Web-Bytecode: So sieht die Zukunft für Webassembly aus

Webassembly ist eine der vielversprechendsten Webtechnologien, doch noch fehlen wichtige Features. Die Mozilla-Entwicklerin Lin Clark erklärt, welche Entwicklungen bevorstehen.

Ein Bericht von Moritz Stückler veröffentlicht am 1. November 2018, 7:00 Uhr

Lin Clark von Mozilla stellte auf der Github Universe Konferenz die Zukunftspläne für Webassembly vor. (Bild: Moritz Stückler)

Webassembly ist aktuell eine der spannendsten Web-Technologien. Seit etwas mehr als einem Jahr wird sie von allen großen Browsern - Firefox, Chrome, Safari, Edge - unterstützt. Seither ist es um den neuen Standard relativ ruhig geworden. Ein großer Hype blieb bisher aus. Woran das liegt, wie es um das Projekt steht und wohin die Reise im Jahr 2019 gehen könnte, hat die Mozilla-Entwicklerin Lin Clark in einem Vortrag auf der Github Universe Konferenz und in einem zugehörigen Blogpost verraten.

Webassembly, kurz WASM, ist ein Bytecode, der von Browsern direkt in einer virtuellen Maschine ausgeführt wird. Entwickler schreiben Programme aber nicht direkt in Webassembly, sondern es handelt sich um ein Compile-Ziel. Andere Programmiersprachen werden also nach WASM kompiliert. Es werden bereits viele Sprachen unterstützt, aber als Paradebeispiele gelten bisher C, C++ und vor allem die von Mozilla entwickelte Sprache Rust.

Webassembly soll die Monopolstellung von Javascript als der einzigen Sprache, die ein Browser ausführen kann, beenden. Im Gegensatz zu Javascript wird Webassembly vorab kompiliert und der resultierende, kompakte Bytecode zum Nutzer geschickt. Durch die geringere Dateigröße, den höheren Grad der Optimierung, statische Typisierung und viele weitere kleine Optimierungen verspricht WASM einen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber Javascript, vor allem in rechenintensiven Anwendungsgebieten.

Heutige WASM-Implementierung ist nur eine Minimalversion

Was vielen Interessenten nicht klar ist: Die vor einem Jahr erfolgte Unterstützung von WASM in allen großen Browsern stellte nur den ersten Meilenstein der Entwicklung, ein Minimum Viable Product (MVP), dar, also eine minimale Variante. Webassembly ist keinesfalls fertig. Ganz im Gegenteil, die Sprache steht noch ganz am Anfang. Nach der Aufmerksamkeitswelle bezüglich der breiten Browser-Unterstützung folgten nur noch wenige Berichte über den produktiven Einsatz von Webassembly. Das liegt daran, dass der Sprache noch viele Teile fehlen um wirklich überzeugen zu können.

Der Übersichtlichkeit halber hat Clark die einzelnen fehlenden Features inhaltlich gruppiert. Die erste Gruppe beinhaltet Features, die dafür nötig sind, um komplexe und große Desktop-Anwendungen (beispielsweise Photoshop oder CAD-Programme) einfach in Webassembly realisieren zu können.

Komplexe Anwendungen brauchen 64 bit, Threads und SIMD

Eine der größten Limitierungen von WASM für komplexe Anwendungen ist das Fehlen von Threads. Dieser Missstand soll schon sehr bald behoben werden, indem eine Thread-Unterstützung auf Basis von Web Workern - ähnlich wie bei Javascript - implementiert wird. Die Arbeiten an dem zugehörigen Proposal sind abgeschlossen, aber durch die Spectre-Sicherheitslücken mussten die Browser-Hersteller die notwendigen Shared Array Buffer temporär deaktivieren, die für die Umsetzung benötigt werden. Diese Unterstützung sollte aber bald wieder aktiviert werden. Die Einführung der Threads in der ersten Hälfte 2019 erscheint daher realistisch. Experimentierfreudige Nutzer können eine frühe Implementierung der WASM-Threads in der aktuellen Chrome Version 70 testen.

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Zu den wichtigsten Features für komplexe WASM-Anwendungen gehören Threads, SIMD und 64-bit-Support. (Bild: Lin Clark)

Ebenfalls notwendig, um die Fähigkeiten und Performance von WASM für große Anwendungen anzupassen: SIMD und 64 Bit. SIMD bringt die Unterstützung für eine bestimmte Klasse von Prozessor-Opcodes, die es ermöglichen, gleichartige Rechenoperationen mit mehreren Operanden auf einmal auszuführen. Diese Art von Operationen wird häufig für Bild-, Ton- und Video-Bearbeitung gebraucht. Ebenfalls hilfreich für komplexe Anwendungen ist die Unterstützung von 64 Bit Wortlänge. Damit können Webassembly-Anwendungen auch mehr als 4 Gigabyte Speicher addressieren. Die SIMD-Implementierung ist schon relativ weit gediehen und wird voraussichtlich auch im Jahr 2019 fertiggestellt werden. Die Arbeiten an der 64-Bit-Unterstützung befinden sich dagegen leider noch im Anfangsstadium.