WebAssembly là gì? Khi nào nên sử dụng WebAssembly

Khi các ứng dụng web ngày càng phức tạp, JavaScript bắt đầu cho thấy giới hạn về tốc độ và hiệu suất. Điều này đã dẫn đến sự ra đời của WebAssembly (Wasm), một loại mã nhị phân được tạo ra để bổ sung cho JavaScript, giúp các ứng dụng web chạy nhanh hơn, mở ra tiềm năng cho các ứng dụng web phức tạp vốn trước đây chỉ có trên desktop.

Tuy nhiên, Wasm không chỉ dừng lại ở việc cải thiện các ứng dụng web mà còn có tác động lớn trong lĩnh vực IoT (Internet of Things). Khi IoT phát triển, các vấn đề về tốc độ, bảo mật và khả năng tương tác trở nên ngày càng khắc khe. Wasm, với định dạng nhỏ gọn và khả năng chạy gần như code native, có thể giúp các thiết bị IoT xử lý nhanh và an toàn hơn, đặc biệt là những thiết bị có tài nguyên hạn chế.

1. WebAssembly là gì?

WebAssembly (Wasm) là một định dạng mã nhị phân cho phép các ứng dụng viết bằng ngôn ngữ lập trình như C, C++, Rust được biên dịch thành mã nhị phân. Mã này sau đó sẽ được thực thi bởi một máy ảo dựa trên ngăn xếp (stack-based virtual machine) trong môi trường trình duyệt web hoặc máy chủ, giúp ứng dụng chạy được trên nhiều nền tảng mà không cần phải viết lại mã nguồn.

Hiểu đơn giản là bạn có thể sử dụng các ngôn ngữ lập trình hiệu suất cao (C, C++, Rust) để viết ứng dụng, sau đó biên dịch thành WebAssembly để chạy trên web mà không cần phải viết lại mã nguồn này bằng JavaScript.

Wasm thường hoạt động song song với JavaScript, cả hai công nghệ này giúp bổ sung cho nhau (Wasm không thay thế JavaScript, mà hoạt động cùng với JavaScript). Mặc dù JavaScript không biên dịch thành Wasm, nhưng nó có thể tương tác với các module Wasm trong trình duyệt. Ví dụ, bạn có thể sử dụng JavaScript để giao tiếp với các hàm Wasm, cho phép Wasm thực hiện các tác vụ nặng và JavaScript xử lý phần giao diện người dùng (DOM).

Hãy tưởng tượng bạn có một ứng dụng web dùng để xử lý hình ảnh, như áp dụng bộ lọc màu (filter). Việc xử lý ảnh thường rất phức tạp và có thể chậm nếu chỉ dùng JavaScript.

Nhưng nếu bạn sử dụng Wasm để thực hiện tác vụ này (bằng cách biên dịch code từ C++ hoặc Rust sang Wasm), việc xử lý ảnh sẽ nhanh hơn nhiều. JavaScript sẽ vẫn được dùng để hiển thị ảnh và điều khiển giao diện người dùng, nhưng Wasm sẽ xử lý việc tính toán nặng hơn ở phía sau.

Hiện tại, Wasm hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như C, C++, Rust, Assembly Script, C#, F#, Dart, Go, Kotlin, Swift, và nhiều ngôn ngữ khác. Điều này làm cho Wasm trở thành một công cụ mạnh mẽ cho các ứng dụng cần hiệu suất cao trên web.

2. WebAssembly bổ sung cho JavaScript như thế nào?

2.1 Cải thiện hiệu suất

JavaScript là ngôn ngữ phổ biến cho web, nhưng vì nó là ngôn ngữ thông dịch, nên đôi khi có thể chạy chậm khi phải xử lý các tác vụ phức tạp. Với WebAssembly, các tác vụ cần nhiều tính toán (như xử lý đồ họa hoặc tính toán khoa học) có thể được chuyển sang Wasm, giúp cải thiện tốc độ thực thi.

Ví dụ: Bạn có một ứng dụng web chơi game 3D, phần giao diện và điều khiển của trò chơi có thể được xử lý bằng JavaScript, nhưng các phép tính nặng về vật lý, hình ảnh sẽ được xử lý bởi WebAssembly để game chạy mượt mà hơn, không bị giật.

2.2 Tăng khả năng tương thích ngôn ngữ

Với WebAssembly, bạn có thể tận dụng code từ các ngôn ngữ khác như C++, Rust, và biên dịch nó thành Wasm để chạy trong trình duyệt cùng với JavaScript.

Ví dụ: Nếu bạn đã có sẵn một thư viện mã hóa dữ liệu được viết bằng C++, thay vì viết lại toàn bộ bằng JavaScript, bạn chỉ cần biên dịch nó sang WebAssembly. Sau đó, bạn có thể tích hợp với JavaScript để sử dụng trong ứng dụng web của mình. Đoạn code có thể chạy trên bất kỳ trình duyệt nào mà không phải lo lắng về việc trình duyệt có hỗ trợ C++ hay không.

