Running Java in Node.js with WebAssembly

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Muchas organizaciones tienen mucho código de Java. A medida que adoptan tecnologías más nuevas como Node.js o Cloudflare Workers, mantener la interoperabilidad con este código existente es importante. WebAssembly es un conjunto de instrucciones para una máquina virtual basada en pila. Este es el mismo tipo de máquina abstracta que utiliza la Java Virtual Machine (JVM), lo que hace posible convertir el código Java existente a WebAssembly. Esto permitiría que el código Java se "importe" directamente sin reescrituras, lo que significa que podría ejecutarse en cualquier lugar donde se soporte WebAssembly. En esta charla, describiré un proyecto de investigación que hace precisamente eso. Hablaré sobre la historia de WebAssembly, cómo se ve el bytecode de Java, cómo interpretarlo, técnicas de decompilación e implementación de objetos polimórficos.

This talk has been presented at Node Congress 2025, check out the latest edition of this JavaScript Conference.

Brendan Coll
Brendan Coll
19 min
17 Apr, 2025

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Video Summary and Transcription
Hola a todos. Bienvenidos a mi charla sobre la ejecución de Java en Node.js con WebAssembly. Muchas organizaciones tienen mucho código de Java, y a medida que adoptan tecnologías más nuevas como Node.js o CloudFloat workers, mantener la interoperabilidad con este código existente se vuelve importante. WebAssembly es una cosa basada en máquina de pila, como la JVM, pero con un conjunto de instrucciones diferente. Mejora sobre Asm.js con un nuevo formato binario y soporta compilación en streaming, SIMD y enteros de 64 bits. Compilar código Java a WebAssembly implica convertir instrucciones de la JVM, manejar slots locales, recuperar declaraciones if y entender el flujo de control. Los condicionales de cortocircuito y los bucles son importantes a considerar en el proceso de conversión. Además, la asignación de memoria, la creación de objetos y la memoria del programa son conceptos clave. En general, esta charla explora los desafíos y técnicas involucrados en la ejecución de Java en Node.js con WebAssembly.

1. Introducción a Java en Node.js con WebAssembly

Short description:

Hola a todos. Bienvenidos a mi charla sobre cómo ejecutar Java en Node.js con WebAssembly. Muchas organizaciones tienen mucho código Java, y a medida que adoptan tecnologías más nuevas como Node.js o CloudFloat workers, mantener la interoperabilidad con este código existente se vuelve importante. Comencemos desde lo básico. Este es un programa Java simple que imprime en la consola. La JVM es una máquina de pila. La JVM proporcionó un entorno de ejecución muy portátil. Así que, había esta cosa llamada Asm.js, que fue diseñada como un objetivo de compilación para otros lenguajes. Aquí es donde entra WebAssembly.

Hola a todos. Bienvenidos a mi charla sobre cómo ejecutar Java en Node.js con WebAssembly. Soy Brendan. Actualmente soy ingeniero de investigación en Expo, pero antes de eso, trabajé en herramientas de desarrollo para CloudFloat workers.

Entonces, antes de comenzar, ¿por qué querrías hacer esto? Muchas organizaciones tienen mucho código Java, y a medida que adoptan tecnologías más nuevas como Node.js o CloudFloat workers, mantener la interoperabilidad con este código existente se vuelve importante. Además, muchas experiencias web interactivas solían estar impulsadas por Java, pero los navegadores modernos bloquean los applets de Java, así que muchos sitios ya no funcionan. Sería bueno si no tuviéramos que reescribir todo.

Comencemos desde lo básico. Este es un programa Java simple que imprime en la consola. Lo compilas con el compilador de Java que produce un archivo de clase y puedes ejecutarlo con el comando de Java. Java aquí es un entorno de ejecución, que es ligeramente diferente de los programas en C y Go, donde estás compilando para una arquitectura específica. Como mencioné, este entorno de ejecución es la máquina virtual de Java, que toma estos archivos de clase, que son portátiles e independientes de la plataforma, que contienen instrucciones de la JVM en lugar de instrucciones específicas de la arquitectura, y luego las ejecuta. Lo importante aquí es que no tiene que ser solo Java. Tú puedes compilar otros lenguajes como Scala y Kotlin al mismo bytecode de la JVM también.

