澳门新萄京官方网站-www.8455.com-澳门新萄京赌场网址

澳门新萄京官方网站前端高性能计算之一,前端

2019-08-03 作者:澳门新萄京赌场网址   |   浏览(110)

前端高性能计算之一:WebWorkers

2017/10/21 · HTML5 · WebWorkers

原文出处: magicly   

最近做一个项目,里面涉及到在前端做大量计算,直接用js跑了一下,大概需要15s的时间, 也就是用户的浏览器会卡死15s,这个完全接受不了。

虽说有V8这样牛逼的引擎,但大家知道js并不适合做CPU密集型的计算,一是因为单线程,二是因为动态语言。我们就从这两个突破口入手,首先搞定“单线程”的限制,尝试用WebWorkers来加速计算。

前端高性能计算之二:asm.js & webassembly

2017/10/21 · HTML5 · webassembly

原文出处: magicly   

前一篇我们说了要解决高性能计算的两个方法,一个是并发用WebWorkers,另一个就是用更底层的静态语言。

2012年,Mozilla的工程师Alon Zakai在研究LLVM编译器时突发奇想:能不能把C/C 编译成Javascript,并且尽量达到Native代码的速度呢?于是他开发了Emscripten编译器,用于将C/C 代码编译成Javascript的一个子集asm.js,性能差不多是原生代码的50%。大家可以看看这个PPT。

之后Google开发了Portable Native Client,也是一种能让浏览器运行C/C 代码的技术。 后来估计大家都觉得各搞各的不行啊,居然Google, Microsoft, Mozilla, Apple等几家大公司一起合作开发了一个面向Web的通用二进制和文本格式的项目,那就是WebAssembly,官网上的介绍是:

WebAssembly or wasm is a new portable, size- and load-time-efficient format suitable for compilation to the web.

WebAssembly is currently being designed as an open standard by a W3C Community Group that includes representatives from all major browsers.

所以,WebAssembly应该是一个前景很好的项目。我们可以看一下目前浏览器的支持情况: 澳门新萄京官方网站 1

认识Web Worker

  1. Web Worker是 运行在后台的javascript,也就是说worker其实就是就一个js文件对象,worker可以让他所包含的js代码运行在后台
  • 特点:

    • 充分利用多核CPU的优势
    • 对多线程支持非常好
    • 不会影响页面的性能
    • 不能访问web页面和DOM API
    • 所有的主流浏览器均支持web worker,除了Internet Explorer
  1. Worker提供API

    1)检测当前浏览器是否支持Worker

    typeof(Worker) !== "undefined“ 
    

    2)创建Worker文件
    创建普通的 JS 文件,都可以用于 Web Worker 文件

    3)创建Web Worker对象

      var worker = new Worker("myTime.js");
    

参数就是在第二步创建的js文件的路径

  4)worker事件

* onmessage事件

用于监听 Web Worker 传递消息,通过回调函数接收传递的消息,通过回调函数的事件对象data 属性可以获取传递的消息

  • postMessage()

       w.postMessage( “worker success.” );
    

通过postMessage() 方法传递消息内容

     w.terminate();

在HTML页面中,通过调用 Web Worker 对象的terminate( ) 方法终止 Web Worker。

流程:
  • 创建WebWorker对象
  • Worker对象
  • Worder事件
    * onmessage事件,当执行postMessage事件时会触发
    * postMessage()方法
    * terminate()方法

Web Worker — 基础知识

  1. Web Worker是 运行在后台的javascript,也就是说worker其实就是就一个js文件对象,worker可以让他所包含的js代码运行在后台

  2. 特点:

  • 充分利用多核CPU的优势
  • 对多线程支持非常好
  • 不会影响页面的性能
  • 不能访问web页面和DOM API,worker文件里的变量都属于Worker,所以在worker文件里不支持 document 形式
  • 所有的主流浏览器均支持web worker,除了较老Internet Explorer版本
  1. Worker提供API
  • 检测当前浏览器是否支持Worker

     在浏览器的控制台输入  typeof(Worker) !== "undefined";  
     输出 true 证明浏览器支持 Worker
    
  • 创建Worker文件

     创建普通的 JS 文件,都可以用于 Web Worker 文件
    
  • 创建Web Worker对象

      var worker = new Worker("myTime.js");
    
      参数就是在第二步创建的js文件的路径
    
  • worker事件

    • onmessage事件

      用于监听 Web Worker 传递消息,通过回调函数接收传递的消息,
      通过回调函数的事件对象data 属性可以获取传递的消息

    • postMessage()

