開源編程語言MoonBit 2024年度技術(shù)盤點

2024年對 MoonBit 來說是一個非凡的里程碑年。在 AI 浪潮澎湃的一年里，用戶數(shù)量呈現(xiàn)指數(shù)級增長，新功能陸續(xù)發(fā)布，會議演講創(chuàng)下新紀(jì)錄，社區(qū)也形成生態(tài)規(guī)模。隨著年終將至，回顧這一年，MoonBit 在技術(shù)創(chuàng)新和社區(qū)建設(shè)方面取得的成就不容忽視。

全國頂尖高校、知名海外云服務(wù)提供商、亞洲與太平洋地區(qū)信息學(xué)奧林匹克競賽以及創(chuàng)新數(shù)據(jù)庫廠商紛紛在實際場景中應(yīng)用 MoonBit，并取得了顯著的成效。本文將回顧 MoonBit 月兔過去一年的技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用成效，并對未來的發(fā)展?jié)摿M(jìn)行展望。

相比于其他主流編程語言，MoonBit 語言具有先天優(yōu)勢：

1. 專注于新一代標(biāo)準(zhǔn)指令集 Wasm，形成后發(fā)優(yōu)勢：

MoonBit 通過其獨特的編譯器技術(shù)，將編程語言的特性高效編譯成可在 Wasm 環(huán)境中運行的實際代碼。基于此，開發(fā)者可以利用其選擇的編程語言的特性，來創(chuàng)建在不同平臺上運行的 Web 應(yīng)用。目前 Wasm 后端的運行性能和代碼生成體積均優(yōu)于 Rust 和 Go 等主流編程語言。例如，通過優(yōu)化 Wasm 組件模型，MoonBit 可將一個「http-hello-world」示例的代碼體積壓縮至 27KB，顯著小于許多其他語言，這使得 MoonBit 在性能和跨平臺應(yīng)用上展現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢。

2.誕生于AI浪潮，輕裝上陣：

MoonBit 誕生于 ChatGPT 的發(fā)布之后，恰逢 AI 技術(shù)的迅猛發(fā)展。這為MoonBit 團(tuán)隊提供了重構(gòu)編程語言工具鏈的機(jī)會，可以從零開始設(shè)計，專注于如何與 AI 高效協(xié)作，而無需受傳統(tǒng)編程語言歷史包袱的限制。

3. 經(jīng)驗豐富，底層設(shè)計無縫對接：

MoonBit 的開發(fā)團(tuán)隊擁有十多年的經(jīng)驗，使得語言從一開始便采用自底向上的設(shè)計方式，確保語言本身與開發(fā)工具（如 IDE、調(diào)試器等）無縫銜接，優(yōu)化了開發(fā)者的使用體驗。

MoonBit 標(biāo)志性進(jìn)展

1. 語言生態(tài)

2024年8月18日，beta 預(yù)覽版發(fā)布，核心語言特性超越大部分主流語言 1.0 版本，其中包括：

精準(zhǔn)的錯誤處理：通過控制流分析，在編譯時自動追蹤函數(shù)錯誤，幾乎無需用戶干預(yù)，顯著減輕認(rèn)知負(fù)擔(dān)。

創(chuàng)新的泛型系統(tǒng)：實現(xiàn)了零開銷的泛型支持，且保持快速編譯速度。相比主流語言多年后才完善的泛型，MoonBit 在預(yù)覽版就已實現(xiàn)，提升了類型系統(tǒng)對生態(tài)健康發(fā)展的支持。

高效迭代器設(shè)計：采用零開銷迭代器，使得代碼既簡潔又高效。

2. 多后端支持

早在 2023 年，MoonBit 已支持 Wasm 后端，今年 MoonBit 完成了補(bǔ)全多后端的設(shè)想：

WebAssembly 組件模型（component model）：今年在實現(xiàn)對組建模型的支持后，迅速引發(fā) Wasm 社區(qū)的熱烈反響，并得到了 WasmCloud、Extism、Golem Cloud 等海外知名云服務(wù)平臺的官方支持，MoonBit 在微服務(wù)架構(gòu)和云原生應(yīng)用中的獨特優(yōu)勢已被廣泛認(rèn)可。