2.3 Security và Isolation

Giống như JavaScript, WebAssembly cũng chạy trong môi trường sandbox an toàn của trình duyệt, không thể trực tiếp truy cập vào hệ thống máy tính. Tuy nhiên, Wasm còn có các tính năng bảo mật cao hơn như cách ly bộ nhớ và kiểm soát chặt chẽ hơn việc truy cập tài nguyên.

Ví dụ: Nếu bạn chạy một đoạn code WebAssembly từ một bên thứ ba không đáng tin cậy, đoạn code này sẽ không thể truy cập các phần khác của hệ thống trừ khi được cấp phép, bảo vệ hệ thống của bạn khỏi những rủi ro bảo mật.

2.4 Mở rộng khả năng của JavaScript

WebAssembly không thay thế JavaScript mà bổ sung thêm sức mạnh cho nó. Bạn có thể dùng Wasm để xử lý các tác vụ tính toán phức tạp, trong khi JavaScript tiếp tục xử lý giao diện người dùng và tương tác với DOM.

Ví dụ: Nếu bạn có một ứng dụng xử lý video trực tuyến, bạn có thể sử dụng JavaScript để hiển thị giao diện và điều khiển video, nhưng dùng WebAssembly để thực hiện các tác vụ nặng như nén video hoặc thay đổi định dạng video.

3. Khi nào nên sử dụng WebAssembly

WebAssembly có tiềm năng lớn, nhưng không phải là giải pháp hoàn hảo cho mọi vấn đề trong lập trình web, đặc biệt về mặt hiệu suất. Bạn hãy đọc những lưu ý sau đây để tìm câu trả lời cho câu hỏi có nên chuyển qua dùng WebAssembly hay không cho riêng mình nhé.

• Hiệu suất không phải lúc nào cũng vượt trội: Mặc dù Wasm có thể giúp tăng tốc, chẳng hạn như các tác vụ tính toán phức tạp, nhưng trong nhiều trường hợp, lợi ích về hiệu suất không rõ rệt. Ví dụ, việc cải thiện tốc độ từ 10ms xuống 8ms, thật sự không đáng để đầu tư công sức chuyển code từ JavaScript sang C++.
• Wasm không chỉ nói về hiệu suất: Wasm không chỉ mang lại cải thiện hiệu suất mà còn mở ra khả năng sử dụng code từ các ngôn ngữ như C, C++, Rust trên web. Điều này rất hữu ích khi cần tái sử dụng code, chẳng hạn như các thư viện đồ họa hoặc xử lý dữ liệu. Hãy tưởng tượng bạn phải triển khai lại toàn bộ những code "đang chạy ổn định" này sang Javascript, nó thật sự là ác mộng.

• Wasm đề cao sự nhất quán: Việc đảm bảo rằng code chạy nhất quán trên nhiều môi trường (server, client, CLI, v.v.) là quan trọng hơn hiệu suất. Wasm giúp đảm bảo tính nhất quán này, vì nó cho phép cùng một codebase có thể chạy trên nhiều nền tảng mà không cần phải viết lại.
• Không phải mọi ứng dụng web đều cần Wasm: Ngoại trừ các ứng dụng đặc thù như game hoặc các thư viện xử lý nặng, Wasm không phải lúc nào cũng là lựa chọn tối ưu cho ứng dụng web thông thường. JavaScript vẫn là lựa chọn phổ biến vì nó dễ sử dụng, có hệ sinh thái phong phú và đủ nhanh.
• Kích thước file Wasm phụ thuộc vào ngôn ngữ:  Mặc dù Wasm có thể tạo ra các file binary nhỏ, nhưng nó phụ thuộc vào ngôn ngữ gốc. Ví dụ, các file Wasm bằng Go có thể rất lớn, trong khi Rust có thể tạo ra các file Wasm rất nhỏ. Điều này cho thấy việc tối ưu hóa cho kích thước và hiệu suất cần phải được cân nhắc kỹ lưỡng.

4. Kết luận

WebAssembly (Wasm) mở ra một kỷ nguyên mới cho phát triển ứng dụng web, với khả năng mang đến hiệu suất gần như native cho các tác vụ tính toán phức tạp. Tuy nhiên, hiệu suất không phải lúc nào cũng vượt trội so với JavaScript, đặc biệt là đối với các tác vụ thông thường trên web.

Wasm thực sự tỏa sáng khi được sử dụng cho các ứng dụng đặc thù như game, xử lý đồ họa, và các thư viện chuyên dụng đòi hỏi tính toán phức tạp.

Các bài viết liên quan:

• Deno là gì? So sánh Deno 2, Bun và Nodejs
• Bun là gì? Lựa chọn Javascript Runtime mới cho các Developer
• Prisma là gì? Thư viện ORM cho Node.js và TypeScript
• pnpm là gì? So sánh npm, yarn và pnpm