      注意:postMessage() 只写在创建的Worker文件中
      通过postMessage() 方法传递消息内容
      worker.postMessage( "worker success");

    • worker.terminate();

      在HTML页面中,通过调用 Web Worker 对象的 terminate( ) 方法终止 Web Worker。

1.Web Worker是 运行在后台的javascript,也就是说worker其实就是就一个js文件对象,worker可以让他所包含的js代码运行在后台
2.特点:

什么是WebWorkers

简单说,WebWorkers是一个HTML5的新API,web开发者可以通过此API在后台运行一个脚本而不阻塞UI,可以用来做需要大量计算的事情,充分利用CPU多核。

大家可以看看这篇文章介绍https://www.html5rocks.com/en/tutorials/workers/basics/, 或者对应的中文版。

The Web Workers specification defines an API for spawning background scripts in your web application. Web Workers allow you to do things like fire up long-running scripts to handle computationally intensive tasks, but without blocking the UI or other scripts to handle user interactions.

可以打开这个链接自己体验一下WebWorkers的加速效果。

现在浏览器基本都支持WebWorkers了。 澳门新萄京官方网站 2

安装Emscripten

访问

  1. 下载对应平台版本的SDK

  2. 通过emsdk获取最新版工具

JavaScript

# Fetch the latest registry of available tools. ./emsdk update # Download and install the latest SDK tools. ./emsdk install latest # Make the "latest" SDK "active" for the current user. (writes ~/.emscripten file) ./emsdk activate latest # Activate PATH and other environment variables in the current terminal source ./emsdk_env.sh

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
# Fetch the latest registry of available tools.
./emsdk update
 
# Download and install the latest SDK tools.
./emsdk install latest
 
# Make the "latest" SDK "active" for the current user. (writes ~/.emscripten file)
./emsdk activate latest
 
# Activate PATH and other environment variables in the current terminal
source ./emsdk_env.sh
  1. 将下列添加到环境变量PATH中

JavaScript

~/emsdk-portable ~/emsdk-portable/clang/fastcomp/build_incoming_64/bin ~/emsdk-portable/emscripten/incoming

1
2
3
~/emsdk-portable
~/emsdk-portable/clang/fastcomp/build_incoming_64/bin
~/emsdk-portable/emscripten/incoming
  1. 其他

我在执行的时候碰到报错说LLVM版本不对,后来参考文档配置了LLVM_ROOT变量就好了,如果你没有遇到问题,可以忽略。

JavaScript

LLVM_ROOT = os.path.expanduser(os.getenv('LLVM', '/home/ubuntu/a-path/emscripten-fastcomp/build/bin'))

1
LLVM_ROOT = os.path.expanduser(os.getenv('LLVM', '/home/ubuntu/a-path/emscripten-fastcomp/build/bin'))
  1. 验证是否安装好

执行emcc -v,如果安装好会出现如下信息:

JavaScript

emcc (Emscripten gcc/clang-like replacement linker emulating GNU ld) 1.37.21 clang version 4.0.0 ( 974b55fd84ca447c4297fc3b00cefb6394571d18) ( 9e4ee9a67c3b67239bd1438e31263e2e86653db5) (emscripten 1.37.21 : 1.37.21) Target: x86_64-apple-darwin15.5.0 Thread model: posix InstalledDir: /Users/magicly/emsdk-portable/clang/fastcomp/build_incoming_64/bin INFO:root:(Emscripten: Running sanity checks)

1
2
3
4
5
6
emcc (Emscripten gcc/clang-like replacement linker emulating GNU ld) 1.37.21
clang version 4.0.0 (https://github.com/kripken/emscripten-fastcomp-clang.git 974b55fd84ca447c4297fc3b00cefb6394571d18) (https://github.com/kripken/emscripten-fastcomp.git 9e4ee9a67c3b67239bd1438e31263e2e86653db5) (emscripten 1.37.21 : 1.37.21)
Target: x86_64-apple-darwin15.5.0
Thread model: posix
InstalledDir: /Users/magicly/emsdk-portable/clang/fastcomp/build_incoming_64/bin
INFO:root:(Emscripten: Running sanity checks)
使用步骤
  • 创建WebWorker对象
  • Worker对象
  • onmessage事件,当执行postMessage事件时会触发
  • postMessage()方法
  • terminate()方法
  • 充分利用多核CPU的优势

  • 对多线程支持非常好

  • 不会影响页面的性能

  • 不能访问web页面和DOM API

  • 所有的主流浏览器均支持web worker,除了Internet Explorer
    3.Worker提供API

  • 检测当前浏览器是否支持Worker
    typeof(Worker) !== "undefined“

  • 创建Worker文件
    创建普通的 JS 文件,都可以用于 Web Worker 文件

  • 创建Web Worker对象
    var worker = new Worker("myTime.js");
    参数就是在第二步创建的js文件的路径

