來說，需求往往相反——是將 Rust 函數合併到 JavaScript API 中。這使開發者能夠使用 “純 JavaScript” 編寫程序，同時仍然可以利用 Rust 函數的絕佳性能。使用 WasmEdge Runtime[1] ，你可以做到這一點。
接下來，讓我們看幾個示例。查看 wasmedge-quickjs[2] Github repo 並打開 examples/embed_js 文件夾。
$ git clone https://github.com/second-state/wasmedge-quickjs
$ cd examples/embed_js要先安裝 Rust[3] 和 WasmEdge[4] 才能構建和運行本文中的示例。
embed_js demo 展示了幾個關於如何在 Rust 中嵌入 JavaScript 的不同示例。你可以按如下方式構建和運行所有示例。
$ cargo build --target wasm32-wasi --release
$ wasmedge --dir .:. target/wasm32-wasi/release/embed_js.wasm創建一個 JavaScript 函數 API
以下代碼片段定義了一個 Rust 函數，該函數可以作爲 API 合併到 JavaScript 解釋器中。
fn run_rust_function(ctx: &mut Context) {
struct HelloFn;
impl JsFn for HelloFn {
fn call(_ctx: &mut Context, _this_val: JsValue, argv: &[JsValue]) -> JsValue {
println!("hello from rust");
println!("argv={:?}", argv);
JsValue::UnDefined
}
}
...
}下面的代碼片段展示瞭如何將這個 Rust 函數添加到 JavaScript 解釋器中，命名爲 hi() 作爲它的 JavaScript API，然後從 JavaScript 代碼中調用它。
fn run_rust_function(ctx: &mut Context) {
...
let f = ctx.new_function::<HelloFn>("hello");
ctx.get_global().set("hi", f.into());
let code = r#"hi(1,2,3)"#;
let r = ctx.eval_global_str(code);
println!("return value:{:?}", r);
}執行結果如下：
hello from rust
argv=[Int(1), Int(2), Int(3)]
return value:UnDefined使用這種方法，可以創建一個帶有自定義 API 函數的 JavaScript 解釋器。解釋器在 WasmEdge 內部運行，可以從 CLI 或網絡執行調用此類 API 函數的 JavaScript 代碼。
創建 JavaScript 對象 API
在 JavaScript API 設計中，我們有時需要提供一個同時封裝數據和函數的對象。在以下示例中，我們爲 JavaScript API 定義了一個 Rust 函數。
fn rust_new_object_and_js_call(ctx: &mut Context) {
struct ObjectFn;
impl JsFn for ObjectFn {
fn call(_ctx: &mut Context, this_val: JsValue, argv: &[JsValue]) -> JsValue {
println!("hello from rust");
println!("argv={:?}", argv);
if let JsValue::Object(obj) = this_val {
let obj_map = obj.to_map();
println!("this={:#?}", obj_map);
}
JsValue::UnDefined
}
}然後我們在 Rust 端創建一個 “對象”，設置它的數據字段，然後將 Rust 函數註冊爲與對象關聯的 JavaScript 函數。
let mut obj = ctx.new_object();
obj.set("a", 1.into());
obj.set("b", ctx.new_string("abc").into());
let f = ctx.new_function::<ObjectFn>("anything");
obj.set("f", f.into());接下來，我們使 Rust “對象” 作爲 JavaScript 對象 test_obj在 JavaScript 解釋器中可用。
ctx.get_global().set("test_obj", obj.into());在 JavaScript 代碼中，你現在可以直接使用 test_obj 作爲 API 的一部分。
let code = r#"
print('test_obj keys=',Object.keys(test_obj))
print('test_obj.a=',test_obj.a)
print('test_obj.b=',test_obj.b)
test_obj.f(1,2,3,"hi")
"#;
ctx.eval_global_str(code);
}執行結果如下。
test_obj keys= a,b,f
test_obj.a= 1
test_obj.b= abc
hello from rust
argv=[Int(1), Int(2), Int(3), String(JsString(hi))]
this=Ok(
{
"a": Int(
1,
),
"b": String(
JsString(
abc,
),
),
"f": Function(
JsFunction(
function anything() {
[native code]
},
),
),
},
)一個完整的 JavaScript 對象 API
在前面的示例中，我們演示了從 Rust 創建 JavaScript API 的簡單示例。在這個例子中，我們將創建一個完整的 Rust 模塊並將其作爲 JavaScript 對象 API 提供。該項目位於 examples/embed_rust_module[5] 文件夾中。你可以在 WasmEdge 中將其作爲標準 Rust 應用程序構建和運行。
$ cargo build --target wasm32-wasi --release
$ wasmedge --dir .:. target/wasm32-wasi/release/embed_rust_module.wasm該對象的 Rust 實現是一個模塊，如下所示。它具有數據字段、構造函數、getter 和 setter 以及函數。
mod point {
use wasmedge_quickjs::*;
#[derive(Debug)]
struct Point(i32, i32);
struct PointDef;
impl JsClassDef<Point> for PointDef {
const CLASS_NAME: &'static str = "Point\0";
const CONSTRUCTOR_ARGC: u8 = 2;
fn constructor(_: &mut Context, argv: &[JsValue]) -> Option<Point> {
println!("rust-> new Point {:?}", argv);
let x = argv.get(0);
let y = argv.get(1);
