【ITニュース解説】🚀 A Hands-on Introduction to WebAssembly for JavaScript Developers

WebAssembly（Wasm）は、近年ウェブ技術の分野で特に注目を集めている開発の一つだ。これは、ウェブブラウザ内でネイティブアプリケーションに近い高速な動作を実現するために設計された、バイナリ形式の命令セットを指す。システムエンジニアを目指す初心者にとって、WebAssemblyが具体的に何を意味し、なぜ重要なのか、そしてどのようにJavaScriptと組み合わせて使うのかを理解することは、ウェブ開発の可能性を広げる上で非常に役立つだろう。

WebAssemblyは、現在利用されている主要なウェブブラウザすべてで動作することが特徴だ。また、Rust、C、C++、Goといったさまざまなプログラミング言語からコンパイルすることが可能で、これにより、高いパフォーマンスを要求される処理をブラウザ内で実行できるようになった。例えば、画像や動画の処理、3Dグラフィックスのレンダリング、複雑な科学計算など、CPUに大きな負荷がかかるタスクを、JavaScriptだけでは達成が難しかった速度で処理できるようになる。さらに、既存の高性能なC++やRustで書かれたコード資産を、ウェブアプリケーション内で再利用できる点も大きな利点だ。

JavaScriptは非常に強力で柔軟なプログラミング言語だが、その設計上の特性から、計算処理の速度には一定の限界がある。特に大量のデータを扱う場合や、複雑なアルゴリズムを実行する際には、処理速度がボトルネックとなることが少なくない。WebAssemblyは、まさにこのような状況でその真価を発揮する技術だ。例えば、ReactやVueなどのJavaScriptフレームワークで構築されたアプリケーションがあったとしても、その中で特に重い数値計算の部分だけをRustなどの言語で記述し、WebAssemblyにコンパイルしてブラウザ内で実行するといった使い方が可能になる。これにより、ユーザーはよりスムーズで応答性の高いウェブ体験を得ることができる。

WebAssemblyモジュールを作成し、ブラウザで実行するプロセスは、初心者にも比較的理解しやすいものだ。まず、WebAssemblyにはWAT（WebAssembly Text）という、人間が読み書きできるテキスト形式がある。このWAT形式で、例えば二つの数値を加算するような簡単な関数を記述できる。次に、このWATファイルをwat2wasmのようなツールを使って.wasmというバイナリ形式にコンパイルする。この.wasmファイルこそが、実際にブラウザで実行されるWebAssemblyモジュールとなる。

作成した.wasmモジュールをJavaScriptから利用する方法もシンプルだ。JavaScriptのコード内でfetch関数を使い、ウェブサーバーから.wasmファイルを取得し、その内容をArrayBufferとして読み込む。その後、WebAssembly.instantiateという特別な関数を使って、このバイナリデータからWebAssemblyモジュールのインスタンスを生成する。このインスタンスには、WATファイルで定義した加算関数のようなものが「exports」として含まれており、JavaScriptから通常の関数呼び出しと同じように実行できる。例えば、instance.exports.add(2, 3)と呼び出すと、WebAssemblyモジュール内で計算された結果「5」がJavaScriptに返される。このようにして、JavaScriptとWebAssemblyは密接に連携し、互いの強みを活かすことが可能となる。

多くのWebAssembly開発者は、WAT形式を手書きするよりも、RustやC、C++といった高級言語でコードを書き、それをコンパイラや専用ツールを使ってWebAssemblyにコンパイルする。例えばRustであれば、wasm-packというツールを使うことで、簡単にRustのコードをWebAssemblyに変換できる。変換されたWebAssemblyモジュールは、先ほど説明したJavaScriptからの読み込み方法と全く同じ手順で利用できるため、開発者は得意な言語で高性能な処理を記述し、それをウェブアプリケーションに組み込むことが可能になる。

WebAssemblyはすでに多くの実際のサービスで活用されている。デザインツールのFigmaは、その高速なレンダリングパフォーマンスを実現するためにWebAssemblyを採用している。ゲームエンジンのUnityやUnreal Engineは、開発されたゲームをWebAssembly形式でウェブブラウザ向けにエクスポートできるようにしている。また、機械学習ライブラリのTensorFlow.jsは、WebAssemblyをバックエンドとして利用することで、機械学習モデルの実行を高速化している。さらに、ブロックチェーン技術においても、クロスプラットフォームで動作するスマートコントラクトの実装にWebAssemblyが利用されるケースが増えている。

しかし、WebAssemblyが万能な解決策というわけではない点も理解しておく必要がある。例えば、ウェブページの表示要素（DOM）の操作が中心となるアプリケーションでは、WebAssemblyは直接DOMにアクセスできないため、JavaScript単独での開発の方が効率的だ。また、アプリケーションに特定のパフォーマンスボトルネックがない場合や、迅速なプロトタイピングが求められる場合は、純粋なJavaScriptでの開発の方が開発速度が速く、より適していることもある。WebAssemblyは、あくまで特定の課題に対する強力なソリューションとして活用すべき技術だ。

WebAssemblyはウェブパフォーマンスを大きく変える可能性を秘めた技術であり、JavaScript開発者にとってもその知識は非常に価値がある。すぐにRustやC++のエキスパートになる必要はないものの、JavaScriptと組み合わせてWebAssemblyをどのように活用できるかを学ぶことは、これまでJavaScriptだけでは不可能だった新しい可能性を切り開くことになるだろう。まずは簡単な関数をWebAssemblyモジュールとして作成してみたり、RustやC言語で書かれた小さなプログラムをWebAssemblyにコンパイルしてJavaScriptから呼び出してみたりすることから始めてみるのが良い。もしあなたのJavaScriptアプリケーションが速度の壁にぶつかった時には、WebAssemblyがその壁を乗り越える手助けをしてくれるはずだ。