  • worker事件

  • onmessage事件
    用于监听 Web Worker 传递消息,通过回调函数接收传递的消息,通过回调函数的事件对象data 属性可以获取传递的消息

  • postMessage()
    w.postMessage( “worker success.” );
    通过postMessage() 方法传递消息内容

  • w.terminate();
    在HTML页面中,通过调用 Web Worker 对象的terminate( ) 方法终止 Web Worker。
    4.创建WebWorker对象
    Worker对象
    onmessage事件,当执行postMessage事件时会触发
    postMessage()方法
    terminate()方法
    代码示例:

  • 计时器
    html
    <!DOCTYPE html>
    <html>
    <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title></title>
    </head>
    <body>
    <button id="start">开始计时</button>
    <button id="stop">结束计时</button>
    <br />
    <div id="showTime"></div>
    </body>
    <script type="text/javascript">
    var show = document.getElementById("showTime");
    document.getElementById("start").onclick = function(){
    //1.判断是否支持worker
    if (typeof(Worker)!="undefined") {
    //2,创建js文件,将想在后台执行的js
    //3.创建worker对象,并开始执行worker中的代码
    worker = new Worker("myTime.js");
    //5.绑定接收worker传过来数据的事件
    worker.onmessage = function(event){
    show.innerHTML = event.data;
    }
    } else{
    alert("您使用的浏览器不支持worker")
    }
    }
    document.getElementById("stop").onclick= function(){
    //6.终止worker执行
    worker.terminate();
    }
    </script>
    </html>
    js
    var time = 0;
    function timer(){
    time ;
    //4.从worker中发送数据worker对应js中的全局变量是worker对象
    postMessage(time);
    setTimeout(timer,1000);
    }
    timer();

  • 模拟售票系统
    html
    <!DOCTYPE html>
    <html>
    <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title></title>
    <style>
    div{
    width:150px;
    height:150px;
    border:1px solid black;
    float: left;
    margin: 10px;
    }
    .hasticket {
    background: green;
    }
    .noTicket {
    background: red;
    }
    </style>
    </head>
    <body align="center">
    <h1>售票系统</h1>
    <div id="win0">售票窗口1</div>
    <div id="win1">售票窗口2</div>
    <div id="win2">售票窗口3</div>
    <div id="win3">售票窗口4</div>
    <div id="win4">售票窗口5</div>
    <button id="button">抢票</button>
    </body>
    <script type="text/javascript">
    var myWorkers = [];
    var btn = document.getElementById("button");
    btn.onclick = function(){
    myWorkers.length = 0;
    if(typeof(Worker) !== "undefined"){
    for(var i=0;i<5;i ){
    var worker = new Worker("getT.js");
    worker.onmessage = getMessage;
    myWorkers.push(worker);
    }
    }
    function getMessage(event){
    var w = event.target;
    var index = myWorkers.indexOf(w);
    var win = document.getElementById("win" index);
    if(event.data == 1){
    win.className = "hasticket";
    }else{
    win.className = "noTicket";
    }
    }
    }
    </script>
    </html>
    js
    //模拟百分之十的概率抢到票
    var rand = Math.floor(Math.random()*101);
    if (rand<50) {
    //返回数据
    postMessage(1);
    console.log(1)
    } else{
    postMessage(0);
    console.log(0)
    }

Parallel.js

直接使用WebWorkers接口还是太繁琐,好在有人已经对此作了封装:Parallel.js。

注意Parallel.js可以通过node安装:

$ npm install paralleljs

1
$ npm install paralleljs

不过这个是在node.js下用的,用的node的cluster模块。如果要在浏览器里使用的话, 需要直接应用js:

<script src="parallel.js"></script>

1
<script src="parallel.js"></script>

然后可以得到一个全局变量,ParallelParallel提供了mapreduce两个函数式编程的接口,可以非常方便的进行并发操作。

我们先来定义一下我们的问题,由于业务比较复杂,我这里把问题简化成求1-1,0000,0000的和,然后在依次减去1-1,0000,0000,答案显而易见: 0! 这样做是因为数字太大的话会有数据精度的问题,两种方法的结果会有一些差异,会让人觉得并行的方法不可靠。此问题在我的mac pro chrome61下直接简单地跑js运行的话大概是1.5s(我们实际业务问题需要15s,这里为了避免用户测试的时候把浏览器搞死,我们简化了问题)。

const N = 100000000;// 总次数1亿 function sum(start, end) { let total = 0; for (let i = start; i<=end; i = 1) total = i; for (let i = start; i<=end; i = 1) total -= i; return total; } function paraSum(N) { const N1 = N / 10;//我们分成10分,没分分别交给一个web worker,parallel.js会根据电脑的CPU核数建立适量的workers let p = new Parallel([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]) .require(sum); return p.map(n => sum((n - 1) * 10000000 1, n * 10000000))// 在parallel.js里面没法直接应用外部变量N1 .reduce(data => { const acc = data[0]; const e = data[1]; return acc e; }); }

