为何将DOM对象作为externref传递给Wasm比通过JS值表传递速度更慢

基准测试背景 #

我制作了一个基准测试，用于衡量将DOM对象作为externref传递给Wasm函数时调用DOM API的速度。以下是被测试的函数（使用Rust编写，由rustc 1.55.0编译）：

#[wasm_bindgen]
pub fn append_and_remove(elem: web_sys::Element) {
    let doc = web_sys::window().unwrap().document().unwrap();
    let child = &doc.create_element("br").unwrap();
    elem.append_with_node_1(child).unwrap();
    let _ = elem.remove_child(child).unwrap();
}

我对比了两个Wasm模块（及其JS包装层）和等效的JavaScript代码：其中“启用引用类型”版本使用wasm-bindgen --reference-types预处理，另一“未启用引用类型”版本仅使用wasm-bindgen预处理。

一百万次调用测试结果（Windows 10 64位环境） #

问题解答 #

三款浏览器中未启用引用类型的版本性能反而更高，核心原因有三个：

• 引用类型的跨边界校验开销未被充分优化
  未启用引用类型时，wasm-bindgen 会把所有DOM对象存在JS侧的全局索引表中，传给Wasm的只是整数索引，Wasm侧完全按普通数值处理，跨边界时不需要额外类型校验，这条路径已经被浏览器引擎优化了多年，性能非常成熟。
  启用引用类型后，Wasm栈直接存储JS对象引用，每次跨Wasm/JS边界调用时，引擎都需要额外做引用合法性校验：包括空值判断、类型约束校验、GC标记同步等，你测试所用的2021年发布的9x版本Chrome/Firefox/Edge对这部分逻辑的JIT优化还不到位，直接带来了显著的额外开销。
• wasm-bindgen 引用类型的代码生成未做极致优化
  你看到的只是外层包装代码量减少，但底层的参数处理逻辑反而多了额外开销：未启用引用类型时整数参数可以直接透传，启用引用类型后，每次传递对象进Wasm、或者从Wasm返回对象时，都要做额外的引用持有/释放标记，避免对象被GC误回收，这部分逻辑也拉高了耗时。
• 测试场景放大了边界开销的影响
  你的测试函数本身逻辑极轻，绝大多数耗时都集中在Wasm和JS的跨边界调用上，所以边界调用的额外开销占比被完全放大。如果是计算密集型、跨边界调用频次低的场景，引用类型省去的索引查表开销反而会体现出优势，只是在你这个高频跨边界调用的场景下，当前的校验开销盖过了它的收益。

目前浏览器对Wasm引用类型的优化还在持续迭代，后续随着引擎JIT对引用类型边界调用的优化到位，这个性能差距会逐步缩小甚至反转。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者YAMAMOTO Yuji