Rust 会成为 JavaScript 基础设施的未来吗?

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大家好,我是螃蟹哥。

Rust 最初由 Mozilla 创建,是一种快速、可靠、内存效率高且非常流行的编程语言,专为提高性能和安全性而设计。它连续 6 年被 Stack Overflow 调查评为最喜爱的编程语言,并在超大规模的公司使用,如 Facebook,苹果,亚马逊,微软和谷歌等用于系统基础设施、加密和虚拟化。Rust 现在正在取代 JavaScript Web 生态系统的部分内容,例如压缩 (Terser)、转译 (Babel)、格式化 (Prettier)、打包 (webpack)、linting (ESLint) 等等。让我们深入探讨一下为什么这种趋势越来越受欢迎和被广泛采用。

1、Rust 是什么?

Rust 帮助开发人员编写内存高效的快速软件。它是 C++ 或 C 等语言的现代替代品,专注于代码安全和简洁的语法。Rust 与 JavaScript 完全不同。JavaScript 尝试查找未使用的变量或对象并自动从内存中清除它们。这称为垃圾收集。该语言将开发人员从手动内存管理的思考中抽象出来。使用 Rust,开发人员可以更好地控制内存分配,而不会像 C++ 那样痛苦。

“Rust 使用了一种相对独特的内存管理方法,它结合了内存‘所有权’的概念。Rust 会跟踪谁可以读写内存。它知道程序何时使用内存,并在不再需要时立即释放内存。它在编译时强制执行内存规则,几乎不可能出现运行时内存错误。你不需要手动跟踪内存。编译器会处理它。” — Discord [1]

2、Rust 使用情况

除了上述公司之外,Rust 还被用于流行的开源库,例如:

  • Firecracker [2] (AWS)

  • Bottlerocket [3] (AWS)

  • Quiche [4] (Cloudflare)

  • Neqo [5] (Mozilla)

“Rust 一直是我们团队的力量倍增器,押注 Rust 是我们做出的最佳决定之一。不仅仅是性能,它的人体工程学和对正确性的关注帮助我们驯服了同步的复杂性。我们可以在类型系统中编码关于我们系统的复杂不变量,并让编译器为我们检查它们。” — Dropbox [6]

3、从 JavaScript 到 Rust

JavaScript 是使用最广泛的编程语言,可在每个带有网络浏览器的设备上运行。在过去的 10 年里,围绕 JavaScript 构建了一个庞大的生态系统:

  • Webpack:开发人员希望将多个 JavaScript 文件捆绑为一个。

  • Babel:开发人员希望在支持旧浏览器的同时编写现代 JavaScript。

  • Terser:开发人员希望生成尽可能小的文件。

  • Prettier:开发人员想要一个可以正常工作的固执己见的代码格式化程序。

  • ESLint:开发人员希望在部署之前发现他们的代码存在的问题。

已经编写了数百万行代码,并且修复了更多 bug,为当今的 Web 应用程序提供了基础。所有这些工具都是用 JavaScript 或 TypeScript 编写的。它们工作得很好,但我们已经达到了 JS 的最佳优化。这激发了一类新的工具,这些工具旨在大幅提高 Web 构建的性能。

SWC

SWC [7] 创建于 2017 年,是一个基于 Rust 的可扩展平台,适用于下一代快速开发工具。它被 Next.js、Parcel 和 Deno 等工具以及 Vercel、字节跳动、腾讯、Shopify 等公司使用。SWC 可用于编译、缩小、打包等 - 并且旨在进行扩展。你可以调用它来执行代码转换(内置或自定义)。通过 Next.js 等更高级别的工具运行这些转换。

Deno

Deno [8] 创建于 2018 年,是一个简单、现代且安全的 JavaScript 和 TypeScript 运行时,它基于 V8 [9] 并使用 Rust 构建。它试图取代由 Node.js 的原始创建者编写的 Node.js。虽然它是在 2018 年创建的,但直到 2020 年 5 月才发布 v1.0 [10] 。Deno 的 linter、代码格式化程序和文档生成器是 使用 SWC 构建的 [11]

esbuild

esbuild [12] 创建于 2020 年 1 月,是一个 JavaScript 打包器和压缩器,比用 Go 编写的其他工具快 10-100 倍。

“我正在尝试创建一个构建工具,它 a) 适用于给定的最佳用例(打包 JavaScript、TypeScript,也许还有 CSS),b) 重塑社区对 JavaScript 构建意味着工具要快。在我看来,我们目前的工具太慢了。” — Evan [13] ,esbuild 的创建者

在 esbuild 发布之前,使用 Go 和 Rust 等系统编程语言构建 JavaScript 工具是相当小众的。在我看来,esbuild 激发了人们更广泛的兴趣,试图让开发者工具变得更快。Evan 选择使用 Go:

