不用Blazor WebAssembly，开发在浏览器端编译和运行C#代码的网站

上水愚人 · 发表于 2023-2-10 10:58:41

本文中，我将会为大家分享一个如何用.NET技术开发“在浏览器端编译和运行C#代码的工具”，核心的技术就是用C#编写不依赖于Blazor框架的WebAssembly以及Roslyn技术。
一、 为什么要开发这样的工具？
对于编程初学者来讲，开发环境的安装配置是一个令人头疼的事情，如果能让初学者不用做任何的安装配置，直接打开浏览器就能编写、运行代码，那么这将会大大降低编程初学者的学习门槛。
目前已经有一些可以在线编写、运行C#代码的网站了，这些网站的实现思路有如下两种：
思路1：把代码从前端提交到在后端服务器上，然后在服务器上进行编译、运行，然后把运行结果再显示到前端。这样做的缺点是无法完成复杂的输入输出、界面交互等。
思路2：用Mono技术编写WebAssembly。这样做的缺点是对于C#语法的跟进不及时，一些新的C#语法不被支持。
因此，开发一个能在浏览器端编译运行C#代码，并且支持最新C#语法的工具就很重要了。要开发这样的工具，WebAssembly是一个绕不过去的技术。
二、 什么是WebAssembly？
传统的前端开发都是使用JavaScript来编写逻辑，而WebAssembly让我们可以用其他编程序言编写在浏览器中运行的程序。由于WebAssembly属于现代浏览器的标准，所以在浏览器中运行WebAssembly程序并不需要安装额外的插件。现在Java、Go、Python等主流的编程语言都已经支持编译为WebAssembly。
三、 Blazor WebAssembly的缺点
.NET 中的Blazor WebAssembly技术可以把C#代码编译为WebAssembly运行在浏览器端。但是传统的Blazor WebAssembly是一个侵入性很强的框架，也就是整个系统都必须使用C#技术进行开发，而不能选择只是其中一个组件使用C#代码，其他地方仍然使用传统的JavaScript进行开发。当然，通过Microsoft.AspNetCore.Components.CustomElements，我们可以只把界面的一小块使用C#进行开发，但是这种方式仍然是“在页面上留一个用C#写的区域”，非常的重量级，而不能实现“只用C#写一个函数”这样轻量级的组件，也就是用C#写一个非侵入性、依赖性很低的轻量级WebAssembly组件。
四、 不用Blazor WebAssembly，用.NET技术开发WebAssembly
从.NET 6开始，我们可以使用C#编写轻量级的WebAssembly，生成的WebAssembly只需要使用Blazor提供的基础运行环境，而不需要引入整个Blazor WebAssembly技术。
下面，我将会通过一个简单的“用C#计算两个数的和”的例子来演示这个技术的用法。当然，这只是一个简单的演示，实际项目中肯定不会用C#完成这么简单的功能。下面的项目用.NET 7进行演示，其他版本使用可能会略有不同。
1、创建一个.NET普通类库项目，然后通过Nuget安装如下两个组件：Microsoft.AspNetCore.Components.WebAssembly、Microsoft.AspNetCore.Components.WebAssembly.DevServer，然后把类库项目的csproj文件的根节点中Sdk属性的值修改为"Microsoft.NET.Sdk.BlazorWebAssembly"。
修改后的文件类似如代码 1所示。

代码 1 csproj项目文件

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk.BlazorWebAssembly">
<PropertyGroup>
<TargetFramework>net7.0</TargetFramework>
<ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
<Nullable>enable</Nullable>
</PropertyGroup>
<ItemGroup>
<PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.Components.WebAssembly" Version="7.0.2" />
<PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.Components.WebAssembly.DevServer" Version="7.0.2" />
</ItemGroup>
</Project>

复制代码

2、在类库项目中创建一个文件Program.cs，内容如代码 2所示。

代码 2 Program.cs

using Microsoft.JSInterop;
namespace Demo1
{
public class Program
{
private static async Task Main(string[] args)
{
}
[JSInvokable]
public static int Add(int i,int j)
{
return i + j;
}
}
}

复制代码

这里Main方法目前是空的，但是不能被省略。Add方法上的[JSInvokable]表示这个方法可以被JavaScript调用，也就是这个方法属于一个可以被调用的Web Assembly方法。
3、编译项目，生成文件夹下的wwwroot文件夹中的_framework文件夹中就是生成的Web Assembly和相关文件。
4、用任何你喜欢的前端技术创建一个前端项目。我这里不使用任何的前端框架，而是直接用普通的HTML+Javascript来编写前端项目。
首先，我们要把上一步生成的_framework文件夹复制到前端项目的根文件夹下。
然后，我们编写index.html文件，内容如代码 3所示。

