2015年我們宣布計劃將Unity WebGL構建目標的導出文件改為WebAssembly，即Wasm。現(xiàn)在Unity 2018.2已經(jīng)支持這項改動。本篇文章我們將介紹它是如何實現(xiàn)，以及對使用Unity制作交互式Web內(nèi)容的開發(fā)者的意義所在。

Wasm的發(fā)展

我們在Unity 5.6中曾對WebAssembly支持作為實驗性功能發(fā)布，WebAssembly剛開始就得到四大主流桌面端瀏覽器的支持。從此時起，Unity和瀏覽器就開始加入不少相關的改進內(nèi)容和錯誤修復。

從此WebAssembly的用戶使用量也在增長，我們得到了許多積極的反饋。所以下一步計劃是正式支持它：Unity 2018.1標志著對WebAssembly支持的實驗階段結束，同時我們也實現(xiàn)了制作Wasm-only版本的可能。

在Unity 2018.2，Wasm最終取代了asm.js，成為了默認鏈接目標（Linker Target）。這意味著，當開發(fā)者發(fā)布Unity WebGL構建目標時，Unity 2018 LTS將默認使用Wasm。

這是一個非常重要的里程碑，我們一直在為實現(xiàn)這個目標而努力。我們的要求是：確保Unity的實現(xiàn)和瀏覽器支持是穩(wěn)定的，并且需要覆蓋Wasm的內(nèi)部測試，這其中包括升級Emscripten和修復代碼中的一些問題。

如今我們擁有了所有測試套件的Wasm變體，任何將要合并到程序主線的改動都會針對WebAssembly進行測試。

請注意：我們?nèi)匀痪S護和運行asm.js套件，但現(xiàn)在所有要合并到主線的改動都是針對Wasm進行測試。

WebAssembly與asm.js

下面詳細介紹一下WebAssembly，并探討與asm.js之間的區(qū)別。

Wasm比asm.js速度更快、容量更小且內(nèi)存使用率更高，這些都是Unity WebGL導出的痛點。Wasm也許不能解決所有的問題，但它能改善所有領域的平臺。需要注意，性能可能會因瀏覽器實現(xiàn)而異。但所有瀏覽器廠商都將致力于支持和改進WebAssembly。

打開Wasm文件時，你會立即注意到它是一個二進制文件，而asm.js是個文本文件。這種發(fā)布代碼的方法比較緊湊，但是也造成開發(fā)者無法在調(diào)試的時候而閱讀或修改代碼。

Wasm有自己的指令集，而asm.js則是“高度可優(yōu)化”的Javascript子集。在開發(fā)構建中，WebAssembly給算術運算加入了更為精確的錯誤檢測功能，它能在特定情況拋出異常，例如：除以零、將大浮點數(shù)舍為整數(shù)等。在非開發(fā)版本中，這類算術錯誤的檢測將被屏蔽，所以不會影響用戶體驗。

1、代碼大小

為了生成WebAssembly，我們有一套基于IL2CPP、emscripten和binaryen復雜的工具鏈，它會將C/C++和C#代碼轉換為WebAssembly。這會產(chǎn)生二進制文件<build name>.wasm.code.Unityweb，從而實現(xiàn)比asm.js更小的版本。

此外，WebAssembly開發(fā)版本的代碼大小要比asm.js小數(shù)十MB，而非開發(fā)版本的大小會小幾百KB。為了讓你了解衡量基線，WebAssembly空項目的代碼大小約比asm.js的小12%，如果包含3D物理則會小18%。

請注意：上圖的測試結果在測量時不包含任何非必要資源包，也不包含內(nèi)置著色器，使用Brotli作為壓縮格式。對于任意改進內(nèi)容，例如：性能、內(nèi)存、載入時間，得到的改進效果會根據(jù)項目而異。

2、內(nèi)存

限定Unity堆的大小是asm.js的限制之一，即Unity堆的大小必須在構建時指定，后面無法進行更改。WebAssembly能讓Unity堆的大小在運行時增長，從而使Unity內(nèi)容的內(nèi)存使用超過啟動時指定的初始堆大小。

這意味著開發(fā)者可以讓內(nèi)容從例如32MB這樣的小型堆開始，并讓它根據(jù)需要增長，這在之前是無法實現(xiàn)的。

將Memory Size值視為內(nèi)容一開始的初始大小，這是Unity 2018.2中的功能，所以可以立即使用此功能。但是如果構建目標是asm.js，則無法使用此方法，因為無法調(diào)整堆的大小。

如果堆增長得過多，瀏覽器可能會耗盡內(nèi)存，是否過多取決于瀏覽器。為了使各瀏覽器獲得一致的行為，請設置Unity堆的最大值。你可以通過在編輯器腳本中設置emscripten參數(shù) “-s WASM_MEM_MAX=<value>” 來實現(xiàn)。

例如：PlayerSettings.WebGL.emscriptenArgs = "-s WASM_MEM_MAX=512MB";