JavaScript 后端：2024年4月新增對 JavaScript 支持，基準(zhǔn)測試顯示生成的代碼執(zhí)行速度超出原生性能8倍以上。

Native 后端：2024年10月新增對 Native 后端支持，數(shù)值計算領(lǐng)域快 Java 一個數(shù)量級、內(nèi)容管理性能方面領(lǐng)先于傳統(tǒng)編程語言 Java 以及 Swift。Native 后端不僅能生成原生二進(jìn)制，還支持交叉編譯到所有 C 語言支持的平臺，擁抱了嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）生態(tài)。

現(xiàn)在 MoonBit 能夠覆蓋 UI 開發(fā)、客戶端應(yīng)用、邊緣計算和系統(tǒng)編程等多個領(lǐng)域。MoonBit 在新的后端性能上依舊保持顯著的提升和超越。

3. 工具鏈體驗極佳

完善的調(diào)試支持，支持開箱即用

去年，MoonBit 推出了調(diào)試器（Debugger）功能，這是相對于其他語言通常在成熟階段才擁有的功能。目前，該功能已支持源碼映射、基于源碼設(shè)置斷點、輸出 sourcemap等，在瀏覽器中進(jìn)行源碼調(diào)試。

2024年12月，調(diào)試功能新增內(nèi)置于 MoonBit 在線 IDE，實現(xiàn)開箱即用，開發(fā)者不再需要復(fù)雜的手動設(shè)置即可一鍵調(diào)試，顯著提升了開發(fā)和調(diào)試的流暢性。

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test codelens

2024年4月，MoonBit IDE 支持本地環(huán)境的 test codelens， expect test 的自動更新。相較于此前需要用戶需要手動編寫命令行的版本，現(xiàn)在只需要點擊「Run Test | Update Test」的 button 即可完成毫秒級的編譯，幾乎無需等待響應(yīng)，大幅提升了測試的效率。以下是該功能的具體效果展示：

2024年12月，在最新的 MoonBit IDE 中，Outline 功能已優(yōu)化為支持分層顯示 document symbol，開發(fā)者能夠迅速定位單個 symbol，這使得代碼結(jié)構(gòu)更清晰，開發(fā)者更容易理解和操作復(fù)雜項目。

2024年12月，MoonBit Language Tour 正式上線，涵蓋 MoonBit 主要語言特性，支持語法案例實時編譯，并實現(xiàn) IDE Trace 功能內(nèi)置，執(zhí)行過程中自動展示中間變量的值。無需服務(wù)器或容器，在瀏覽器內(nèi)即可完成編譯運行。

4.AI自動編程開發(fā)平臺:自底向上的協(xié)同設(shè)計

在 AI 時代，編程語言需要滿足三個關(guān)鍵需求：安全性、交互性和精確上下文摘要。MoonBit 通過靜態(tài)分析確保代碼安全性，加速開發(fā)流程；它還考慮到未來人、AI 大模型與編程語言的協(xié)同工作，優(yōu)化了三者之間的交互方式；同時， MoonBit 通過提供精準(zhǔn)的上下文信息，幫助大模型更好地理解和生成代碼，MoonBit IDE 內(nèi)置 AI 助手，為應(yīng)用的開發(fā)、測試和文檔編寫提供了全方位的支持，使得開發(fā)者能夠更加專注于業(yè)務(wù)邏輯的實現(xiàn)，而不必?fù)?dān)心底層的復(fù)雜性和維護(hù)工作。

一個更加完善的AI編程場景出現(xiàn)：

通過思考語言設(shè)計和工具鏈適配，IDE 和工具鏈能夠非常靈活地在當(dāng)前的倉庫檢查、運行并更新 AI 大模型生成的代碼塊。

IDE 內(nèi)置的測試功能除了為程序員提供一種方便測試的機(jī)制以外，能夠很好地在代碼上下文中作為相關(guān)代碼的示例，從而大大提高代碼生成及相關(guān)下游任務(wù)的正確性。