“只要付出足够的努力,Rust 版本能以相同的速度运行。但在高层次上,Go 的工作要愉快得多。这是一个附带项目,对我来说工作起来一定很有趣。” — Evan,esbuild 的创建者

有人认为 Rust 可以表现得更好,但两者都可以实现 Evan 影响社区的最初目标:

“即使只有基本的优化,Rust 也能胜过超级手动调整的 Go 版本。与我们必须使用 Go 进行的深入研究相比,这极大地证明了使用 Rust 编写高效的程序是多么容易。” —Discord

Rome

Rome [14] 于 2020 年 8 月创建,是一个用于 JavaScript、TypeScript、HTML、JSON、Markdown 和 CSS 的 linter、编译器、捆绑器、测试运行器等。他们的目标是替换和统一整个前端开发工具链。它是由 Sebastian McKenzie [15] 创建的,他之前还创建了 Babel。

那为什么要重写一个呢?

“对 Babel 进行必要的修改以使其成为其他工具的可靠基础将需要对所有内容进行更改。该架构与我在 2014 年学习解析器、AST 和编译器时所做的初始设计选择有关。” — Sebastian McKenzie [16]

Rome 目前使用 TypeScript 编写并在 Node.js 上运行。但是他们现在正在使用 RSLint 解析器和他们自己的访问者系统来 用 Rust 重写 [17] 以进行 AST 遍历。

NAPI

Rust 与 Node.js 的集成优于其他低级语言。 napi-rs [18] 允许你使用 Rust 构建预编译的 Node.js 插件。它提供了交叉编译和发布本地的二进制文件 NPM:一个彻头彻尾的现成的解决方案,而无需 node-gyppostinstall 脚本。你可以构建一个可以直接从 Node.js 调用的 Rust 模块,而无需创建像 esbuild 这样的子进程。

Rust + WebAssembly

WebAssembly [19] (WASM) 是 Rust 可以编译成的一种可移植的低级语言。它在浏览器中运行,可与 JavaScript 互操作,并在所有主要的现代浏览器中均受支持。

“WASM 肯定比 JS 快很多,但不如原生速度。在我们的测试中,Parcel 编译为 WASM 时的运行速度比使用原生二进制文件慢 10-20 倍。” — Devon Govett

虽然 WASM 还不是完美的解决方案,但它可以帮助开发人员创建极快的 Web 体验。Rust 团队 致力于 [20] 高质量和尖端的 WASM 实现。对于开发人员来说,这意味着你可以拥有 Rust(相对于 Go)的性能优势,同时仍然为 Web 编译(使用 WASM)。

该领域的一些早期库和框架:

  • Yew [21]

  • Percy [22]

  • Seed [23]

  • Sycamore [24]

  • Stork [25]

这些编译为 WASM 的基于 Rust 的 Web 框架并没有试图取代 JavaScript,而是与它一起工作。虽然我们还没有到那一步,但有趣的是看到 Rust 在两个方面都在 Web 之后出现:使现有的 JavaScript 工具更快,并为 编译为 WASM 提供 [26] 未来的想法。从头到尾都是 Rust。

4、Rust 有什么问题?

Rust 学习曲线陡峭,网友戏称:Rust 入门很容易,我已经入门 4、5 次了。它的抽象级别比大多数 Web 开发人员习惯的要低。一旦你使用本机代码(通过 Rust、Go、Zig 或其他低级语言),算法和数据结构比语言选择 更重要 [27] 。这不是银弹。

“Rust 让你思考对系统编程非常重要的代码维度。它让你思考如何共享或复制内存。它使你考虑真实但不太可能的极端情况,并确保它们得到处理。它可以帮助你以各种可能的方式编写极其高效的代码。” — Tom MacWright [28]

此外,Rust 在网络社区中的使用仍然是小众的。它还没有达到关键的使用量。尽管为 JavaScript 工具学习 Rust 将成为入门障碍,但有趣的是,开发人员更愿意拥有一个更快的工具,即使为其贡献代码挺难。

目前,很难为NIIT喜欢的服务(例如使用身份验证、数据库、支付等)找到一个 Rust 库或框架。我认为一旦 Rust 和 WASM 获得关键采用,这将自行解决。但目前还不成熟。我们需要现有的 JavaScript 工具来帮助我们弥合差距并逐步采用以改进性能。

5、JavaScript 工具的未来

我相信 Rust 是 JavaScript 工具的未来。 Next.js 12 [29] 开始了我们的过渡,用 SWC 和 Rust 完全替换 Babel(转译)和 Terser(压缩)。为什么?

  • 可扩展性:SWC 可以用作 Next.js 中的 Crate,而无需 fork 库或解决设计约束。

  • 性能:通过切换到 SWC,我们能够在 Next.js 中实现约 3 倍的快速刷新和约 5 倍的构建速度,还有更多的优化空间仍在进行中。

  • WebAssembly:Rust 对 WASM 的支持对于支持所有可能的平台和在任何地方进行 Next.js 开发至关重要。

  • 社区:Rust 社区和生态系统令人惊叹,而且还在不断增长。

不仅仅是 Next.js 采用了 SWC:

  • Deno [30] 的 linter、代码格式化程序和文档生成器是 使用 SWC 构建的 [31]

  • dprint [32] 建立在 SWC 之上,是 Prettier [33]30 倍 [34] 代码格式化替代品。

  • Parcel [35] 使用 SWC 将整体构建性能提高了 10 倍 [36]

“在我们使用 Babel 的解析器和用 JS 编写的自定义转换之前,Parcel 像库一样使用 SWC。现在,我们在 Rust 中使用 SWC 的解析器和 自定义转换 [37] 。这包括完整范围的提升实现、依赖项收集等。它的作用范围类似于 Deno 在 SWC 之上构建的方式。” —Devon Govett

这是 Rust 的早期阶段——一些重要的部分仍在研究中:

  • 插件:对于许多 JavaScript 开发人员来说,用 Rust 编写插件并不容易。同时,在 JavaScript 中公开插件系统可能会抵消性能提升。最终的解决方案还没有出现。理想情况下,未来会结合 JavaScript 和 Rust。如果你想使用 JavaScript 编写插件,则可以权衡速度。需要更多性能?使用 Rust 插件 API。

  • 捆绑 :一个有趣的开发领域 swcpack 是 SWC 替代 webpack。它仍在开发中,但可能非常有前途。
  • WebAssembly:如上所述,编写 Rust 并编译为 WASM 的前景很诱人,但仍有工作要做。

6、结论

在可预见的未来,Rust 的受欢迎程度将继续增长,并对 JavaScript 生态系统产生重大影响。想象一下,Next.js 中使用的所有构建工具都是用 Rust 编写的,从而为你提供最佳性能。然后可以将 Next.js 作为从 NPM 下载的 静态二进制文件 [38] 分发。对我来说,那将是一个生活(和发展)的理想世界。

原文链接:https://thenewstack.io/the-case-for-rust-as-the-future-of-javascript-infrastructure/

参考资料

[1]

Discord: https://blog.discord.com/why-discord-is-switching-from-go-to-rust-a190bbca2b1f

[2]

Firecracker: https://github.com/firecracker-microvm/firecracker

[3]

Bottlerocket: https://github.com/bottlerocket-os/bottlerocket

[4]

Quiche: https://github.com/cloudflare/quiche

[5]

Neqo: https://github.com/mozilla/neqo

[6]

Dropbox: https://dropbox.tech/infrastructure/rewriting-the-heart-of-our-sync-engine

[7]

SWC: http://swc.rs/

[8]

Deno: https://deno.land/

[9]

V8: https://v8.dev/

[10]

v1.0: https://deno.com/blog/v1

[11]

使用 SWC 构建的: https://twitter.com/devongovett/status/1369033422002389000

[12]

esbuild: https://esbuild.github.io/

[13]

Evan: https://news.ycombinator.com/item?id=22336334

[14]

Rome: https://rome.tools/blog/2020/08/08/introducing-rome

[15]

Sebastian McKenzie: https://twitter.com/sebmck

[16]

Sebastian McKenzie: https://rome.tools/blog/2020/08/08/introducing-rome

[17]

用 Rust 重写: https://rome.tools/blog/2021/09/21/rome-will-be-rewritten-in-rust

[18]

napi-rs: https://napi.rs/

[19]

WebAssembly: https://webassembly.org/docs/use-cases/

[20]

致力于: https://www.rust-lang.org/what/wasm

[21]

Yew: https://yew.rs/

[22]

Percy: https://github.com/chinedufn/percy

[23]

Seed: https://github.com/seed-rs/seed

[24]

Sycamore: https://github.com/sycamore-rs/sycamore

[25]

Stork: https://stork-search.net/

[26]

编译为 WASM 提供: https://rustwasm.github.io/docs/book/introduction.html

[27]

更重要: https://twitter.com/devongovett/status/1457945506332692482

[28]

Tom MacWright: https://macwright.com/2021/01/15/rust.html

[29]

Next.js 12: http://nextjs.org/12

[30]

Deno: https://deno.land/

[31]

使用 SWC 构建的: https://twitter.com/devongovett/status/1369033422002389000

[32]

dprint: https://github.com/devongovett/dprint-node

[33]

Prettier: https://github.com/devongovett/dprint-node

[34]

30 倍: https://twitter.com/devongovett/status/1400138335721455617

[35]

Parcel: https://parceljs.org/

[36]

10 倍: https://v2.parceljs.org/blog/beta3/

[37]

自定义转换: https://github.com/parcel-bundler/parcel/tree/v2/packages/transformers/js/core/src

[38]

静态二进制文件: https://en.wikipedia.org/wiki/Static_build

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