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
const N = 100000000;// 总次数1亿
 
function sum(start, end) {
  let total = 0;
  for (let i = start; i<=end; i = 1) total = i;
  for (let i = start; i<=end; i = 1) total -= i;
  return total;
}
 
function paraSum(N) {
  const N1 = N / 10;//我们分成10分,没分分别交给一个web worker,parallel.js会根据电脑的CPU核数建立适量的workers
  let p = new Parallel([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10])
    .require(sum);
  return p.map(n => sum((n - 1) * 10000000 1, n * 10000000))// 在parallel.js里面没法直接应用外部变量N1
    .reduce(data => {
      const acc = data[0];
      const e = data[1];
      return acc e;
    });
}

代码比较简单,我这里说几个刚用的时候遇到的坑。

  • require所有需要的函数

比如在上诉代码中用到了sum,你需要提前require(sum),如果sum中由用到了另一个函数f,你还需要require(f),同样如果f中用到了g,则还需要require(g),直到你require了所有用到的定义的函数。。。。

  • 没法require变量

我们上诉代码我本来定义了N1,但是没法用

  • ES6编译成ES5之后的问题以及Chrome没报错

实际项目中一开始我们用到了ES6的特性:数组解构。本来这是很简单的特性,现在大部分浏览器都已经支持了,不过我当时配置的babel会编译成ES5,所以会生成代码_slicedToArray,大家可以在线上Babel测试,然后Chrome下面始终不work,也没有任何报错信息,查了很久,后来在Firefox下打开,有报错信息:

ReferenceError: _slicedToArray is not defined

1
ReferenceError: _slicedToArray is not defined

看来Chrome也不是万能的啊。。。

大家可以在此Demo页面测试, 提速大概在4倍左右,当然还是得看自己电脑CPU的核数。 另外我后来在同样的电脑上Firefox55.0.3(64位)测试,上诉代码居然只要190ms!!!在Safari9.1.1下也是190ms左右。。。

Hello, WebAssembly!

创建一个文件hello.c

JavaScript

#include <stdio.h> int main() { printf("Hello, WebAssembly!n"); return 0; }

1
2
3
4
5
#include <stdio.h>
int main() {
  printf("Hello, WebAssembly!n");
  return 0;
}

编译C/C 代码:

JavaScript

emcc hello.c

1
emcc hello.c

上述命令会生成一个a.out.js文件,我们可以直接用Node.js执行:

JavaScript

node a.out.js

1
node a.out.js

输出

JavaScript

Hello, WebAssembly!

1
Hello, WebAssembly!

为了让代码运行在网页里面,执行下面命令会生成hello.htmlhello.js两个文件,其中hello.jsa.out.js内容是完全一样的。

emcc hello.c -o hello.html<code>

1
2
emcc hello.c -o hello.html<code>
 

JavaScript

➜ webasm-study md5 a.out.js MD5 (a.out.js) = d7397f44f817526a4d0f94bc85e46429 ➜ webasm-study md5 hello.js MD5 (hello.js) = d7397f44f817526a4d0f94bc85e46429

1
2
3
4
➜  webasm-study md5 a.out.js
MD5 (a.out.js) = d7397f44f817526a4d0f94bc85e46429
➜  webasm-study md5 hello.js
MD5 (hello.js) = d7397f44f817526a4d0f94bc85e46429

然后在浏览器打开hello.html,可以看到页面 澳门新萄京官方网站 3

前面生成的代码都是asm.js,毕竟Emscripten是人家作者Alon Zakai最早用来生成asm.js的,默认输出asm.js也就不足为奇了。当然,可以通过option生成wasm,会生成三个文件:hello-wasm.html, hello-wasm.js, hello-wasm.wasm

JavaScript

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

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

然后浏览器打开hello-wasm.html,发现报错TypeError: Failed to fetch。原因是wasm文件是通过XHR异步加载的,用file:////访问会报错,所以我们需要启一个服务器。