除了在 IDE 中向用戶提供常規(guī)的 AI 生成測試、撰寫文檔、修復(fù)錯誤等功能外，還能夠提供完全后臺運行的自動化智能體，通過讀取編譯器的各項反饋來完成各種相對復(fù)雜、長時間的下游任務(wù)，例如提升測試覆蓋率、從自然語言提示生成完整代碼組件或者項目等。

5.用戶數(shù)量迅猛增長

MoonBit 和 Grain 近一年用戶數(shù)增長對比圖

MoonBit 的核心用戶在迅速增長，以 VScode 插件用戶數(shù)為統(tǒng)計指標(biāo)，23年11月份MoonBit 編程語言下載量約為 500 左右，24年5月份達(dá)到 3000 — 4000 這個范圍區(qū)間。 最近用戶數(shù)目前已經(jīng)突破 3.6 萬（數(shù)據(jù)統(tǒng)計來源綜合Visual Studio Marketplace 和 Open VSX Registry），實現(xiàn)1200%的用戶增長。 值得注意的是幾乎絕大多數(shù)編程語言在其誕生前 5 年都處于默默無聞的狀態(tài)，比如 Python 、Rust 等一眾現(xiàn)在熱度很高的編程語言都經(jīng)歷過這個時期。Rust 誕生于 2006 年，但直到三年后的2009年，Mozilla 團(tuán)隊才意識到它的價值，換句話說 Rust 才真正意義上有用戶使用，隨后又經(jīng)歷了 6 年的時間，到 2015年 Rust 才積累了2萬左右的用戶。

快速增長的用戶意味著 MoonBit 的生態(tài)潛力巨大，未來可期！

MoonBit 開源

MoonBit 積極擁抱開源，我們相信開源的力量會大幅度推進(jìn)技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步，并造福開發(fā)者甚至整個社會。

1.核心標(biāo)準(zhǔn)庫

2024年3月8日，MoonBit 開源了核心標(biāo)準(zhǔn)庫，已有1700+個commits，貢獻(xiàn)者50+。社區(qū)的貢獻(xiàn)異常熱烈，短短幾個月就收獲數(shù)萬行社區(qū)貢獻(xiàn)代碼，標(biāo)準(zhǔn)庫范圍涵蓋廣泛，包括高質(zhì)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、哈希算法、數(shù)學(xué)庫、測試框架等等。

開源地址：https://github.com/moonbitlang/core

開源協(xié)議：Apache License 2.0

2.構(gòu)建系統(tǒng)

2024年7月23日，MoonBit 開源構(gòu)建系統(tǒng) moon ，為 MoonBit 項目提供編譯構(gòu)建，自動化測試工具（集成 expect test），覆蓋率測試、包管理器等功能，此外，moon 作為 MoonBit 語言編譯工具鏈的重要組件，與 IDE 緊密結(jié)合，為 IDE 分析代碼提供了詳盡的項目結(jié)構(gòu)和依賴等信息。

moon 用 Rust 開發(fā)，得益于 Rust 語言的內(nèi)存安全、高性能和并發(fā)處理能力、跨平臺等特性，確保構(gòu)建過程的穩(wěn)定性和速度。moon 的并行與增量構(gòu)建功能得益于 n2 項目，（n2 與 ninja 都是由 Evan Martin 創(chuàng)建，n2 相比 ninja 更加輕量，并且在增量構(gòu)建方面更出色）。

開源地址：https://github.com/moonbitlang/moon

開源協(xié)議：AGPL-3.0

3. 編譯器

2024年12月18日，MoonBit 正式開源其核心的編譯器 WebAssembly（簡稱“Wasm”） 后端。開發(fā)者現(xiàn)在可以利用 MoonBit 的能力做性能優(yōu)化，且直接參與 MoonBit 的技術(shù)迭代和生態(tài)創(chuàng)新。

作為工具鏈中的核心板塊，Wasm 編譯器將編程語言的特性編譯成可以在 WebAssembly 環(huán)境中運行的實際代碼?；诖?，開發(fā)者可以利用其選擇的編程語言的特性，創(chuàng)建在不同平臺上運行的 Web 應(yīng)用。