if let ((Some(JsValue::Int(ref x)), Some(JsValue::Int(ref y)))) = (x, y) {
Some(Point(*x, *y))
} else {
None
}
}
fn proto_init(p: &mut JsClassProto<Point, PointDef>) {
struct X;
impl JsClassGetterSetter<Point> for X {
const NAME: &'static str = "x\0";
fn getter(_: &mut Context, this_val: &mut Point) -> JsValue {
println!("rust-> get x");
this_val.0.into()
}
fn setter(_: &mut Context, this_val: &mut Point, val: JsValue) {
println!("rust-> set x:{:?}", val);
if let JsValue::Int(x) = val {
this_val.0 = x
}
}
}
struct Y;
impl JsClassGetterSetter<Point> for Y {
const NAME: &'static str = "y\0";
fn getter(_: &mut Context, this_val: &mut Point) -> JsValue {
println!("rust-> get y");
this_val.1.into()
}
fn setter(_: &mut Context, this_val: &mut Point, val: JsValue) {
println!("rust-> set y:{:?}", val);
if let JsValue::Int(y) = val {
this_val.1 = y
}
}
}
struct FnPrint;
impl JsMethod<Point> for FnPrint {
const NAME: &'static str = "pprint\0";
const LEN: u8 = 0;
fn call(_: &mut Context, this_val: &mut Point, _argv: &[JsValue]) -> JsValue {
println!("rust-> pprint: {:?}", this_val);
JsValue::Int(1)
}
}
p.add_getter_setter(X);
p.add_getter_setter(Y);
p.add_function(FnPrint);
}
}
struct PointModule;
impl ModuleInit for PointModule {
fn init_module(ctx: &mut Context, m: &mut JsModuleDef) {
m.add_export("Point\0", PointDef::class_value(ctx));
}
}
pub fn init_point_module(ctx: &mut Context) {
ctx.register_class(PointDef);
ctx.register_module("point\0", PointModule, &["Point\0"]);
}
}在解釋器的實現中，首先調用 point::init_point_module 將 Rust 模塊註冊到 JavaScript 上下文中，然後我們就可以運行一個簡單地使用 point 對象的 JavaScript 程序。
use wasmedge_quickjs::*;
fn main() {
let mut ctx = Context::new();
point::init_point_module(&mut ctx);
let code = r#"
import('point').then((point)=>{
let p0 = new point.Point(1,2)
print("js->",p0.x,p0.y)
p0.pprint()
try{
let p = new point.Point()
print("js-> p:",p)
print("js->",p.x,p.y)
p.x=2
p.pprint()
} catch(e) {
print("An error has been caught");
print(e)
}
})
"#;
ctx.eval_global_str(code);
ctx.promise_loop_poll();
}上述應用程序的執行結果如下。
rust-> new Point [Int(1), Int(2)]
rust-> get x
rust-> get y
js-> 1 2
rust-> pprint: Point(1, 2)
rust-> new Point []
js-> p: undefined
An error has been caught
TypeError: cannot read property 'x' of undefined接下來
使用 Rust 函數和模塊來實現 JavaScript API 是一個強大的想法。這允許 WasmEdge Runtime 顯着提高 JavaScript 應用程序的性能。然而，Rust 函數仍然需要編譯成 WebAssembly 字節碼。對於一些函數，比如 AI 推理，直接從 WasmEdge 調用原生 C 庫函數效率更高。在下一篇文章中，我將討論如何運用 WasmEdge 來支持 C 原生函數，然後將這些函數公開爲 Rust 和 JavaScript API。
雲原生 WebAssembly 中的 JavaScript 是下一代雲和邊緣計算基礎設施中的新興領域。我們也是剛開始涉足。如果對此感興趣，請加入 WasmEdge 項目 [6] 或通過提出 feature request issue 告訴我們，你需要的是什麼。
參考資料
[1]
WasmEdge Runtime: https://github.com/WasmEdge/WasmEdge
[2]
wasmedge-quickjs: https://github.com/second-state/wasmedge-quickjs/
[3]
Rust: https://www.rust-lang.org/tools/install
[4]
WasmEdge: https://github.com/WasmEdge/WasmEdge/blob/master/docs/install.md
[5]
examples/embed_rust_module: https://github.com/second-state/wasmedge-quickjs/tree/main/examples/embed_rust_module
[6]
WasmEdge 項目: https://github.com/WasmEdge/WasmEdge
關於 WasmEdge
WasmEdge 是輕量級、安全、高性能、實時的軟件容器與運行環境。目前是 CNCF 沙箱項目。WasmEdge 被應用在 SaaS、雲原生，service mesh、邊緣計算、汽車等領域。
** ✨ GitHub**：https://github.com/WasmEdge/WasmEdge
** 💻 官網**：https://wasmedge.org/
👨💻 Slack **羣：**CNCF slack 搜索 WasmEdge
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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/qY5tzgfH5fD0BdM1HtN3tw