JavaScript

npm install -g serve serve

1
2
npm install -g serve
serve

然后访问http://localhost:5000/hello-wasm.html,就可以看到正常结果了。

例子
<body>
   <button id="start">开始计时</button>
   <button id="stop">结束计时</button>
   <br/>
   <div id="showTime"></div>    
</body>

<script type="text/javascript">
    var show=document.getElementById("showTime");
    var start=document.getElementById('start');
    var stop=document.getElementById('stop');
    start.onclick=function(){
        if(typeof(Worker) !== "undefined"){
            worker=new Worker("worker.js");
            worker.onmessage=function(event){
                show.innerHTML=event.data;
            };
        }else{
            alert("你的浏览器不支持");
        };
    };

    stop.onclick=function(){
        worker.terminate();
    };
</script>    

Refers

  • https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Web*Workers*API/Using*web*workers
  • 1 赞 1 收藏 评论

澳门新萄京官方网站 4

调用C/C 函数

前面的Hello, WebAssembly!都是main函数直接打出来的,而我们使用WebAssembly的目的是为了高性能计算,做法多半是用C/C 实现某个函数进行耗时的计算,然后编译成wasm,暴露给js去调用。

在文件add.c中写如下代码:

JavaScript

#include <stdio.h> int add(int a, int b) { return a b; } int main() { printf("a b: %d", add(1, 2)); return 0; }

1
2
3
4
5
6
7
8
9
#include <stdio.h>
int add(int a, int b) {
  return a b;
}
 
int main() {
  printf("a b: %d", add(1, 2));
  return 0;
}

有两种方法可以把add方法暴露出来给js调用。

澳门新萄京官方网站前端高性能计算之一,前端高性能计算之二。worker.js 文件
var time=0;
(function _start(){
   time  ;
   postMessage(time);
   t=setTimeout(_start,1000);
})();             

未完待续······

通过命令行参数暴露API

JavaScript

emcc -s EXPORTED_FUNCTIONS="['_add']" add.c -o add.js

1
emcc -s EXPORTED_FUNCTIONS="['_add']" add.c -o add.js

注意方法名add前必须加_。 然后我们可以在Node.js里面这样使用:

JavaScript

// file node-add.js const add_module = require('./add.js'); console.log(add_module.ccall('add', 'number', ['number', 'number'], [2, 3]));

1
2
3
// file node-add.js
const add_module = require('./add.js');
console.log(add_module.ccall('add', 'number', ['number', 'number'], [2, 3]));

执行node node-add.js会输出5。 如果需要在web页面使用的话,执行:

JavaScript

emcc -s EXPORTED_FUNCTIONS="['_add']" add.c -o add.html

1
emcc -s EXPORTED_FUNCTIONS="['_add']" add.c -o add.html

然后在生成的add.html中加入如下代码:

JavaScript

<button onclick="nativeAdd()">click</button> <script type='text/javascript'> function nativeAdd() { const result = Module.ccall('add', 'number', ['number', 'number'], [2, 3]); alert(result); } </script>

1
2
3
4
5
6
7
  <button onclick="nativeAdd()">click</button>
  <script type='text/javascript'>
    function nativeAdd() {
      const result = Module.ccall('add', 'number', ['number', 'number'], [2, 3]);
      alert(result);
    }
  </script>

然后点击button,就可以看到执行结果了。

Module.ccall会直接调用C/C 代码的方法,更通用的场景是我们获取到一个包装过的函数,可以在js里面反复调用,这需要用Module.cwrap,具体细节可以参看文档。

JavaScript

const cAdd = add_module.cwrap('add', 'number', ['number', 'number']); console.log(cAdd(2, 3)); console.log(cAdd(2, 4));

1
2
3
const cAdd = add_module.cwrap('add', 'number', ['number', 'number']);
console.log(cAdd(2, 3));
console.log(cAdd(2, 4));

定义函数的时候添加EMSCRIPTEN_KEEPALIVE

添加文件add2.c

JavaScript

#include <stdio.h> #include <emscripten.h> int EMSCRIPTEN_KEEPALIVE add(int a, int b) { return a b; } int main() { printf("a b: %d", add(1, 2)); return 0; }

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
#include <stdio.h>
#include <emscripten.h>
 
int EMSCRIPTEN_KEEPALIVE add(int a, int b) {
  return a b;
}
 
int main() {
  printf("a b: %d", add(1, 2));
  return 0;
}

执行命令:

JavaScript

emcc add2.c -o add2.html

1
emcc add2.c -o add2.html

同样在add2.html中添加代码:

JavaScript

<button onclick="nativeAdd()">click</button> <script type='text/javascript'> function nativeAdd() { const result = Module.ccall('add', 'number', ['number', 'number'], [2, 3]); alert(result); } </script>