同時，Wasm 后端也是 MoonBit 當(dāng)前最成熟的技術(shù)模塊，運行性能和代碼生成體積均優(yōu)于 Rust 和 Go。

GitHub代碼：https://github.com/moonbitlang/moonbit-compiler

Gitee代碼：https://gitee.com/moonbitlang/moonbit-compiler

開源協(xié)議：MoonBit Public License

4. 后續(xù)開源計劃

MoonBit 堅持以開放、開源為核心策略，并認(rèn)為，開發(fā)者需要的是透明和可靠的工具，而不是功能受限的“開源核心”（Open-Core）模式。因此，MoonBit 對于用戶，將始終保持免費開放，讓全球開發(fā)者無論何時，均能享受優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定和可信賴的開發(fā)體驗。

收獲海內(nèi)外認(rèn)可

1.全球軟件領(lǐng)域頂尖專家與權(quán)威機(jī)構(gòu)背書

2024年9月，MoonBit 發(fā)起了全球首創(chuàng)的語言+游戲雙賽道編程挑戰(zhàn)賽，吸引了1888支隊伍報名。賽事走進(jìn)了全國30余所高校，并得到了包括北京大學(xué)、清華大學(xué)、中山大學(xué)和香港科技大學(xué)（廣州）等多所頂尖高校的合作與支持。

同時，賽事還得到了沈向洋院士、林惠民院士、倪明選院士以及中國科學(xué)院軟件研究所趙琛所長的高度肯定與寄語。賽后，中國科學(xué)院軟件研究所「甲辰計劃」對參賽選手的表現(xiàn)給予高度認(rèn)可，開通實習(xí)綠卡，并計劃于2025年提供不低于110個實習(xí)崗位，旨在培養(yǎng)編程領(lǐng)域人才進(jìn)一步探索 MoonBit 語言的潛力。

2. 社區(qū)生態(tài)活躍

社區(qū)生態(tài)在2024年蓬勃發(fā)展，我們成功舉辦了多場線上線下 Meetup 和直播活動，推出了豐富的社區(qū)課程，吸引了廣泛參與，推動了 MoonBit 語言的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。

3. 海外獲得前所未有的關(guān)注

MoonBit 今年在海外引發(fā)了前所未有的關(guān)注，關(guān)鍵性進(jìn)展和知名技術(shù)大咖的評價包括：

全球最大代碼托管平臺 GitHub 官方正式收錄。

編譯器開源后在 Hackernews 再度登頂。這是繼去年首發(fā)登頂 HN 后第二次登上頭版頭條。

全球頂級開發(fā)者科技媒體《The New Stack》對 MoonBit 進(jìn)行了3次專題報道，并登上全站熱門文章榜首。

日本最大的開發(fā)者論壇之一 zenn.dev 上掀起了對語言熱議，吸引了海外平臺十萬級閱讀量。日本程序圈粉絲數(shù)最大的博主之一 mizchi 三次發(fā)表平臺技術(shù)相關(guān)博客，日本社區(qū)已不定期自發(fā)組織 Youtube 視頻和開發(fā)者見面會。

社區(qū)成員自發(fā)編寫的 MoonBit-Extism 插件，已被 Extism 納入官方 PDK庫，成為海外社區(qū)支持下的首個實用案例。

云服務(wù)廠商 Golem Cloud 使用 MoonBit 編寫應(yīng)用程序。

意大利科技媒體 Redhotcyber 評價 MoonBit：近年來，中國的科技領(lǐng)域創(chuàng)新不斷，但很少有像 MoonBit 一樣可以引起全球關(guān)注的，這種編程語言迅速登上了人們的興趣排行榜。MoonBit 徹底改變 WebAssembly。

海外首場 Meetup 在新加坡國立大學(xué)（NUS）及 CBD 圓滿舉行，社區(qū)聯(lián)合 Vue.js 和 Vite 的作者尤雨溪、耶魯大學(xué)及新加坡國立大學(xué)的計算機(jī)科學(xué)教授奧利維爾·丹維主講。MoonBit 開始邁向國際化，并計劃在2025年開展更多的線下活動。

未來計劃 & 總結(jié)

MoonBit 團(tuán)隊在2025年將繼續(xù)推動編程語言的創(chuàng)新，尤其在以下幾個重要領(lǐng)域取得新的突破：

1. 異步支持：

異步編程是現(xiàn)代編程語言不可或缺的重要功能。在 2025 年，我們將為 MoonBit 添加異步編程的支持，讓用戶能以同步的形式編寫異步代碼。在功能設(shè)計上，我們希望 MoonBit 的異步編程支持能夠在易于使用、具有較高可讀性的同時，對錯誤傳播、任務(wù)管理等問題給出更好的解決方案。在異步編程生態(tài)上，我們計劃提供一套后端、平臺無關(guān)的抽象層，在網(wǎng)頁前端、不同的 Wasm 運行時、不同的硬件及操作系統(tǒng)上都提供良好的異步編程體驗。

目前，MoonBit 已經(jīng)提供了實驗性的異步編程底層支持。在 2025 年，我們將持續(xù)改進(jìn)相關(guān)設(shè)計、完善異步相關(guān)的語言功能與生態(tài)建設(shè)。通過異步編程支持，我們希望在網(wǎng)頁前端開發(fā)、云服務(wù)開發(fā)、AI agent 開發(fā)、嵌入式開發(fā)等領(lǐng)域進(jìn)一步改善用戶的編程體驗，幫助開發(fā)者更加高效、安全地開發(fā)各種異步程序。

2. 軟硬件結(jié)合 MCU：

在過去的一年，我們探索了使用 MoonBit Wasm 后端進(jìn)行嵌入式開發(fā)，并成功將 Wasm-4 游戲機(jī)項目移植到了 ESP32 環(huán)境中。并且能夠運行大多數(shù)MoonBit 全球編程創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽游戲賽道用戶提交的游戲。后續(xù)我們會進(jìn)一步提高系統(tǒng)的兼容性與穩(wěn)定性。

我們也啟動了 MoonBit Arduino Binding 項目，探索使用 Moonbit native 后端在資源非常受限的嵌入式環(huán)境中進(jìn)行開發(fā)，我們希望 MoonBit Arduino Binding 項目可以在教育領(lǐng)域發(fā)揮價值。

未來，我們計劃探索 MoonBit 異步與 FreeRTOS 的結(jié)合。我們希望能夠通過 async/await 機(jī)制以及 FreeRTOS 的實時調(diào)度能力，簡化多任務(wù)管理、優(yōu)化任務(wù)切換和事件響應(yīng)效率，幫助開發(fā)者更加高效地應(yīng)對多任務(wù)管理的挑戰(zhàn)。

3. 結(jié)束語

這一年的成就，不過是 MoonBit 技術(shù)長征路上的片刻閃光，每一位 MoonBit 社區(qū)成員都將繼續(xù)在技術(shù)的征途上奮勇前行，讓千行萬業(yè)因我們而煥發(fā)新生。感謝每一位社區(qū)伙伴的支持與信任鑄就了 MoonBit 成長的基石，見證了平臺快速成長！

新的一年，我們將秉持初心：致力于成為一門擁有千萬級別用戶數(shù)量的開發(fā)者平臺，深遠(yuǎn)的影響基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域的格局與發(fā)展，助力基礎(chǔ)軟件的持續(xù)創(chuàng)新與前沿探索，為全球開發(fā)者生態(tài)注入源源不斷的動力與創(chuàng)造力。

關(guān)于 MoonBit MoonBit（https://www.moonbitlang.cn/）是國內(nèi)首個工業(yè)級編程語言及其配套工具鏈，由粵港澳大灣區(qū)數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究院（簡稱“IDEA 研究院”）基礎(chǔ)軟件中心打造的 AI 原生的編程語言以及開發(fā)者平臺。通過創(chuàng)新框架在程序語言界形成后發(fā)優(yōu)勢，在編譯速度、運行速度、體積大小上已成功領(lǐng)先傳統(tǒng)語言。