代码 3 index.html

<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8" />
</head>
<body></body>
</html>

复制代码

                接下来解释一下上面的代码，用来引入相关的文件。Blazor.start();用来启动Blazor运行时环境; DotNet.invokeMethodAsync用来调用WebAssembly中的方法，第一个参数为被调用的程序集的名字，第二个参数为被调用的方法的名字，之后的参数为给被调用的方法传递的参数值。
                可以看到，这里我们就是把WebAssembly当成一个组件在用，完全不对页面有其他特殊的要求。所以这个组件可以在任何前端框架中使用，也可以和其他前端的库一起使用。
                最后，我们运行这个前端项目. 由于Blazor会生成blat、dll等不被Web服务器默认接受的文件类型，所以请确保在Web服务器上为如下格式的文件配置MimeType：.pdb、.blat、.dat、.dll、.json、.wasm、.woff、.woff2。我这里测试用的Web服务器是IIS，所以在网站根文件夹下创建如所示的Web.config文件即可，如代码 4所示，使用其他Web服务器的开发者请参考所使用的Web服务器的手册进行MimeType的配置。

代码 4 Web.config

<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8" />
</head>
<body></body>
</html><html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8" />
</head>
<body></body>
</html>

复制代码

5、在浏览器端访问Web服务器中的index.html，如果看到如Figure 1所示的弹窗，就说明Javascript成功了调用了C#编写的Add方法。

Figure 1 程序执行弹窗

五、 C#编写WebAssembly的应用场景
C#编写的WebAssembly默认占的流量比较大，大约要占到30MB。我们可以通过BlazorLazyLoad、启用Brotli算法等方式把流量降到5MB以下，具体用法请网上搜索相关资料。
在我看来，用C#编写WebAssembly有包含但不限于如下的场景。
场景1、复用一些.NET组件或者C#代码。这些已经存在的.NET组件或者C#代码虽然也能用Javascript重写，但是这样增加了额外的工作量。而通过WebAssembly就可以直接重用这些组件。比如，我曾经在后端开发用到过一个PE文件解析的Nuget包，这个包采用的.NET Standard标准开发，而且全部是在内存中进行文件内容的处理，因此我就可以直接在WebAssembly中继续使用这个包在前端对PE文件进行处理。
场景2、使用一些WebAssembly组件。因为C/C++等语言编写的程序可以移植为WebAssembly版本，因此很多经典的C/C++开发的软件也可以继续在前端使用。比如音视频处理的ffmpeg已经有了WebAssembly版本，因此我们就可以用C#调用它进行音视频的处理；再比如，著名的计算机视觉库OpenCV也被移植到了WebAssembly中，因此我们也可以使用C#在前端进行图像识别、图像处理等操作。WebAssembly非常适合开发“在线图像处理、在线音视频、在线游戏”等工具类应用的开发。
场景3、开发一些复杂度高的前端组件。我们知道，在开发复杂度高的项目的时候，Javascript经常是力不从心，即使是Typescript也并不会比Javascript有更根本性的改善。相比起来，C#等更适合工程化的开发，因此一些复杂度非常高的前端组件用C#编写为WebAssembly有可能更合适。
上面提到的这些场景下，我们可以只把部分组件用C#开发为WebAssembly，其他部分以及项目整体仍然可以继续用Javascript进行开发，这样各个语言可以发挥各自的特色。
六、 C#回调JavaScript中的方法
在编写WebAssembly的时候，我们可能需要在C#中调用Javascript中的方法。我们可以通过IJSRuntime、IJSInProcessRuntime分别调用Javascript中的异步方法和同步方法。
再创建一个类库项目Demo2，首先按照上面第四节中对项目进行配置，不再赘述。
index.html和Program.cs的代码如代码 5和代码 6所示。

代码 5 index.html

<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8" />
</head>
<body>
<input type="text" id="txtValue" />
<button id="btnClose">close</button>
<ul id="ulMsgs">
</ul>
</body>
</html>

复制代码

代码 6 Program.cs

[code]using Microsoft.AspNetCore.Components.WebAssembly.Hosting;using Microsoft.JSInterop;namespace Demo2;public class Program{ private static IJSRuntime js; private static async Task Main(string[] args) { var builder = WebAssemblyHostBuilder.CreateDefault(args); var host = builder.Build(); js = host.Services.GetRequiredService(); await host.RunAsync(); } [JSInvokable] public static async Task Count() { string strCount = await js.InvokeAsync("showMessage","Input Count"); for(int i=0;i

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