WebAssembly: die Zukunft der Webapps?

Vielleicht haben Sie schon von WebAssembly (kurz: Wasm) gehört, denn immerhin gibt es zumindest die WebAssembly Community Group (W3C) schon seit April 2015. Inzwischen ist Wasm in der Version 1.0 verfügbar.
Doch was ist Wasm genau und wofür braucht man das? In diesem Blogbeitrag erfahren Sie alles dazu!

Was ist WebAssembly?

WebAssembly is a binary instruction format for a stack-based virtual machine.
Wasm is designed as a portable target for compilation of high-level languages like C/C++/Rust, enabling deployment on the web for client and server applications.

Kurz gesagt: WebAssembly ist ein neuer Typ Code. Er ermöglicht es Webanwendungen in C/C++ oder Rust zu implementieren und diese (fast – in einer Sandbox) nativ im Browser auszuführen. Dabei kann es auch in Kombination mit HTML/CSS verwendet werden [1].

Warum möchte man Webapps in einer maschinennahen Sprache implementieren und ausführen?

Gute Frage! Denn um Logik auf Webseiten zu implementieren, gibt es doch schon JavaScript? Wie wir aber alle wissen, ist JavaScript vergleichsweise leider sehr langsam. Das macht sich vor allem bei komplexen Webanwendungen wie z.B. bei der 3D Visualisierung im Browser bemerkbar.

Deshalb sind vor allem folgende Gründe dafür verantwortlich, dass es Wasm gibt:

  • Performance
  • Performance
  • Performance
  • und Performance [2] [3]

 

In folgender Demoanwendung kann man sehr gut selbst den Unterschied sehen, spüren und ausprobieren: WebAssembly VS JavaScript

  1. Link öffnen und oben rechts auf den Debug-Monitor klicken, bis die blaue FPS-Anzeige zu sehen ist
  2. Über das DropDown oben rechts kann zwischen Wasm und JS gewechselt werden
  3. Darunter kann die Anzahl der animierten Menschen erhöht/verringert werden

Im aktuellen Google Chrome Canary (Version 72.0.3610.0) erhalte ich z.B. bei 20 Menschen mit JS gerade mal ~13 FPS, mit Wasm ~30 FPS. Das sind mehr als 100% Performance-Steigerung!

Wie funktioniert WebAssembly im Browser?

Um den geschriebenen C/C++ Code zu WebAssembly zu kompilieren, gibt es emscripten. Mit emscripten kann über folgenden Befehl der Code zu Wasm kompiliert werden:

emcc hello.c -s WASM=1 -o hello.html

Um das ganze im Browser auszuführen, muss die jeweilige Browserengine auch Wasm unterstützen. In Chrome übernimmt das Ausführen von Wasm beispielsweise der Chrome Native Client in einer Sandbox.

Wer noch tiefer einsteigen möchte: https://hacks.mozilla.org/2017/02/creating-and-working-with-webassembly-modules/

Welche Browser bzw. Browserengines unterstützen WebAssembly?

WebAssembly Browserunterstützung

Man mag es kaum glauben, aber da sind sich alle (wichtigen) Browser (nicht Internet Explorer) einig: https://caniuse.com/#feat=wasm

Wird WebAssembly der Nachfolger von JavaScript?

Nein. Wasm ist als „schnelle Ergänzung“ für JavaScript gedacht [4].
Wasm wird in Zukunft parallel existieren und voraussichtlich nur bei besonders komplexen Webanwendungen zum Einsatz kommen (Rechenintensive Anwendungen, 3D, etc.).

 

Quellen:

[1] https://blog.logrocket.com/webassembly-how-and-why-559b7f96cd71

[2] https://www.lucidchart.com/techblog/2017/05/16/webassembly-overview-so-fast-so-fun-sorta-difficult/

[3] https://medium.com/samsung-internet-dev/performance-testing-web-assembly-vs-javascript-e07506fd5875

[4] https://de.wikipedia.org/wiki/WebAssembly

Was ist eigentlich TypeScript?

TypeScript etabliert sich zur neuen Standard-Programmiersprache im Webfrontend. In diesem Blogpost möchte ich die Herkunft und die Grundlagen dieser Sprache, sowie die Vorteile und Unterschiede gegenüber JavaScript erläutern.

Was ist ECMAScript?

Bevor wir über TypeScript reden, muss erklärt werden, woher die Spezifikation von TypeScript kommt. Die ECMAScript-Spezifikation wird seit jeher von der European Computer Manufacturers Association festgelegt und definiert quasi, wie JavaScript funktioniert.
Die ECMA-Organisation beschäftigt sich jedoch nicht nur mit JavaScript, sondern auch mit anderen Standards, wie z.B. die gute alte CD-ROM, die Floppy-Disk oder das Office-Open-XML-Format. Hier eine Liste aller ECMA-Standards).