1
2
3
4
5
6
7
  <button onclick="nativeAdd()">click</button>
  <script type='text/javascript'>
    function nativeAdd() {
      const result = Module.ccall('add', 'number', ['number', 'number'], [2, 3]);
      alert(result);
    }
  </script>

但是,当你点击button的时候,报错:

JavaScript

Assertion failed: the runtime was exited (use NO_EXIT_RUNTIME to keep it alive after main() exits)

1
Assertion failed: the runtime was exited (use NO_EXIT_RUNTIME to keep it alive after main() exits)

可以通过在main()中添加emscripten_exit_with_live_runtime()解决:

JavaScript

#include <stdio.h> #include <emscripten.h> int EMSCRIPTEN_KEEPALIVE add(int a, int b) { return a b; } int main() { printf("a b: %d", add(1, 2)); emscripten_exit_with_live_runtime(); return 0; }

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
#include <stdio.h>
#include <emscripten.h>
 
int EMSCRIPTEN_KEEPALIVE add(int a, int b) {
  return a b;
}
 
int main() {
  printf("a b: %d", add(1, 2));
  emscripten_exit_with_live_runtime();
  return 0;
}

或者也可以直接在命令行中添加-s NO_EXIT_RUNTIME=1来解决,

JavaScript

emcc add2.c -o add2.js -s NO_EXIT_RUNTIME=1

1
emcc add2.c -o add2.js -s NO_EXIT_RUNTIME=1

不过会报一个警告:

JavaScript

exit(0) implicitly called by end of main(), but noExitRuntime, so not exiting the runtime (you can use emscripten_force_exit, if you want to force a true shutdown)exit(0) implicitly called by end of main(), but noExitRuntime, so not exiting the runtime (you can use emscripten_force_exit, if you want to force a true shutdown)

1
exit(0) implicitly called by end of main(), but noExitRuntime, so not exiting the runtime (you can use emscripten_force_exit, if you want to force a true shutdown)exit(0) implicitly called by end of main(), but noExitRuntime, so not exiting the runtime (you can use emscripten_force_exit, if you want to force a true shutdown)

所以建议采用第一种方法。

上述生成的代码都是asm.js,只需要在编译参数中添加-s WASM=1中就可以生成wasm,然后使用方法都一样。

用asm.js和WebAssembly执行耗时计算

前面准备工作都做完了, 现在我们来试一下用C代码来优化前一篇澳门新萄京官方网站前端高性能计算之一,前端高性能计算之二。中提过的问题。代码很简单:

JavaScript

// file sum.c #include <stdio.h> // #include <emscripten.h> long sum(long start, long end) { long total = 0; for (long i = start; i <= end; i = 3) { total = i; } for (long i = start; i <= end; i = 3) { total -= i; } return total; } int main() { printf("sum(0, 1000000000): %ld", sum(0, 1000000000)); // emscripten_exit_with_live_runtime(); return 0; }

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
// file sum.c
#include <stdio.h>
// #include <emscripten.h>
 
long sum(long start, long end) {
  long total = 0;
  for (long i = start; i <= end; i = 3) {
    total = i;
  }
  for (long i = start; i <= end; i = 3) {
    total -= i;
  }
  return total;
}
 
int main() {
  printf("sum(0, 1000000000): %ld", sum(0, 1000000000));
  // emscripten_exit_with_live_runtime();
  return 0;
}

注意用gcc编译的时候需要把跟emscriten相关的两行代码注释掉,否则编译不过。 我们先直接用gcc编译成native code看看代码运行多块呢?

JavaScript

➜ webasm-study gcc sum.c ➜ webasm-study time ./a.out sum(0, 1000000000): 0./a.out 5.70s user 0.02s system 99% cpu 5.746 total ➜ webasm-study gcc -O1 sum.c ➜ webasm-study time ./a.out sum(0, 1000000000): 0./a.out 0.00s user 0.00s system 64% cpu 0.003 total ➜ webasm-study gcc -O2 sum.c ➜ webasm-study time ./a.out sum(0, 1000000000): 0./a.out 0.00s user 0.00s system 64% cpu 0.003 total

1
2
3
4
5
6
7
8
9
➜  webasm-study gcc sum.c
➜  webasm-study time ./a.out
sum(0, 1000000000): 0./a.out  5.70s user 0.02s system 99% cpu 5.746 total
➜  webasm-study gcc -O1 sum.c
➜  webasm-study time ./a.out
sum(0, 1000000000): 0./a.out  0.00s user 0.00s system 64% cpu 0.003 total
➜  webasm-study gcc -O2 sum.c
➜  webasm-study time ./a.out
sum(0, 1000000000): 0./a.out  0.00s user 0.00s system 64% cpu 0.003 total