La JVM es una máquina de pila, así que echemos un vistazo rápido a cómo se ve esto para este simple programa de suma. Así que, los parámetros de la función se almacenan como locales, y comenzamos la primera instrucción, que empuja un local a la pila, pasamos a la siguiente instrucción, y luego esta instrucción de suma saca dos valores de la pila, los suma, y luego empuja el resultado de nuevo a la pila.

Así que, como mencioné, la JVM proporcionó un entorno de ejecución muy portátil. Solías poder ejecutar applets en el navegador a través de un plugin. Los navegadores comenzaron a deshabilitar applets, introdujeron esta cosa llamada Java Web Start en su lugar, pero aún tenemos muchas advertencias de seguridad, como, no muy agradables aquí. Aún tienes que instalar el entorno de ejecución de Java, y no estaba integrado en los navegadores. Hoy en día, por supuesto, hacemos todo este tipo de cosas interactivas con JavaScript en su lugar, y los motores de JavaScript se están volviendo muy potentes. Así que, los motores modernos de JavaScript utilizarán compilación just-in-time. Este es un pipeline simplificado del motor V8 de Chrome. Así que, lo que sucede es que primero interpretas el JavaScript y luego observas qué tipos de funciones se llaman con frecuencia, y luego tú generas código optimizado como resultado de eso. Con todos estos motores de JavaScript eficientes, se vuelve posible potencialmente ejecutar otros lenguajes en el navegador también utilizando el mismo motor.

Así que, había esta cosa llamada Asm.js, que fue diseñada como un objetivo de compilación para otros lenguajes. Era un subconjunto extremadamente optimizable de JavaScript, y los navegadores que no soportaban esta cosa de Asm.js aún podían tratarlo como JavaScript regular y ejecutarlo sin, como, tiempo de ejecución adicional. Y lo que la gente encontró es que cuando, como, compilabas programas en C a este subconjunto optimizable, generalmente podías, como, obtener un rendimiento casi nativo mientras aún, como, integrabas con JavaScript. Pero había más que se podía hacer aquí. Así que, aquí es donde entra WebAssembly.

2. WebAssembly: Introducción y Compatibilidad

Short description:

WebAssembly es una máquina de pila, como la JVM, pero con un conjunto de instrucciones diferente. Mejora sobre Asm.js con un nuevo formato binario y soporta compilación en streaming, SIMD y enteros de 64 bits. WebAssembly tiene dos formatos intercambiables: binario y texto legible por humanos. Puede ejecutarse en todas partes, incluyendo navegadores, Node.js y otros entornos de ejecución de JavaScript.

WebAssembly entra en juego. WebAssembly es una máquina de pila, como la JVM, pero con un conjunto de instrucciones diferente. Así que, es tipado, por lo que es altamente optimizable, pero mejora sobre Asm.

js con este nuevo formato binario, y también soporta compilación en streaming así como características modernas de CPU como SIMD y enteros de 64 bits. Así que, {{^}}WebAssembly tiene dos formatos intercambiables. Tienes el formato binario a la izquierda y este texto legible por humanos a la derecha.

Y en todos los ejemplos futuros, solo vamos a usar el formato de texto porque es mucho más fácil de leer. Así que, si volvemos al pipeline, porque ahora sabemos estos tipos de antemano podemos ir directamente al código de máquina optimizado. Así que, no tenemos que, como, observar las ejecuciones y ver qué está pasando primero. WebAssembly se ejecuta en todas partes hoy en día. Así que, navegadores, por supuesto, Node.js, otros entornos de ejecución de JavaScript en el servidor, como CloudFlow Workers y todo eso, y entornos embebidos también, así que puedes ejecutarlo dentro de tus programas en Rust o Go o lo que sea. Sí. Así que, de eso se tratará este proyecto. Vamos a estar compilando bytecode de la JVM a WebAssembly para que Java o cualquier otro lenguaje que apunte a la JVM pueda ejecutarse en Node.

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