請注意：內(nèi)存最大值為2032，任何大于此數(shù)值都將導致瀏覽器中的運行時錯誤。

Wasm在載入時能更高效地使用內(nèi)存。因此它能減少用戶在使用asm.js時遇到的內(nèi)存不足問題，尤其是在32位瀏覽器上。更多關于Unity WebGL中的內(nèi)存處理方式，請閱讀：Unity WebGL內(nèi)存詳解。

3、性能

Wasm和asm.js之間的性能差異取決于瀏覽器。Wasm作為二進制文件擁有比解析為JavaScript文本文件的asm.js更快的載入速度。已經(jīng)被編譯的Wasm代碼模塊會存儲在IndexedDB緩存中，從而在重載相同內(nèi)容時實現(xiàn)快速的啟動過程。為了利用Wasm緩存功能，只要確保啟用Data Caching選項即可。

啟動后，在針對asm.js代碼樣式優(yōu)化其JavaScript引擎的瀏覽器中，Assembly的執(zhí)行速度將和asm.js旗鼓相當。如果在之前無法識別asm.js的瀏覽器上運行Wasm，那么Wasm的速度明顯會更快。

根據(jù)代碼的不同，一些指令在Wasm的速度會更快，例如：64位整數(shù)算術，它在asm.js沒有相應的特定指令。

4、多線程

WebAssembly多線程支持或許是最受期待的功能，也是最能提高性能的功能。該功能本來應該于今年早些時候在瀏覽器中推出，但是由于Spectre和Meltdown的安全問題，必須禁用SharedArrayBuffer支持，而這是實現(xiàn)該功能的重要組成部分。

好消息是，在最近多個瀏覽器加入了很多安全措施，以便重新啟用SharedArrayBuffer，我們也已經(jīng)看到多個跡象表明這些瀏覽器將要在即將推出的版本中發(fā)布該功能。

在Unity方面，我們打算為該功能的發(fā)布做好準備，所以我們正積極地開發(fā)Wasm多線程支持，它將在接下來數(shù)月作為實驗功能發(fā)布，該支持僅限于本地內(nèi)部線程，例如：目前沒有C#線程。這里的內(nèi)部指的是用于蒙皮，動畫，剔除，AI尋路和其它子系統(tǒng)的作業(yè)線程。一開始它們可能不會被全部啟用，但我們的長期目標是盡可能利用多線程功能。

調(diào)試

調(diào)試對asm.js來說一直是個挑戰(zhàn)。但是WebAssembly中的調(diào)試還沒有變得更好。雖然瀏覽器開始在開發(fā)套件中提供WebAssembly調(diào)試，但是這些調(diào)試工具尚未很好地擴展到Unity3D的內(nèi)容大小。

Wasm的設計初衷是“開放和可調(diào)試”，所以可以期待瀏覽器在未來將提供實現(xiàn)該目標的更好的工具。與此同時，開發(fā)者可以使用其它調(diào)試方法：

通常Unity WebGL版本中的問題出現(xiàn)在已構建游戲與瀏覽器API交互層中。該交互層位于UnityLoader.js和<build name>.asm/wasm.framework.Unityweb中，它包含易于讀取的JavaScript代碼，便于通過瀏覽器內(nèi)置開發(fā)工具進行調(diào)試。

對于調(diào)試C#代碼，Debug.Log()通常是唯一選項，因此建議盡可能在其它平臺上進行調(diào)試。

對于高級調(diào)試功能，請嘗試導出為asm.js，從而能夠使用console.log().來注釋所生成的asm.js內(nèi)容。

值得一提的是，Unity 2018.2中加入了IL2CPP的托管代碼調(diào)試支持，在實現(xiàn)WebAssembly多線程支持后，我們會立即開始做調(diào)試實驗。

未來展望

各瀏覽器廠商會致力繼續(xù)改進WebAssembly支持，他們一直在開發(fā)新功能和優(yōu)化內(nèi)容，用于改進啟動時間和性能。

例如：

?異步Wasm實例化功能（在Unity中得到支持）

?Wasm結構化克隆功能，允許編譯后的Wasm在瀏覽器中緩存（在Unity中得到支持）

?基線和分層編譯，以加速實例化過程（在運行Unity內(nèi)容時會自動支持）

?流式實例化功能，能夠實現(xiàn)在下載時編譯Wasm代碼（正考慮是否在Unity加入支持）

?多線程功能（正在開發(fā)該功能在Unity中的支持）

?上述的一些功能已經(jīng)實現(xiàn)，具體取決于瀏覽器。

我們堅信WebAssembly的未來，也鼓勵開發(fā)人員默認使用它來進行開發(fā)。如有需要，可以將asm.js保留為舊版瀏覽器的運行時回退。該功能可以通過在WebGL Player Settings中選取WebGLLinkerTarget.Both實現(xiàn)。

我們計劃在Unity 2018.3中棄用asm.js。這意味著在將來，asm.js將不會獲得任何針對Wasm的改進內(nèi)容，例如：多線程功能、SIMD等。但asm.js還會在Unity 2018 LTS發(fā)布后的二年時間里面得到支持。