可以看到有没有优化差别还是很大的,优化过的代码执行时间是3ms!。really?仔细想想,我for循环了10亿次啊,每次for执行大概是两次加法,两次赋值,一次比较,而我总共做了两次for循环,也就是说至少是100亿次操作,而我的mac pro是2.5 GHz Intel Core i7,所以1s应该也就执行25亿次CPU指令操作吧,怎么可能逆天到这种程度,肯定是哪里错了。想起之前看到的一篇rust测试性能的文章,说rust直接在编译的时候算出了答案, 然后把结果直接写到了编译出来的代码里, 不知道gcc是不是也做了类似的事情。在知乎上GCC中-O1 -O2 -O3 优化的原理是什么?这篇文章里, 还真有loop-invariant code motion(LICM)针对for的优化,所以我把代码增加了一些if判断,希望能“糊弄”得了gcc的优化。

JavaScript

#include <stdio.h> // #include <emscripten.h> // long EMSCRIPTEN_KEEPALIVE sum(long start, long end) { long sum(long start, long end) { long total = 0; for (long i = start; i <= end; i = 1) { if (i % 2 == 0 || i % 3 == 1) { total = i; } else if (i % 5 == 0 || i % 7 == 1) { total = i / 2; } } for (long i = start; i <= end; i = 1) { if (i % 2 == 0 || i % 3 == 1) { total -= i; } else if (i % 5 == 0 || i % 7 == 1) { total -= i / 2; } } return total; } int main() { printf("sum(0, 1000000000): %ld", sum(0, 100000000)); // emscripten_exit_with_live_runtime(); return 0; }

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
#include <stdio.h>
// #include <emscripten.h>
 
// long EMSCRIPTEN_KEEPALIVE sum(long start, long end) {
long sum(long start, long end) {
  long total = 0;
  for (long i = start; i <= end; i = 1) {
    if (i % 2 == 0 || i % 3 == 1) {
      total = i;
    } else if (i % 5 == 0 || i % 7 == 1) {
      total = i / 2;
    }
  }
  for (long i = start; i <= end; i = 1) {
    if (i % 2 == 0 || i % 3 == 1) {
      total -= i;
    } else if (i % 5 == 0 || i % 7 == 1) {
      total -= i / 2;
    }
  }
  return total;
}
 
int main() {
  printf("sum(0, 1000000000): %ld", sum(0, 100000000));
  // emscripten_exit_with_live_runtime();
  return 0;
}

执行结果大概要正常一些了。

JavaScript

➜ webasm-study gcc -O2 sum.c ➜ webasm-study time ./a.out sum(0, 1000000000): 0./a.out 0.32s user 0.00s system 99% cpu 0.324 total

1
2
3
➜  webasm-study gcc -O2 sum.c
➜  webasm-study time ./a.out
sum(0, 1000000000): 0./a.out  0.32s user 0.00s system 99% cpu 0.324 total

ok,我们来编译成asm.js了。

JavaScript

#include <stdio.h> #include <emscripten.h> long EMSCRIPTEN_KEEPALIVE sum(long start, long end) { // long sum(long start, long end) { long total = 0; for (long i = start; i <= end; i = 1) { if (i % 2 == 0 || i % 3 == 1) { total = i; } else if (i % 5 == 0 || i % 7 == 1) { total = i / 2; } } for (long i = start; i <= end; i = 1) { if (i % 2 == 0 || i % 3 == 1) { total -= i; } else if (i % 5 == 0 || i % 7 == 1) { total -= i / 2; } } return total; } int main() { printf("sum(0, 1000000000): %ld", sum(0, 100000000)); emscripten_exit_with_live_runtime(); return 0; }

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
#include <stdio.h>
#include <emscripten.h>
 
long EMSCRIPTEN_KEEPALIVE sum(long start, long end) {
// long sum(long start, long end) {
  long total = 0;
  for (long i = start; i <= end; i = 1) {
    if (i % 2 == 0 || i % 3 == 1) {
      total = i;
    } else if (i % 5 == 0 || i % 7 == 1) {
      total = i / 2;
    }
  }
  for (long i = start; i <= end; i = 1) {
    if (i % 2 == 0 || i % 3 == 1) {
      total -= i;
    } else if (i % 5 == 0 || i % 7 == 1) {
      total -= i / 2;
    }
  }
  return total;
}
 
int main() {
  printf("sum(0, 1000000000): %ld", sum(0, 100000000));
  emscripten_exit_with_live_runtime();
  return 0;
}