ECMA-Script (kurz ES) wird – seit 2015 – jedes Jahr im Juni neu Released und trägt auch den entsprechenden Jahresnamen in der Spezifikation. Die aktuelle Version ist z.B. ECMAScript 2017.
Aber Vorsicht (!) ECMAScript 2017 heißt in der Kurzform ES8 oder ECMAScript 8 (für 8th Edition) – ziemlich verwirrend, oder?

Versionsname (kurz) Versionsname (lang) Name der Spezifikation Signifikanteste Änderungen
ES6 ECMAScript 6 ECMAScript 2015 Added classes and modules.
ES7 ECMAScript 7 ECMAScript 2016 Added exponential operator (**). Added Array.prototype.includes.
ES8 ECMAScript 8 ECMAScript 2017 Async Functions, Shared memory and atomics.
ES.Next Generischer Name für die nächste, kommende Spezifikation.

JavaScript ist also nichts weiter, als eine Implementierung der ECMAScript Spezifikation.
Was ist mit dem Browser-Suppport? Siehe: caniuse.com/#search=ES6 oder w3schools.com/js/js_versions.asp

Was ist TypeScript?

TypeScript (kurz: TS) ist ein Superset von JavaScript. Das bedeutet, TS ist ebenfalls eine Implementierung von ECMAScript, erweitert aber JavaScript mit zusätzlichen „Features“.
Jeder JavaScript-Code funktioniert auch in TypeScript, aber nicht jeder TypeScript-Code funktioniert auch in JavaScript.

Wie der Name schon verrät, erweitert TypeScript JavaScript um Typings (und Annotations). Das heißt die Programmiersprache ist Typsicher – wie z.B. auch Java oder C#.
Hier ein Beispiel zur Verdeutlichung:

JavaScript TypeScript
var companyName= "doubleSlash"; let companyName: string = "doubleSlash";

Die Typsicherheit unterstützt in erster Linie den Entwickler und resultiert somit in einer höheren Code-Qualität, obwohl am Ende die Software in einer „alten JavaScript-Umgebung“ lauffähig ist. Durch statische Codeanalyse kann die Softwarequalität noch weiter gesteiert werden.

Die Typings gehen nach dem Kompilieren verloren (da JavaScript keine Typings kennt) und müssen eigentlich gar nicht genutzt werden. Sie sind laut TS-Spezifikation optional (beim Thema Clean Code sind sie natürlich Mandatory!).
Auf der Homepage typescriptlang.org heißt es übrigens: „TypeScript – JavaScript that scales.„.

Aber nicht nur das: Die von Microsoft entwickelte Sprache kompiliert TypeScript-Code „herunter“ zu einer (fast) beliebigen Ziel-ECMAScript Definition (JavaScript-Version), z.B. ES5 – was von so gut wie allen Browsern unterstützt wird. Dies kann in den Compiler-Options (tsconfig.json) konfiguriert werden. Das bedeutet, in der produktiven Webapp läuft am Ende immernoch JavaScript im Browser, kein TypeScript.
Somit schafft TypeScript in Webfrontend-Projekten auch eine gewisse Browser-Unabhängigkeit, da der/die Entwickler/in sich nicht mehr darum kümmern muss, welche ECMAScript-Features er in welchen Browsern verwenden darf, und welche nicht.

Wie der Code nach der Kompilierung aussieht, kann hier live ausprobieren:

FAQ zu TypeScript

  • Gibt es auch Browser, die TypeScript direkt verstehen (ohne Kompiliervorgang zu JavaScript)?
    → Ja, z.B. Firefox, Chrome oder sogar der IE ab Version 11! Dadurch ist es z.B. möglich über die sog. Source-Maps den TypeScript-Code direkt im Browser zu debuggen.
  • Gibt es auch Konkurrenz zu TypeScript?
    → Ja, z.B. Flow von Facebook – kann im Prinzip genau das gleiche.
  • Mit welchen Frameworks kann ich TypeScript nutzen?
    → Mit so gut wie allen aktuellen, z.B. Angular, React, Electron, Ionic, …

 

Zusammenfassung (tl;dr)

  • die Benamung der ECMAScript Spezifikationen ist äußerst kompliziert und verwirrend
  • TypeScript ist eine Implementierung der ECMAScript-Spezifikation und erweitert JavaScript um Typen, Annotationen und mehr (Superset von JS)
  • man kann als Faustregel sagen, TypeScript ist der aktuellen ECMAScript Spezifikation immer etwas vorraus.
  • der TypeScript Compiler ermöglicht es, zu einer bestimmten Target-Language (JavaScript-Version) zu kompilieren, z.B. ES5 → Stichwort „Browser-Unabhängigkeit“.
  • Debugging von TypeScript ist über Source-Maps direkt im Browser möglich

 

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