执行

JavaScript

emcc sum.c -o sum.html

1
emcc sum.c -o sum.html

然后在sum.html中添加代码``

JavaScript

<button onclick="nativeSum()">NativeSum</button> <button onclick="jsSumCalc()">JSSum</button> <script type='text/javascript'> function nativeSum() { t1 = Date.now(); const result = Module.ccall('sum', 'number', ['number', 'number'], [0, 100000000]); t2 = Date.now(); console.log(`result: ${result}, cost time: ${t2 - t1}`); } </script> <script type='text/javascript'> function jsSum(start, end) { let total = 0; for (let i = start; i <= end; i = 1) { if (i % 2 == 0 || i % 3 == 1) { total = i; } else if (i % 5 == 0 || i % 7 == 1) { total = i / 2; } } for (let i = start; i <= end; i = 1) { if (i % 2 == 0 || i % 3 == 1) { total -= i; } else if (i % 5 == 0 || i % 7 == 1) { total -= i / 2; } } return total; } function jsSumCalc() { const N = 100000000;// 总次数1亿 t1 = Date.now(); result = jsSum(0, N); t2 = Date.now(); console.log(`result: ${result}, cost time: ${t2 - t1}`); } </script>

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
<button onclick="nativeSum()">NativeSum</button>
  <button onclick="jsSumCalc()">JSSum</button>
  <script type='text/javascript'>
    function nativeSum() {
      t1 = Date.now();
      const result = Module.ccall('sum', 'number', ['number', 'number'], [0, 100000000]);
      t2 = Date.now();
      console.log(`result: ${result}, cost time: ${t2 - t1}`);
    }
  </script>
  <script type='text/javascript'>
    function jsSum(start, end) {
      let total = 0;
      for (let i = start; i <= end; i = 1) {
        if (i % 2 == 0 || i % 3 == 1) {
          total = i;
        } else if (i % 5 == 0 || i % 7 == 1) {
          total = i / 2;
        }
      }
      for (let i = start; i <= end; i = 1) {
        if (i % 2 == 0 || i % 3 == 1) {
          total -= i;
        } else if (i % 5 == 0 || i % 7 == 1) {
          total -= i / 2;
        }
      }
 
      return total;
    }
    function jsSumCalc() {
      const N = 100000000;// 总次数1亿
      t1 = Date.now();
      result = jsSum(0, N);
      t2 = Date.now();
      console.log(`result: ${result}, cost time: ${t2 - t1}`);
    }
  </script>

另外,我们修改成编译成WebAssembly看看效果呢?

JavaScript

emcc sum.c -o sum.js -s WASM=1

1
emcc sum.c -o sum.js -s WASM=1
Browser webassembly asm.js js
Chrome61 1300ms 600ms 3300ms
Firefox55 600ms 800ms 700ms
Safari9.1 不支持 2800ms 因不支持ES6我懒得改写没测试

感觉Firefox有点不合理啊, 默认的JS太强了吧。然后觉得webassembly也没有特别强啊,突然发现emcc编译的时候没有指定优化选项-O2。再来一次:``

JavaScript

emcc -O2 sum.c -o sum.js # for asm.js emcc -O2 sum.c -o sum.js -s WASM=1 # for webassembly

1
2
emcc -O2 sum.c -o sum.js # for asm.js
emcc -O2 sum.c -o sum.js -s WASM=1 # for webassembly
Browser webassembly -O2 asm.js -O2 js
Chrome61 1300ms 600ms 3300ms
Firefox55 650ms 630ms 700ms

居然没什么变化, 大失所望。号称asm.js可以达到native的50%速度么,这个倒是好像达到了。但是今年Compiling for the Web with WebAssembly (Google I/O ‘17)里说WebAssembly是1.2x slower than native code,感觉不对呢。asm.js还有一个好处是,它就是js,所以即使浏览器不支持,也能当成不同的js执行,只是没有加速效果。当然WebAssembly受到各大厂商一致推崇,作为一个新的标准,肯定前景会更好,期待会有更好的表现。

Rust

本来还想写Rust编译成WebAssembly的,不过感觉本文已经太长了, 后期再写如果结合Rust做WebAssembly吧。

着急的可以先看看这两篇

  • Compiling to the web with Rust and emscripten
  • Rust ⇋ JavaScript

Refers

  • 1 赞 收藏 评论

澳门新萄京官方网站 5

本文由澳门新萄京官方网站发布于澳门新萄京赌场网址,转载请注明出处:澳门新萄京官方网站前端高性能计算之一,前端

关键词: