ArrayBuffer

ArrayBuffer對(duì)象、TypedArray視圖和DataView視圖是 JavaScript 操作二進(jìn)制數(shù)據(jù)的一個(gè)接口。它們都是以數(shù)組的語法處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)，所以統(tǒng)稱為二進(jìn)制數(shù)組。

二進(jìn)制數(shù)組由三類對(duì)象組成。

（1）ArrayBuffer對(duì)象：

代表內(nèi)存之中的一段二進(jìn)制數(shù)據(jù)，可以通過“視圖”進(jìn)行操作。“視圖”部署了數(shù)組接口，這意味著，可以用數(shù)組的方法操作內(nèi)存。

（2）TypedArray視圖：

共包括 9 種類型的視圖，比如Uint8Array（無符號(hào) 8 位整數(shù)）數(shù)組視圖,?Int16Array（16 位整數(shù)）數(shù)組視圖,?Float32Array（32 位浮點(diǎn)數(shù)）數(shù)組視圖等等。

（3）DataView視圖：

可以自定義復(fù)合格式的視圖，比如第一個(gè)字節(jié)是 Uint8（無符號(hào) 8 位整數(shù)）、第二、三個(gè)字節(jié)是 Int16（16 位整數(shù)）、第四個(gè)字節(jié)開始是 Float32（32 位浮點(diǎn)數(shù)）等等，此外還可以自定義字節(jié)序。

簡(jiǎn)單說，ArrayBuffer對(duì)象代表原始的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，TypedArray視圖用來讀寫簡(jiǎn)單類型的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，DataView視圖用來讀寫復(fù)雜類型的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。

TypedArray視圖支持的數(shù)據(jù)類型一共有 9 種（DataView視圖支持除Uint8C以外的其他 8 種）。

數(shù)據(jù)類型字節(jié)長(zhǎng)度含義對(duì)應(yīng)的 C 語言類型

Int8	1	8 位帶符號(hào)整數(shù)	signed char
Uint8	1	8 位不帶符號(hào)整數(shù)	unsigned char
Uint8C	1	8 位不帶符號(hào)整數(shù)（自動(dòng)過濾溢出）	unsigned char
Int16	2	16 位帶符號(hào)整數(shù)	short
Uint16	2	16 位不帶符號(hào)整數(shù)	unsigned short
Int32	4	32 位帶符號(hào)整數(shù)	int
Uint32	4	32 位不帶符號(hào)的整數(shù)	unsigned int
Float32	4	32 位浮點(diǎn)數(shù)	float
Float64	8	64 位浮點(diǎn)數(shù)	double

注意，二進(jìn)制數(shù)組并不是真正的數(shù)組，而是類似數(shù)組的對(duì)象。

很多瀏覽器操作的 API，用到了二進(jìn)制數(shù)組操作二進(jìn)制數(shù)據(jù)，下面是其中的幾個(gè)。

• File API
• XMLHttpRequest
• Fetch API
• Canvas
• WebSockets

1.ArrayBuffer 對(duì)象

概述

ArrayBuffer對(duì)象代表儲(chǔ)存二進(jìn)制數(shù)據(jù)的一段內(nèi)存，它不能直接讀寫，只能通過視圖（TypedArray視圖和DataView視圖)來讀寫，視圖的作用是以指定格式解讀二進(jìn)制數(shù)據(jù)。

ArrayBuffer也是一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，可以分配一段可以存放數(shù)據(jù)的連續(xù)內(nèi)存區(qū)域。

const buf = new ArrayBuffer(32);

上面代碼生成了一段 32 字節(jié)的內(nèi)存區(qū)域，每個(gè)字節(jié)的值默認(rèn)都是 0。可以看到，ArrayBuffer構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)是所需要的內(nèi)存大小（單位字節(jié)）。

為了讀寫這段內(nèi)容，需要為它指定視圖。DataView視圖的創(chuàng)建，需要提供ArrayBuffer對(duì)象實(shí)例作為參數(shù)。

const buf = new ArrayBuffer(32); const dataView = new DataView(buf); dataView.getUint8(0) // 0, 參數(shù)表示讀取的起始位置

上面代碼對(duì)一段 32 字節(jié)的內(nèi)存，建立DataView視圖，然后以不帶符號(hào)的 8 位整數(shù)格式，從頭讀取 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，結(jié)果得到 0，因?yàn)樵純?nèi)存的ArrayBuffer對(duì)象，默認(rèn)所有位都是 0。

另一種TypedArray視圖，與DataView視圖的一個(gè)區(qū)別是，它不是一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，而是一組構(gòu)造函數(shù)，代表不同的數(shù)據(jù)格式。

const buffer = new ArrayBuffer(12);const x1 = new Int32Array(buffer); x1[0] = 1; const x2 = new Uint8Array(buffer); x2[0] = 2;console.log(x1[0]); //2

上面代碼對(duì)同一段內(nèi)存，分別建立兩種視圖：32 位帶符號(hào)整數(shù)（Int32Array構(gòu)造函數(shù)）和 8 位不帶符號(hào)整數(shù)（Uint8Array構(gòu)造函數(shù)）。由于兩個(gè)視圖對(duì)應(yīng)的是同一段內(nèi)存，一個(gè)視圖修改底層內(nèi)存，會(huì)影響到另一個(gè)視圖。

TypedArray視圖的構(gòu)造函數(shù)，除了接受ArrayBuffer實(shí)例作為參數(shù)，還可以接受普通數(shù)組作為參數(shù)，直接分配內(nèi)存生成底層的ArrayBuffer實(shí)例，并同時(shí)完成對(duì)這段內(nèi)存的賦值。

const typedArray = new Uint8Array([0,1,2]); console.log(typedArray.length);//3 typedArray[0] = 5; console.log(typedArray);//Uint8Array [ 5, 1, 2 ]

上面代碼使用TypedArray視圖的Uint8Array構(gòu)造函數(shù)，新建一個(gè)不帶符號(hào)的 8 位整數(shù)視圖。可以看到，Uint8Array直接使用普通數(shù)組作為參數(shù)，對(duì)底層內(nèi)存的賦值同時(shí)完成。

ArrayBuffer.prototype.byteLength?

ArrayBuffer實(shí)例的byteLength屬性，返回所分配的內(nèi)存區(qū)域的字節(jié)長(zhǎng)度。

const buff = new ArrayBuffer(32); console.log(buff.byteLength);//32

如果要分配的內(nèi)存區(qū)域很大，有可能分配失敗（因?yàn)闆]有那么多的連續(xù)空余內(nèi)存），所以有必要檢查是否分配成功。

if (buffer.byteLength === n) {// 成功 } else {// 失敗 }

ArrayBuffer.prototype.slice()?

ArrayBuffer實(shí)例有一個(gè)slice方法，允許將內(nèi)存區(qū)域的一部分，拷貝生成一個(gè)新的ArrayBuffer對(duì)象。

const buff = new ArrayBuffer(32); console.log(buff.byteLength);//32 const newBuffer = buff.slice(0, 3);

上面代碼拷貝buffer對(duì)象的前 3 個(gè)字節(jié)（從 0 開始，到第 3 個(gè)字節(jié)前面結(jié)束），生成一個(gè)新的ArrayBuffer對(duì)象。

slice方法其實(shí)包含兩步，第一步是先分配一段新內(nèi)存，第二步是將原來那個(gè)ArrayBuffer對(duì)象拷貝過去。

slice方法接受兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)表示拷貝開始的字節(jié)序號(hào)（含該字節(jié)），第二個(gè)參數(shù)表示拷貝截止的字節(jié)序號(hào)（不含該字節(jié)）。如果省略第二個(gè)參數(shù)，則默認(rèn)到原ArrayBuffer對(duì)象的結(jié)尾。

除了slice方法，ArrayBuffer對(duì)象不提供任何直接讀寫內(nèi)存的方法，只允許在其上方建立視圖，然后通過視圖讀寫。

ArrayBuffer.isView()

ArrayBuffer有一個(gè)靜態(tài)方法isView，返回一個(gè)布爾值，表示參數(shù)是否為ArrayBuffer的視圖實(shí)例。這個(gè)方法大致相當(dāng)于判斷參數(shù)，是否為TypedArray實(shí)例或DataView實(shí)例。

const buffer = new ArrayBuffer(8); ArrayBuffer.isView(buffer) // false const v = new Int32Array(buffer); ArrayBuffer.isView(v) // true

2.TypedArray 視圖

概述

ArrayBuffer對(duì)象作為內(nèi)存區(qū)域，可以存放多種類型的數(shù)據(jù)。同一段內(nèi)存，不同數(shù)據(jù)有不同的解讀方式，這就叫做“視圖”（view）。

ArrayBuffer有兩種視圖，一種是TypedArray視圖，另一種是DataView視圖。前者的數(shù)組成員都是同一個(gè)數(shù)據(jù)類型，后者的數(shù)組成員可以是不同的數(shù)據(jù)類型。

目前，TypedArray視圖一共包括 9 種類型，每一種視圖都是一種構(gòu)造函數(shù)。

• Int8Array：8 位有符號(hào)整數(shù)，長(zhǎng)度 1 個(gè)字節(jié)。
• Uint8Array：8 位無符號(hào)整數(shù)，長(zhǎng)度 1 個(gè)字節(jié)。
• Uint8ClampedArray：8 位無符號(hào)整數(shù)，長(zhǎng)度 1 個(gè)字節(jié)，溢出處理不同。
• Int16Array：16 位有符號(hào)整數(shù)，長(zhǎng)度 2 個(gè)字節(jié)。
• Uint16Array：16 位無符號(hào)整數(shù)，長(zhǎng)度 2 個(gè)字節(jié)。
• Int32Array：32 位有符號(hào)整數(shù)，長(zhǎng)度 4 個(gè)字節(jié)。
• Uint32Array：32 位無符號(hào)整數(shù)，長(zhǎng)度 4 個(gè)字節(jié)。
• Float32Array：32 位浮點(diǎn)數(shù)，長(zhǎng)度 4 個(gè)字節(jié)。
• Float64Array：64 位浮點(diǎn)數(shù)，長(zhǎng)度 8 個(gè)字節(jié)。

這 9 個(gè)構(gòu)造函數(shù)生成的數(shù)組，統(tǒng)稱為TypedArray視圖。

它們很像普通數(shù)組，都有length屬性，都能用方括號(hào)運(yùn)算符（[]）獲取單個(gè)元素，所有數(shù)組的方法，在它們上面都能使用。

普通數(shù)組與 TypedArray 數(shù)組的差異主要在以下方面。

• TypedArray 數(shù)組的所有成員，都是同一種類型。
• TypedArray 數(shù)組的成員是連續(xù)的，不會(huì)有空位。
• TypedArray 數(shù)組成員的默認(rèn)值為 0。比如，new Array(10)返回一個(gè)普通數(shù)組，里面沒有任何成員，只是 10 個(gè)空位；new Uint8Array(10)返回一個(gè) TypedArray 數(shù)組，里面 10 個(gè)成員都是 0。
• TypedArray 數(shù)組只是一層視圖，本身不儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，它的數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存在底層的ArrayBuffer對(duì)象之中，要獲取底層對(duì)象必須使用buffer屬性。

前三條像Java的int類型數(shù)組，同種類型，連續(xù)無空位，默認(rèn)為0，第四條是說視圖是一種操作的封裝。

構(gòu)造函數(shù)?

TypedArray 數(shù)組提供 9 種構(gòu)造函數(shù)，用來生成相應(yīng)類型的數(shù)組實(shí)例。

構(gòu)造函數(shù)有多種用法。

（1）TypedArray(buffer, byteOffset=0, length?)

同一個(gè)ArrayBuffer對(duì)象之上，可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型，建立多個(gè)視圖。

// 創(chuàng)建一個(gè)8字節(jié)的ArrayBuffer const b = new ArrayBuffer(8);// 創(chuàng)建一個(gè)指向b的Int32視圖，開始于字節(jié)0，直到緩沖區(qū)的末尾 const v1 = new Int32Array(b);// 創(chuàng)建一個(gè)指向b的Uint8視圖，開始于字節(jié)2，直到緩沖區(qū)的末尾 const v2 = new Uint8Array(b, 2);// 創(chuàng)建一個(gè)指向b的Int16視圖，開始于字節(jié)2，長(zhǎng)度為2 const v3 = new Int16Array(b, 2, 2);

上面代碼在一段長(zhǎng)度為 8 個(gè)字節(jié)的內(nèi)存（b）之上，生成了三個(gè)視圖：v1、v2和v3。三個(gè)視圖表示對(duì)同一段內(nèi)存數(shù)據(jù)的不同操作方式。

視圖的構(gòu)造函數(shù)可以接受三個(gè)參數(shù)：

• 第一個(gè)參數(shù)（必需）：視圖對(duì)應(yīng)的底層ArrayBuffer對(duì)象。
• 第二個(gè)參數(shù)（可選）：視圖開始的字節(jié)序號(hào)，默認(rèn)從 0 開始。
• 第三個(gè)參數(shù)（可選）：視圖包含的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，默認(rèn)直到本段內(nèi)存區(qū)域結(jié)束。

因此，v1、v2和v3是重疊的：

v1[0]是一個(gè) 32 位整數(shù)，指向字節(jié) 0 ～字節(jié) 3（32位整數(shù)每個(gè)成員占4字節(jié)，8字節(jié)內(nèi)存生成了2個(gè)成員）；

v2[0]是一個(gè) 8 位無符號(hào)整數(shù)（每個(gè)成員占1字節(jié)，8字節(jié)內(nèi)存生成了8個(gè)成員，這里即第2個(gè)成員），指向字節(jié) 2；

v3[0]是一個(gè) 16 位整數(shù)（每個(gè)成員占2字節(jié)，8字節(jié)內(nèi)存生成4個(gè)成員，從第2個(gè)字節(jié)開始存2字節(jié)，這里是第2個(gè)成員），指向字節(jié) 2 ～字節(jié) 3。

所以，只要任何一個(gè)視圖對(duì)內(nèi)存有所修改，就會(huì)在另外兩個(gè)視圖上反應(yīng)出來。

注意，byteOffset必須與所要建立的數(shù)據(jù)類型一致，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。

const buffer = new ArrayBuffer(8); const i16 = new Int16Array(buffer, 1); // Uncaught RangeError: start offset of Int16Array should be a multiple of 2

上面代碼中，新生成一個(gè) 8 個(gè)字節(jié)的ArrayBuffer對(duì)象，然后在這個(gè)對(duì)象的第一個(gè)字節(jié)，建立帶符號(hào)的 16 位整數(shù)視圖，結(jié)果報(bào)錯(cuò)。因?yàn)?#xff0c;帶符號(hào)的 16 位整數(shù)需要兩個(gè)字節(jié)，所以byteOffset參數(shù)必須能夠被 2 整除。（也就是說TypedArray視圖數(shù)組操作的對(duì)象不能小于本身最小長(zhǎng)度？）

如果想從任意字節(jié)開始解讀ArrayBuffer對(duì)象，必須使用DataView視圖，因?yàn)?span style="color:#ff0000;">TypedArray視圖只提供 9 種固定的解讀格式。

（2）TypedArray(length)

?視圖還可以不通過ArrayBuffer對(duì)象，直接分配內(nèi)存而生成。

const f64a = new Float64Array(8);//8個(gè)0 f64a[0] = 10; f64a[1] = 20; f64a[2] = f64a[0] + f64a[1];//10，20，30，0，0，0，0，0，

上面代碼生成一個(gè) 8 個(gè)成員的Float64Array數(shù)組（共 64 字節(jié)），然后依次對(duì)每個(gè)成員賦值。這時(shí)，視圖構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)就是成員的個(gè)數(shù)。可以看到，視圖數(shù)組的賦值操作與普通數(shù)組的操作毫無兩樣。

注意：ArrayBuffer構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)是所需要的內(nèi)存大小（單位字節(jié)）。TypedArray構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)是指包含數(shù)組成員的個(gè)數(shù)（單位位，每個(gè)成員8字節(jié)）。

（3）TypedArray(typedArray)

TypedArray 數(shù)組的構(gòu)造函數(shù)，可以接受另一個(gè)TypedArray實(shí)例作為參數(shù)。

const typedArray = new Int8Array(new Uint8Array(4)); //0，0，0，0

上面代碼中，Int8Array構(gòu)造函數(shù)接受一個(gè)Uint8Array實(shí)例作為參數(shù)。

注意，此時(shí)生成的新數(shù)組，只是復(fù)制了參數(shù)數(shù)組的值，對(duì)應(yīng)的底層內(nèi)存是不一樣的。新數(shù)組會(huì)開辟一段新的內(nèi)存儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，不會(huì)在原數(shù)組的內(nèi)存之上建立視圖。

const x = new Int8Array([1, 1]); const y = new Int8Array(x); x[0] // 1 y[0] // 1 x[0] = 2; y[0] // 1

上面代碼中，數(shù)組y是以數(shù)組x為模板而生成的，當(dāng)x變動(dòng)的時(shí)候，y并沒有變動(dòng)。

如果想基于同一段內(nèi)存，構(gòu)造不同的視圖，可以采用下面的寫法。

const x = new Int8Array([1, 1]); const y = new Int8Array(x.buffer); x[0] // 1 y[0] // 1 x[0] = 2; y[0] // 2

（4）TypedArray(arrayLikeObject)

?構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)也可以是一個(gè)普通數(shù)組，然后直接生成TypedArray實(shí)例。

const typedArray = new Uint8Array([1, 2, 3, 4]);

注意，這時(shí)TypedArray視圖會(huì)重新開辟內(nèi)存，不會(huì)在原數(shù)組的內(nèi)存上建立視圖。

上面代碼從一個(gè)普通的數(shù)組，生成一個(gè) 8 位無符號(hào)整數(shù)的TypedArray實(shí)例。該數(shù)組有4個(gè)成員，每一個(gè)都是8位無符號(hào)整數(shù)。

?TypedArray 數(shù)組也可以轉(zhuǎn)換回普通數(shù)組。

const normalArray = [...typedArray]; // or const normalArray = Array.from(typedArray); // or const normalArray = Array.prototype.slice.call(typedArray);

數(shù)組方法

?普通數(shù)組的操作方法和屬性，對(duì) TypedArray 數(shù)組完全適用。

• TypedArray.prototype.copyWithin(target, start[, end = this.length])
• TypedArray.prototype.entries()
• TypedArray.prototype.every(callbackfn, thisArg?)
• TypedArray.prototype.fill(value, start=0, end=this.length)
• TypedArray.prototype.filter(callbackfn, thisArg?)
• TypedArray.prototype.find(predicate, thisArg?)
• TypedArray.prototype.findIndex(predicate, thisArg?)
• TypedArray.prototype.forEach(callbackfn, thisArg?)
• TypedArray.prototype.indexOf(searchElement, fromIndex=0)
• TypedArray.prototype.join(separator)
• TypedArray.prototype.keys()
• TypedArray.prototype.lastIndexOf(searchElement, fromIndex?)
• TypedArray.prototype.map(callbackfn, thisArg?)
• TypedArray.prototype.reduce(callbackfn, initialValue?)
• TypedArray.prototype.reduceRight(callbackfn, initialValue?)
• TypedArray.prototype.reverse()
• TypedArray.prototype.slice(start=0, end=this.length)
• TypedArray.prototype.some(callbackfn, thisArg?)
• TypedArray.prototype.sort(comparefn)
• TypedArray.prototype.toLocaleString(reserved1?, reserved2?)
• TypedArray.prototype.toString()
• TypedArray.prototype.values()

?上面所有方法的用法，請(qǐng)參閱數(shù)組方法的介紹，這里不再重復(fù)了。

?注意，TypedArray 數(shù)組沒有concat方法。如果想要合并多個(gè) TypedArray 數(shù)組，可以用下面這個(gè)函數(shù)。

1 function concatenate(resultConstructor, ...arrays) { 2 let totalLength = 0; 3 for (let arr of arrays) { 4 totalLength += arr.length; 5 } 6 let result = new resultConstructor(totalLength); 7 let offset = 0; 8 for (let arr of arrays) { 9 result.set(arr, offset); 10 offset += arr.length; 11 } 12 return result; 13 } 14 15 concatenate(Uint8Array, Uint8Array.of(1, 2), Uint8Array.of(3, 4)) 16 // Uint8Array [1, 2, 3, 4]

另外，TypedArray 數(shù)組與普通數(shù)組一樣，部署了 Iterator 接口，所以可以被遍歷。

let ui8 = Uint8Array.of(0, 1, 2); for (let byte of ui8) {console.log(byte); } // 0 // 1 // 2

字節(jié)序

?字節(jié)序指的是數(shù)值在內(nèi)存中的表示方式。

const buffer = new ArrayBuffer(16); const int32View = new Int32Array(buffer);for (let i = 0; i < int32View.length; i++) {int32View[i] = i * 2; }

上面代碼生成一個(gè) 16 字節(jié)的ArrayBuffer對(duì)象，然后在它的基礎(chǔ)上，建立了一個(gè) 32 位整數(shù)的視圖。由于每個(gè) 32 位整數(shù)占據(jù) 4 個(gè)字節(jié)，所以一共可以寫入 4 個(gè)整數(shù)，依次為 0，2，4，6。

如果在這段數(shù)據(jù)上接著建立一個(gè) 16 位整數(shù)的視圖，則可以讀出完全不一樣的結(jié)果。

const int16View = new Int16Array(buffer);for (let i = 0; i < int16View.length; i++) {console.log("Entry " + i + ": " + int16View[i]); } // Entry 0: 0 // Entry 1: 0 // Entry 2: 2 // Entry 3: 0 // Entry 4: 4 // Entry 5: 0 // Entry 6: 6 // Entry 7: 0

由于每個(gè) 16 位整數(shù)占據(jù) 2 個(gè)字節(jié)，所以整個(gè)ArrayBuffer對(duì)象現(xiàn)在分成 8 段。然后，由于 x86 體系的計(jì)算機(jī)都采用小端字節(jié)序（little endian），相對(duì)重要的字節(jié)排在后面的內(nèi)存地址，相對(duì)不重要字節(jié)排在前面的內(nèi)存地址，所以就得到了上面的結(jié)果。

?比如，一個(gè)占據(jù)四個(gè)字節(jié)的 16 進(jìn)制數(shù)0x12345678，決定其大小的最重要的字節(jié)是“12”，最不重要的是“78”。小端字節(jié)序?qū)⒆畈恢匾淖止?jié)排在前面，儲(chǔ)存順序就是78563412；大端字節(jié)序則完全相反，將最重要的字節(jié)排在前面，儲(chǔ)存順序就是12345678。目前，所有個(gè)人電腦幾乎都是小端字節(jié)序，所以 TypedArray 數(shù)組內(nèi)部也采用小端字節(jié)序讀寫數(shù)據(jù)，或者更準(zhǔn)確的說，按照本機(jī)操作系統(tǒng)設(shè)定的字節(jié)序讀寫數(shù)據(jù)。

這并不意味大端字節(jié)序不重要，事實(shí)上，很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和特定的操作系統(tǒng)采用的是大端字節(jié)序。這就帶來一個(gè)嚴(yán)重的問題：如果一段數(shù)據(jù)是大端字節(jié)序，TypedArray 數(shù)組將無法正確解析，因?yàn)樗荒芴幚硇《俗止?jié)序！為了解決這個(gè)問題，JavaScript 引入DataView對(duì)象，可以設(shè)定字節(jié)序，下文會(huì)詳細(xì)介紹。

下面是另一個(gè)例子。

// 假定某段buffer包含如下字節(jié) [0x02, 0x01, 0x03, 0x07] const buffer = new ArrayBuffer(4); const v1 = new Uint8Array(buffer); v1[0] = 2; v1[1] = 1; v1[2] = 3; v1[3] = 7;const uInt16View = new Uint16Array(buffer);// 計(jì)算機(jī)采用小端字節(jié)序 // 所以頭兩個(gè)字節(jié)等于258 if (uInt16View[0] === 258) {console.log('OK'); // "OK" }// 賦值運(yùn)算 uInt16View[0] = 255; // 字節(jié)變?yōu)閇0xFF, 0x00, 0x03, 0x07] uInt16View[0] = 0xff05; // 字節(jié)變?yōu)閇0x05, 0xFF, 0x03, 0x07] uInt16View[1] = 0x0210; // 字節(jié)變?yōu)閇0x05, 0xFF, 0x10, 0x02]

下面的函數(shù)可以用來判斷，當(dāng)前視圖是小端字節(jié)序，還是大端字節(jié)序。

1 const BIG_ENDIAN = Symbol('BIG_ENDIAN'); 2 const LITTLE_ENDIAN = Symbol('LITTLE_ENDIAN'); 3 4 function getPlatformEndianness() { 5 let arr32 = Uint32Array.of(0x12345678); 6 let arr8 = new Uint8Array(arr32.buffer); 7 switch ((arr8[0]*0x1000000) + (arr8[1]*0x10000) + (arr8[2]*0x100) + (arr8[3])) { 8 case 0x12345678: 9 return BIG_ENDIAN; 10 case 0x78563412: 11 return LITTLE_ENDIAN; 12 default: 13 throw new Error('Unknown endianness'); 14 } 15 }

總之，與普通數(shù)組相比，TypedArray 數(shù)組的最大優(yōu)點(diǎn)就是可以直接操作內(nèi)存，不需要數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，所以速度快得多。

BYTES_PER_ELEMENT 屬性?

?每一種視圖的構(gòu)造函數(shù)，都有一個(gè)BYTES_PER_ELEMENT屬性，表示這種數(shù)據(jù)類型占據(jù)的字節(jié)數(shù)。

Int8Array.BYTES_PER_ELEMENT // 1 Uint8Array.BYTES_PER_ELEMENT // 1 Uint8ClampedArray.BYTES_PER_ELEMENT // 1 Int16Array.BYTES_PER_ELEMENT // 2 Uint16Array.BYTES_PER_ELEMENT // 2 Int32Array.BYTES_PER_ELEMENT // 4 Uint32Array.BYTES_PER_ELEMENT // 4 Float32Array.BYTES_PER_ELEMENT // 4 Float64Array.BYTES_PER_ELEMENT // 8

這個(gè)屬性在TypedArray實(shí)例上也能獲取，即有TypedArray.prototype.BYTES_PER_ELEMENT。

ArrayBuffer 與字符串的互相轉(zhuǎn)換

?ArrayBuffer轉(zhuǎn)為字符串，或者字符串轉(zhuǎn)為ArrayBuffer，有一個(gè)前提，即字符串的編碼方法是確定的。假定字符串采用 UTF-16 編碼（JavaScript 的內(nèi)部編碼方式），可以自己編寫轉(zhuǎn)換函數(shù)。

1 // ArrayBuffer 轉(zhuǎn)為字符串，參數(shù)為 ArrayBuffer 對(duì)象 2 function ab2str(buf) { 3 // 注意，如果是大型二進(jìn)制數(shù)組，為了避免溢出， 4 // 必須一個(gè)一個(gè)字符地轉(zhuǎn) 5 if (buf && buf.byteLength < 1024) { 6 return String.fromCharCode.apply(null, new Uint16Array(buf)); 7 } 8 9 const bufView = new Uint16Array(buf); 10 const len = bufView.length; 11 const bstr = new Array(len); 12 for (let i = 0; i < len; i++) { 13 bstr[i] = String.fromCharCode.call(null, bufView[i]); 14 } 15 return bstr.join(''); 16 } 17 18 // 字符串轉(zhuǎn)為 ArrayBuffer 對(duì)象，參數(shù)為字符串 19 function str2ab(str) { 20 const buf = new ArrayBuffer(str.length * 2); // 每個(gè)字符占用2個(gè)字節(jié) 21 const bufView = new Uint16Array(buf); 22 for (let i = 0, strLen = str.length; i < strLen; i++) { 23 bufView[i] = str.charCodeAt(i); 24 } 25 return buf; 26 }

溢出?

不同的視圖類型，所能容納的數(shù)值范圍是確定的。超出這個(gè)范圍，就會(huì)出現(xiàn)溢出。比如，8 位視圖只能容納一個(gè) 8 位的二進(jìn)制值，如果放入一個(gè) 9 位的值，就會(huì)溢出。

TypedArray 數(shù)組的溢出處理規(guī)則，簡(jiǎn)單來說，就是拋棄溢出的位，然后按照視圖類型進(jìn)行解釋。

const uint8 = new Uint8Array(1);uint8[0] = 256; uint8[0] // 0 uint8[0] = -1; uint8[0] // 255

上面代碼中，uint8是一個(gè) 8 位視圖，而 256 的二進(jìn)制形式是一個(gè) 9 位的值100000000，這時(shí)就會(huì)發(fā)生溢出。根據(jù)規(guī)則，只會(huì)保留后 8 位，即00000000。uint8視圖的解釋規(guī)則是無符號(hào)的 8 位整數(shù)，所以00000000就是0。

負(fù)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用“2 的補(bǔ)碼”表示，也就是說，將對(duì)應(yīng)的正數(shù)值進(jìn)行否運(yùn)算，然后加1。比如，-1對(duì)應(yīng)的正值是1，進(jìn)行否運(yùn)算以后，得到11111110，再加上1就是補(bǔ)碼形式11111111。uint8按照無符號(hào)的 8 位整數(shù)解釋11111111，返回結(jié)果就是255。

一個(gè)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換規(guī)則，可以這樣表示。

• 正向溢出（overflow）：當(dāng)輸入值大于當(dāng)前數(shù)據(jù)類型的最大值，結(jié)果等于當(dāng)前數(shù)據(jù)類型的最小值加上余值，再減去 1。
• 負(fù)向溢出（underflow）：當(dāng)輸入值小于當(dāng)前數(shù)據(jù)類型的最小值，結(jié)果等于當(dāng)前數(shù)據(jù)類型的最大值減去余值的絕對(duì)值，再加上 1。

上面的“余值”就是模運(yùn)算的結(jié)果，即 JavaScript 里面的%運(yùn)算符的結(jié)果。

12 % 4 // 0 12 % 5 // 2

上面代碼中，12 除以 4 是沒有余值的，而除以 5 會(huì)得到余值 2。

請(qǐng)看下面的例子。

const int8 = new Int8Array(1);int8[0] = 128; int8[0] // -128 int8[0] = -129; int8[0] // 127

上面例子中，int8是一個(gè)帶符號(hào)的 8 位整數(shù)視圖，它的最大值是 127，最小值是-128。輸入值為128時(shí)，相當(dāng)于正向溢出1，根據(jù)“最小值加上余值（128 除以 127 的余值是 1），再減去 1”的規(guī)則，就會(huì)返回-128；輸入值為-129時(shí)，相當(dāng)于負(fù)向溢出1，根據(jù)“最大值減去余值的絕對(duì)值（-129 除以-128 的余值的絕對(duì)值是 1），再加上 1”的規(guī)則，就會(huì)返回127。

?Uint8ClampedArray視圖的溢出規(guī)則，與上面的規(guī)則不同。它規(guī)定，凡是發(fā)生正向溢出，該值一律等于當(dāng)前數(shù)據(jù)類型的最大值，即 255；如果發(fā)生負(fù)向溢出，該值一律等于當(dāng)前數(shù)據(jù)類型的最小值，即 0。

onst uint8c = new Uint8ClampedArray(1);uint8c[0] = 256; uint8c[0] // 255 uint8c[0] = -1; uint8c[0] // 0

上面例子中，uint8C是一個(gè)Uint8ClampedArray視圖，正向溢出時(shí)都返回 255，負(fù)向溢出都返回 0。

TypedArray.prototype.buffer?

?TypedArray實(shí)例的buffer屬性，返回整段內(nèi)存區(qū)域?qū)?yīng)的ArrayBuffer對(duì)象。該屬性為只讀屬性。

const a = new Float32Array(64); const b = new Uint8Array(a.buffer);

上面代碼的a視圖對(duì)象和b視圖對(duì)象，對(duì)應(yīng)同一個(gè)ArrayBuffer對(duì)象，即同一段內(nèi)存。

TypedArray.prototype.byteLength，TypedArray.prototype.byteOffset?

?byteLength屬性返回 TypedArray 數(shù)組占據(jù)的內(nèi)存長(zhǎng)度，單位為字節(jié)。byteOffset屬性返回 TypedArray 數(shù)組從底層ArrayBuffer對(duì)象的哪個(gè)字節(jié)開始。這兩個(gè)屬性都是只讀屬性。

const b = new ArrayBuffer(8);const v1 = new Int32Array(b); const v2 = new Uint8Array(b, 2); const v3 = new Int16Array(b, 2, 2);v1.byteLength // 8 v2.byteLength // 6 v3.byteLength // 4 v1.byteOffset // 0 v2.byteOffset // 2 v3.byteOffset // 2

TypedArray.prototype.length

?length屬性表示 TypedArray 數(shù)組含有多少個(gè)成員。注意將byteLength屬性和length屬性區(qū)分，前者是字節(jié)長(zhǎng)度，后者是成員長(zhǎng)度。

const a = new Int16Array(8);a.length // 8 a.byteLength // 16

TypedArray.prototype.set()?

TypedArray 數(shù)組的set方法用于復(fù)制數(shù)組（普通數(shù)組或 TypedArray 數(shù)組），也就是將一段內(nèi)容完全復(fù)制到另一段內(nèi)存。

const a = new Uint8Array(8); const b = new Uint8Array(8);b.set(a);

上面代碼復(fù)制a數(shù)組的內(nèi)容到b數(shù)組，它是整段內(nèi)存的復(fù)制，比一個(gè)個(gè)拷貝成員的那種復(fù)制快得多。

set方法還可以接受第二個(gè)參數(shù)，表示從b對(duì)象的哪一個(gè)成員開始復(fù)制a對(duì)象。

const a = new Uint16Array(8); const b = new Uint16Array(10);b.set(a, 2)

上面代碼的b數(shù)組比a數(shù)組多兩個(gè)成員，所以從b[2]開始復(fù)制。

TypedArray.prototype.subarray()

subarray方法是對(duì)于 TypedArray 數(shù)組的一部分，再建立一個(gè)新的視圖。

const a = new Uint16Array(8); const b = a.subarray(2,3);a.byteLength // 16 b.byteLength // 2

subarray方法的第一個(gè)參數(shù)是起始的成員序號(hào)，第二個(gè)參數(shù)是結(jié)束的成員序號(hào)（不含該成員），如果省略則包含剩余的全部成員。所以，上面代碼的a.subarray(2,3)，意味著 b 只包含a[2]一個(gè)成員，字節(jié)長(zhǎng)度為 2。

TypedArray.prototype.slice()?

TypeArray 實(shí)例的slice方法，可以返回一個(gè)指定位置的新的TypedArray實(shí)例。

let ui8 = Uint8Array.of(0, 1, 2); ui8.slice(-1) // Uint8Array [ 2 ]

上面代碼中，ui8是 8 位無符號(hào)整數(shù)數(shù)組視圖的一個(gè)實(shí)例。它的slice方法可以從當(dāng)前視圖之中，返回一個(gè)新的視圖實(shí)例。

slice方法的參數(shù)，表示原數(shù)組的具體位置，開始生成新數(shù)組。負(fù)值表示逆向的位置，即-1 為倒數(shù)第一個(gè)位置，-2 表示倒數(shù)第二個(gè)位置，以此類推。

TypedArray.of()

TypedArray 數(shù)組的所有構(gòu)造函數(shù)，都有一個(gè)靜態(tài)方法of，用于將參數(shù)轉(zhuǎn)為一個(gè)TypedArray實(shí)例。

Float32Array.of(0.151, -8, 3.7) // Float32Array [ 0.151, -8, 3.7 ]

下面三種方法都會(huì)生成同樣一個(gè) TypedArray 數(shù)組。

// 方法一 let tarr = new Uint8Array([1,2,3]);// 方法二 let tarr = Uint8Array.of(1,2,3);// 方法三 let tarr = new Uint8Array(3); tarr[0] = 1; tarr[1] = 2; tarr[2] = 3;

TypedArray.from()

靜態(tài)方法from接受一個(gè)可遍歷的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（比如數(shù)組）作為參數(shù)，返回一個(gè)基于這個(gè)結(jié)構(gòu)的TypedArray實(shí)例。

Uint16Array.from([0, 1, 2]) // Uint16Array [ 0, 1, 2 ]

這個(gè)方法還可以將一種TypedArray實(shí)例，轉(zhuǎn)為另一種。

const ui16 = Uint16Array.from(Uint8Array.of(0, 1, 2)); ui16 instanceof Uint16Array // true

from方法還可以接受一個(gè)函數(shù)，作為第二個(gè)參數(shù)，用來對(duì)每個(gè)元素進(jìn)行遍歷，功能類似map方法。

Int8Array.of(127, 126, 125).map(x => 2 * x) // Int8Array [ -2, -4, -6 ] Int16Array.from(Int8Array.of(127, 126, 125), x => 2 * x) // Int16Array [ 254, 252, 250 ]

上面的例子中，from方法沒有發(fā)生溢出，這說明遍歷不是針對(duì)原來的 8 位整數(shù)數(shù)組。也就是說，from會(huì)將第一個(gè)參數(shù)指定的 TypedArray 數(shù)組，拷貝到另一段內(nèi)存之中，處理之后再將結(jié)果轉(zhuǎn)成指定的數(shù)組格式。

3.復(fù)合視圖

?由于視圖的構(gòu)造函數(shù)可以指定起始位置和長(zhǎng)度，所以在同一段內(nèi)存之中，可以依次存放不同類型的數(shù)據(jù)，這叫做“復(fù)合視圖”。

const buffer = new ArrayBuffer(24);const idView = new Uint32Array(buffer, 0, 1); const usernameView = new Uint8Array(buffer, 4, 16); const amountDueView = new Float32Array(buffer, 20, 1);

new? ArrayBuffer()構(gòu)造函數(shù)分配一段指定字節(jié)的內(nèi)存空間，new TypeArray()用來生成對(duì)應(yīng)類型的數(shù)據(jù)實(shí)例存到內(nèi)存空間中。

上面代碼將一個(gè) 24 字節(jié)長(zhǎng)度的ArrayBuffer對(duì)象，分成三個(gè)部分：

• 字節(jié) 0 到字節(jié) 3：1 個(gè) 32 位無符號(hào)整數(shù)
• 字節(jié) 4 到字節(jié) 19：16 個(gè) 8 位整數(shù)
• 字節(jié) 20 到字節(jié) 23：1 個(gè) 32 位浮點(diǎn)數(shù)

這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以用如下的 C 語言描述：

struct someStruct {unsigned long id;char username[16];float amountDue; };

4.DataView 視圖

如果一段數(shù)據(jù)包括多種類型（比如服務(wù)器傳來的 HTTP 數(shù)據(jù)），這時(shí)除了建立ArrayBuffer對(duì)象的復(fù)合視圖以外，還可以通過DataView視圖進(jìn)行操作。

DataView視圖提供更多操作選項(xiàng)，而且支持設(shè)定字節(jié)序。

本來，在設(shè)計(jì)目的上，ArrayBuffer對(duì)象的各種TypedArray視圖，是用來向網(wǎng)卡、聲卡之類的本機(jī)設(shè)備傳送數(shù)據(jù)，所以使用本機(jī)的字節(jié)序就可以了；

而DataView視圖的設(shè)計(jì)目的，是用來處理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳來的數(shù)據(jù)，所以大端字節(jié)序或小端字節(jié)序是可以自行設(shè)定的。

DataView視圖本身也是構(gòu)造函數(shù)，接受一個(gè)ArrayBuffer對(duì)象作為參數(shù)，生成視圖。

DataView(ArrayBuffer buffer [, 字節(jié)起始位置 [, 長(zhǎng)度]]);

例子

const buffer = new ArrayBuffer(24); const dv = new DataView(buffer);

DataView實(shí)例有以下屬性，含義與TypedArray實(shí)例的同名方法相同。

• DataView.prototype.buffer：返回對(duì)應(yīng)的 ArrayBuffer 對(duì)象
• DataView.prototype.byteLength：返回占據(jù)的內(nèi)存字節(jié)長(zhǎng)度
• DataView.prototype.byteOffset：返回當(dāng)前視圖從對(duì)應(yīng)的 ArrayBuffer 對(duì)象的哪個(gè)字節(jié)開始

DataView 的讀取

DataView實(shí)例提供 8 個(gè)方法讀取內(nèi)存。

• getInt8：讀取 1 個(gè)字節(jié)，返回一個(gè) 8 位整數(shù)。
• getUint8：讀取 1 個(gè)字節(jié)，返回一個(gè)無符號(hào)的 8 位整數(shù)。
• getInt16：讀取 2 個(gè)字節(jié)，返回一個(gè) 16 位整數(shù)。
• getUint16：讀取 2 個(gè)字節(jié)，返回一個(gè)無符號(hào)的 16 位整數(shù)。
• getInt32：讀取 4 個(gè)字節(jié)，返回一個(gè) 32 位整數(shù)。
• getUint32：讀取 4 個(gè)字節(jié)，返回一個(gè)無符號(hào)的 32 位整數(shù)。
• getFloat32：讀取 4 個(gè)字節(jié)，返回一個(gè) 32 位浮點(diǎn)數(shù)。
• getFloat64：讀取 8 個(gè)字節(jié)，返回一個(gè) 64 位浮點(diǎn)數(shù)。

這一系列get方法的參數(shù)都是一個(gè)字節(jié)序號(hào)（不能是負(fù)數(shù)，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)），表示從哪個(gè)字節(jié)開始讀取。

// 從第一個(gè)字節(jié)開始讀取8位無符號(hào)整數(shù) const v1 = dv.getUint8(0);// 從第2個(gè)字節(jié)開始讀取16位有符號(hào)整數(shù),占2個(gè)字節(jié) const v2 = dv.getInt16(1);// 從第4個(gè)字節(jié)開始讀取16位有符號(hào)整數(shù),2個(gè)字節(jié) const v3 = dv.getInt16(3);

上面代碼讀取了ArrayBuffer對(duì)象的前 5 個(gè)字節(jié)，其中有一個(gè) 8 位整數(shù)和兩個(gè)十六位整數(shù)。

如果一次讀取兩個(gè)或兩個(gè)以上字節(jié)，就必須明確數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式，到底是小端字節(jié)序還是大端字節(jié)序。

默認(rèn)情況下，DataView的get方法使用大端字節(jié)序解讀數(shù)據(jù)，如果需要使用小端字節(jié)序解讀，必須在get方法的第二個(gè)參數(shù)指定true。

// 小端字節(jié)序 const v1 = dv.getUint16(1, true);// 大端字節(jié)序 const v2 = dv.getUint16(3, false);// 大端字節(jié)序 const v3 = dv.getUint16(3);

DataView 的寫入

DataView 視圖提供 8 個(gè)方法寫入內(nèi)存。

• setInt8：寫入 1 個(gè)字節(jié)的 8 位整數(shù)。
• setUint8：寫入 1 個(gè)字節(jié)的 8 位無符號(hào)整數(shù)。
• setInt16：寫入 2 個(gè)字節(jié)的 16 位整數(shù)。
• setUint16：寫入 2 個(gè)字節(jié)的 16 位無符號(hào)整數(shù)。
• setInt32：寫入 4 個(gè)字節(jié)的 32 位整數(shù)。
• setUint32：寫入 4 個(gè)字節(jié)的 32 位無符號(hào)整數(shù)。
• setFloat32：寫入 4 個(gè)字節(jié)的 32 位浮點(diǎn)數(shù)。
• setFloat64：寫入 8 個(gè)字節(jié)的 64 位浮點(diǎn)數(shù)。

這一系列set方法，接受兩個(gè)參數(shù)，

第一個(gè)參數(shù)是字節(jié)序號(hào)，表示從哪個(gè)字節(jié)開始寫入，第二個(gè)參數(shù)為寫入的數(shù)據(jù)。

對(duì)于那些寫入兩個(gè)或兩個(gè)以上字節(jié)的方法，需要指定第三個(gè)參數(shù)，false或者undefined表示使用大端字節(jié)序?qū)懭?/span>，true表示使用小端字節(jié)序?qū)懭?/span>。即默認(rèn)大端字節(jié)序?qū)懭搿?/p> // 在第1個(gè)字節(jié)，以大端字節(jié)序?qū)懭胫禐?5的32位整數(shù) dv.setInt32(0, 25, false);// 在第5個(gè)字節(jié)，以大端字節(jié)序?qū)懭胫禐?5的32位整數(shù) dv.setInt32(4, 25);// 在第9個(gè)字節(jié)，以小端字節(jié)序?qū)懭胫禐?.5的32位浮點(diǎn)數(shù) dv.setFloat32(8, 2.5, true);

如果不確定正在使用的計(jì)算機(jī)的字節(jié)序，可以采用下面的判斷方式。

const littleEndian = (function() {const buffer = new ArrayBuffer(2);new DataView(buffer).setInt16(0, 256, true);return new Int16Array(buffer)[0] === 256; })();

如果返回true，就是小端字節(jié)序；如果返回false，就是大端字節(jié)序。

5.二進(jìn)制數(shù)組的應(yīng)用

大量的 Web API 用到了ArrayBuffer對(duì)象和它的視圖對(duì)象。

AJAX

傳統(tǒng)上，服務(wù)器通過 AJAX 操作只能返回文本數(shù)據(jù)，即responseType屬性默認(rèn)為text。XMLHttpRequest第二版XHR2允許服務(wù)器返回二進(jìn)制數(shù)據(jù)，這時(shí)分成兩種情況。如果明確知道返回的二進(jìn)制數(shù)據(jù)類型，可以把返回類型（responseType）設(shè)為arraybuffer；如果不知道，就設(shè)為blob。

let xhr = new XMLHttpRequest(); xhr.open('GET', someUrl); xhr.responseType = 'arraybuffer';xhr.onload = function () {let arrayBuffer = xhr.response;// ··· };xhr.send();

如果知道傳回來的是 32 位整數(shù)，可以像下面這樣處理。

xhr.onreadystatechange = function () {if (req.readyState === 4 ) {const arrayResponse = xhr.response;const dataView = new DataView(arrayResponse);const ints = new Uint32Array(dataView.byteLength / 4);xhrDiv.style.backgroundColor = "#00FF00";xhrDiv.innerText = "Array is " + ints.length + "uints long";} }

Canvas?

?網(wǎng)頁Canvas元素輸出的二進(jìn)制像素?cái)?shù)據(jù)，就是 TypedArray 數(shù)組。

const canvas = document.getElementById('myCanvas'); const ctx = canvas.getContext('2d');const imageData = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height); const uint8ClampedArray = imageData.data;

需要注意的是，上面代碼的uint8ClampedArray雖然是一個(gè) TypedArray 數(shù)組，但是它的視圖類型是一種針對(duì)Canvas元素的專有類型Uint8ClampedArray。這個(gè)視圖類型的特點(diǎn)，就是專門針對(duì)顏色，把每個(gè)字節(jié)解讀為無符號(hào)的 8 位整數(shù)，即只能取值 0 ～ 255，而且發(fā)生運(yùn)算的時(shí)候自動(dòng)過濾高位溢出。這為圖像處理帶來了巨大的方便。

舉例來說，如果把像素的顏色值設(shè)為Uint8Array類型，那么乘以一個(gè) gamma 值的時(shí)候，就必須這樣計(jì)算：

u8[i] = Math.min(255, Math.max(0, u8[i] * gamma));

因?yàn)?span style="color:#ff0000;">Uint8Array類型對(duì)于大于 255 的運(yùn)算結(jié)果（比如0xFF+1），會(huì)自動(dòng)變?yōu)?span style="color:#ff0000;">0x00，所以圖像處理必須要像上面這樣算。這樣做很麻煩，而且影響性能。如果將顏色值設(shè)為Uint8ClampedArray類型，計(jì)算就簡(jiǎn)化許多。

pixels[i] *= gamma;

Uint8ClampedArray類型確保將小于 0 的值設(shè)為 0，將大于 255 的值設(shè)為 255。注意，IE 10 不支持該類型。

WebSocket

WebSocket可以通過ArrayBuffer，發(fā)送或接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)。

1 let socket = new WebSocket('ws://127.0.0.1:8081'); 2 socket.binaryType = 'arraybuffer'; 3 4 // Wait until socket is open 5 socket.addEventListener('open', function (event) { 6 // Send binary data 7 const typedArray = new Uint8Array(4); 8 socket.send(typedArray.buffer); 9 }); 10 11 // Receive binary data 12 socket.addEventListener('message', function (event) { 13 const arrayBuffer = event.data; 14 // ··· 15 });

Fetch API

Fetch API 取回的數(shù)據(jù)，就是ArrayBuffer對(duì)象。

fetch(url) .then(function(response){return response.arrayBuffer() }) .then(function(arrayBuffer){// ... });

File API

如果知道一個(gè)文件的二進(jìn)制數(shù)據(jù)類型，也可以將這個(gè)文件讀取為ArrayBuffer對(duì)象。

const fileInput = document.getElementById('fileInput'); const file = fileInput.files[0]; const reader = new FileReader(); reader.readAsArrayBuffer(file); reader.onload = function () {const arrayBuffer = reader.result;// ··· };

下面以處理 bmp 文件為例。假定file變量是一個(gè)指向 bmp 文件的文件對(duì)象，首先讀取文件。

const fileInput = document.getElementById('fileInput'); const file = fileInput.files[0]; const reader = new FileReader(); reader.readAsArrayBuffer(file); reader.onload = function () {const arrayBuffer = reader.result;// ··· };

下面以處理 bmp 文件為例。假定file變量是一個(gè)指向 bmp 文件的文件對(duì)象，首先讀取文件。

const reader = new FileReader(); reader.addEventListener("load", processimage, false); reader.readAsArrayBuffer(file);

然后，定義處理圖像的回調(diào)函數(shù)：先在二進(jìn)制數(shù)據(jù)之上建立一個(gè)DataView視圖，再建立一個(gè)bitmap對(duì)象，用于存放處理后的數(shù)據(jù)，最后將圖像展示在Canvas元素之中。

function processimage(e) {const buffer = e.target.result;const datav = new DataView(buffer);const bitmap = {};// 具體的處理步驟 }

具體處理圖像數(shù)據(jù)時(shí)，先處理 bmp 的文件頭。具體每個(gè)文件頭的格式和定義，請(qǐng)參閱有關(guān)資料。

bitmap.fileheader = {}; bitmap.fileheader.bfType = datav.getUint16(0, true); bitmap.fileheader.bfSize = datav.getUint32(2, true); bitmap.fileheader.bfReserved1 = datav.getUint16(6, true); bitmap.fileheader.bfReserved2 = datav.getUint16(8, true); bitmap.fileheader.bfOffBits = datav.getUint32(10, true);

接著處理圖像元信息部分。

bitmap.infoheader = {}; bitmap.infoheader.biSize = datav.getUint32(14, true); bitmap.infoheader.biWidth = datav.getUint32(18, true); bitmap.infoheader.biHeight = datav.getUint32(22, true); bitmap.infoheader.biPlanes = datav.getUint16(26, true); bitmap.infoheader.biBitCount = datav.getUint16(28, true); bitmap.infoheader.biCompression = datav.getUint32(30, true); bitmap.infoheader.biSizeImage = datav.getUint32(34, true); bitmap.infoheader.biXPelsPerMeter = datav.getUint32(38, true); bitmap.infoheader.biYPelsPerMeter = datav.getUint32(42, true); bitmap.infoheader.biClrUsed = datav.getUint32(46, true); bitmap.infoheader.biClrImportant = datav.getUint32(50, true);

最后處理圖像本身的像素信息。

const start = bitmap.fileheader.bfOffBits; bitmap.pixels = new Uint8Array(buffer, start);

至此，圖像文件的數(shù)據(jù)全部處理完成。下一步，可以根據(jù)需要，進(jìn)行圖像變形，或者轉(zhuǎn)換格式，或者展示在Canvas網(wǎng)頁元素之中。

6.SharedArrayBuffer

JavaScript 是單線程的，Web worker 引入了多線程：主線程用來與用戶互動(dòng)，Worker 線程用來承擔(dān)計(jì)算任務(wù)。每個(gè)線程的數(shù)據(jù)都是隔離的，通過postMessage()通信。下面是一個(gè)例子。

// 主線程 const w = new Worker('myworker.js');

上面代碼中，主線程新建了一個(gè) Worker 線程。該線程與主線程之間會(huì)有一個(gè)通信渠道，主線程通過w.postMessage向 Worker 線程發(fā)消息，同時(shí)通過message事件監(jiān)聽 Worker 線程的回應(yīng)。

// 主線程 w.postMessage('hi'); w.onmessage = function (ev) {console.log(ev.data); }

上面代碼中，主線程先發(fā)一個(gè)消息hi，然后在監(jiān)聽到 Worker 線程的回應(yīng)后，就將其打印出來。

Worker 線程也是通過監(jiān)聽message事件，來獲取主線程發(fā)來的消息，并作出反應(yīng)。

// Worker 線程 onmessage = function (ev) {console.log(ev.data);postMessage('ho'); }

線程之間的數(shù)據(jù)交換可以是各種格式，不僅僅是字符串，也可以是二進(jìn)制數(shù)據(jù)。這種交換采用的是復(fù)制機(jī)制，即一個(gè)進(jìn)程將需要分享的數(shù)據(jù)復(fù)制一份，通過postMessage方法交給另一個(gè)進(jìn)程。如果數(shù)據(jù)量比較大，這種通信的效率顯然比較低。很容易想到，這時(shí)可以留出一塊內(nèi)存區(qū)域，由主線程與 Worker 線程共享，兩方都可以讀寫，那么就會(huì)大大提高效率，協(xié)作起來也會(huì)比較簡(jiǎn)單（不像postMessage那么麻煩）。

然后線程安全問題也就隨之而來。

ES2017 引入SharedArrayBuffer，允許 Worker 線程與主線程共享同一塊內(nèi)存。SharedArrayBuffer的 API 與ArrayBuffer一模一樣，唯一的區(qū)別是后者無法共享數(shù)據(jù)。

// 主線程// 新建 1KB 共享內(nèi)存 const sharedBuffer = new SharedArrayBuffer(1024);// 主線程將共享內(nèi)存的地址發(fā)送出去 w.postMessage(sharedBuffer);// 在共享內(nèi)存上建立視圖，供寫入數(shù)據(jù) const sharedArray = new Int32Array(sharedBuffer);

上面代碼中，postMessage方法的參數(shù)是SharedArrayBuffer對(duì)象。

Worker 線程從事件的data屬性上面取到數(shù)據(jù)。

// Worker 線程 onmessage = function (ev) {// 主線程共享的數(shù)據(jù)，就是 1KB 的共享內(nèi)存const sharedBuffer = ev.data;// 在共享內(nèi)存上建立視圖，方便讀寫const sharedArray = new Int32Array(sharedBuffer);// ... };

共享內(nèi)存也可以在 Worker 線程創(chuàng)建，發(fā)給主線程。

SharedArrayBuffer與ArrayBuffer一樣，本身是無法讀寫的，必須在上面建立視圖，然后通過視圖讀寫。

// 分配 10 萬個(gè) 32 位整數(shù)占據(jù)的內(nèi)存空間 const sab = new SharedArrayBuffer(Int32Array.BYTES_PER_ELEMENT * 100000);// 建立 32 位整數(shù)視圖 const ia = new Int32Array(sab); // ia.length == 100000// 新建一個(gè)質(zhì)數(shù)生成器 const primes = new PrimeGenerator();// 將 10 萬個(gè)質(zhì)數(shù)，寫入這段內(nèi)存空間 for ( let i=0 ; i < ia.length ; i++ )ia[i] = primes.next();// 向 Worker 線程發(fā)送這段共享內(nèi)存 w.postMessage(ia);

Worker 線程收到數(shù)據(jù)后的處理如下。

// Worker 線程 let ia; onmessage = function (ev) {ia = ev.data;console.log(ia.length); // 100000console.log(ia[37]); // 輸出 163，因?yàn)檫@是第38個(gè)質(zhì)數(shù) };

7.線程鎖實(shí)現(xiàn)對(duì)象Atomics?

多線程共享內(nèi)存，最大的問題就是如何防止兩個(gè)線程同時(shí)修改某個(gè)地址，或者說，當(dāng)一個(gè)線程修改共享內(nèi)存以后，必須有一個(gè)機(jī)制讓其他線程同步。SharedArrayBuffer API 提供Atomics對(duì)象，保證所有共享內(nèi)存的操作都是“原子性”的，并且可以在所有線程內(nèi)同步。

什么叫“原子性操作”呢？現(xiàn)代編程語言中，一條普通的命令被編譯器處理以后，會(huì)變成多條機(jī)器指令。如果是單線程運(yùn)行，這是沒有問題的；多線程環(huán)境并且共享內(nèi)存時(shí)，就會(huì)出問題，因?yàn)檫@一組機(jī)器指令的運(yùn)行期間，可能會(huì)插入其他線程的指令，從而導(dǎo)致運(yùn)行結(jié)果出錯(cuò)。請(qǐng)看下面的例子。

// 主線程 ia[42] = 314159; // 原先的值 191 ia[37] = 123456; // 原先的值 163// Worker 線程 console.log(ia[37]); console.log(ia[42]); // 可能的結(jié)果 // 123456 // 191

上面代碼中，主線程的原始順序是先對(duì) 42 號(hào)位置賦值，再對(duì) 37 號(hào)位置賦值。但是，編譯器和 CPU 為了優(yōu)化，可能會(huì)改變這兩個(gè)操作的執(zhí)行順序（因?yàn)樗鼈冎g互不依賴），先對(duì) 37 號(hào)位置賦值，再對(duì) 42 號(hào)位置賦值。而執(zhí)行到一半的時(shí)候，Worker 線程可能就會(huì)來讀取數(shù)據(jù)，導(dǎo)致打印出123456和191。

下面是另一個(gè)例子。

// 主線程 const sab = new SharedArrayBuffer(Int32Array.BYTES_PER_ELEMENT * 100000); const ia = new Int32Array(sab);for (let i = 0; i < ia.length; i++) {ia[i] = primes.next(); // 將質(zhì)數(shù)放入 ia }// worker 線程 ia[112]++; // 錯(cuò)誤 Atomics.add(ia, 112, 1); // 正確

上面代碼中，Worker 線程直接改寫共享內(nèi)存ia[112]++是不正確的。因?yàn)檫@行語句會(huì)被編譯成多條機(jī)器指令，這些指令之間無法保證不會(huì)插入其他進(jìn)程的指令。請(qǐng)?jiān)O(shè)想如果兩個(gè)線程同時(shí)ia[112]++，很可能它們得到的結(jié)果都是不正確的。

Atomics對(duì)象就是為了解決這個(gè)問題而提出，它可以保證一個(gè)操作所對(duì)應(yīng)的多條機(jī)器指令，一定是作為一個(gè)整體運(yùn)行的，中間不會(huì)被打斷。也就是說，它所涉及的操作都可以看作是原子性的單操作，這可以避免線程競(jìng)爭(zhēng)，提高多線程共享內(nèi)存時(shí)的操作安全。所以，ia[112]++要改寫成Atomics.add(ia, 112, 1)。

Atomics對(duì)象提供多種方法。

（1）Atomics.store()，Atomics.load()

store()方法用來向共享內(nèi)存寫入數(shù)據(jù)，load()方法用來從共享內(nèi)存讀出數(shù)據(jù)。比起直接的讀寫操作，它們的好處是保證了讀寫操作的原子性。

此外，它們還用來解決一個(gè)問題：多個(gè)線程使用共享內(nèi)存的某個(gè)位置作為開關(guān)（flag），一旦該位置的值變了，就執(zhí)行特定操作。這時(shí)，必須保證該位置的賦值操作，一定是在它前面的所有可能會(huì)改寫內(nèi)存的操作結(jié)束后執(zhí)行；而該位置的取值操作，一定是在它后面所有可能會(huì)讀取該位置的操作開始之前執(zhí)行。store方法和load方法就能做到這一點(diǎn)，編譯器不會(huì)為了優(yōu)化，而打亂機(jī)器指令的執(zhí)行順序。

Atomics.load(array, index) Atomics.store(array, index, value)

store方法接受三個(gè)參數(shù)：SharedBuffer 的視圖、位置索引和值，返回sharedArray[index]的值。

load方法只接受兩個(gè)參數(shù)：SharedBuffer 的視圖和位置索引，也是返回sharedArray[index]的值。

// 主線程 main.js ia[42] = 314159; // 原先的值 191 Atomics.store(ia, 37, 123456); // 原先的值是 163// Worker 線程 worker.js while (Atomics.load(ia, 37) == 163); console.log(ia[37]); // 123456 console.log(ia[42]); // 314159

上面代碼中，主線程的Atomics.store向 42 號(hào)位置的賦值，一定是早于 37 位置的賦值。只要 37 號(hào)位置等于 163，Worker 線程就不會(huì)終止循環(huán)，而對(duì) 37 號(hào)位置和 42 號(hào)位置的取值，一定是在Atomics.load操作之后。

下面是另一個(gè)例子。

// 主線程 const worker = new Worker('worker.js'); const length = 10; const size = Int32Array.BYTES_PER_ELEMENT * length; // 新建一段共享內(nèi)存 const sharedBuffer = new SharedArrayBuffer(size); const sharedArray = new Int32Array(sharedBuffer); for (let i = 0; i < 10; i++) {// 向共享內(nèi)存寫入 10 個(gè)整數(shù)Atomics.store(sharedArray, i, 0); } worker.postMessage(sharedBuffer);

上面代碼中，主線程用Atomics.store()方法寫入數(shù)據(jù)。下面是 Worker 線程用Atomics.load()方法讀取數(shù)據(jù)。

// worker.js self.addEventListener('message', (event) => {const sharedArray = new Int32Array(event.data);for (let i = 0; i < 10; i++) {const arrayValue = Atomics.load(sharedArray, i);console.log(`The item at array index ${i} is ${arrayValue}`);} }, false);

（2）Atomics.exchange()

Worker 線程如果要寫入數(shù)據(jù)，可以使用上面的Atomics.store()方法，也可以使用Atomics.exchange()方法。它們的區(qū)別是，Atomics.store()返回寫入的值，而Atomics.exchange()返回被替換的值。

// Worker 線程 self.addEventListener('message', (event) => {const sharedArray = new Int32Array(event.data);for (let i = 0; i < 10; i++) {if (i % 2 === 0) {const storedValue = Atomics.store(sharedArray, i, 1);console.log(`The item at array index ${i} is now ${storedValue}`);} else {const exchangedValue = Atomics.exchange(sharedArray, i, 2);console.log(`The item at array index ${i} was ${exchangedValue}, now 2`);}} }, false);

上面代碼將共享內(nèi)存的偶數(shù)位置的值改成1，奇數(shù)位置的值改成2。

（3）Atomics.wait()，Atomics.wake()

使用while循環(huán)等待主線程的通知，不是很高效，如果用在主線程，就會(huì)造成卡頓，Atomics對(duì)象提供了wait()和wake()兩個(gè)方法用于等待通知。這兩個(gè)方法相當(dāng)于鎖內(nèi)存，即在一個(gè)線程進(jìn)行操作時(shí)，讓其他線程休眠（建立鎖），等到操作結(jié)束，再喚醒那些休眠的線程（解除鎖）。

// Worker 線程 self.addEventListener('message', (event) => {const sharedArray = new Int32Array(event.data);const arrayIndex = 0;const expectedStoredValue = 50;Atomics.wait(sharedArray, arrayIndex, expectedStoredValue);console.log(Atomics.load(sharedArray, arrayIndex)); }, false);

上面代碼中，Atomics.wait()方法等同于告訴 Worker 線程，只要滿足給定條件（sharedArray的0號(hào)位置等于50），就在這一行 Worker 線程進(jìn)入休眠。

主線程一旦更改了指定位置的值，就可以喚醒 Worker 線程。

// 主線程 const newArrayValue = 100; Atomics.store(sharedArray, 0, newArrayValue); const arrayIndex = 0; const queuePos = 1; Atomics.wake(sharedArray, arrayIndex, queuePos);

它的四個(gè)參數(shù)含義如下。

• sharedArray：共享內(nèi)存的視圖數(shù)組。
• index：視圖數(shù)據(jù)的位置（從0開始）。
• value：該位置的預(yù)期值。一旦實(shí)際值等于預(yù)期值，就進(jìn)入休眠。
• timeout：整數(shù)，表示過了這個(gè)時(shí)間以后，就自動(dòng)喚醒，單位毫秒。該參數(shù)可選，默認(rèn)值是Infinity，即無限期的休眠，只有通過Atomics.wake()方法才能喚醒。

Atomics.wait()的返回值是一個(gè)字符串，共有三種可能的值。如果sharedArray[index]不等于value，就返回字符串not-equal，否則就進(jìn)入休眠。如果Atomics.wake()方法喚醒，就返回字符串ok；如果因?yàn)槌瑫r(shí)喚醒，就返回字符串timed-out。

Atomics.wake()方法的使用格式如下。

Atomics.wake(sharedArray, index, count)

它的三個(gè)參數(shù)含義如下。

• sharedArray：共享內(nèi)存的視圖數(shù)組。
• index：視圖數(shù)據(jù)的位置（從0開始）。
• count：需要喚醒的 Worker 線程的數(shù)量，默認(rèn)為Infinity。

Atomics.wake()方法一旦喚醒休眠的 Worker 線程，就會(huì)讓它繼續(xù)往下運(yùn)行。

請(qǐng)看一個(gè)例子。

// 主線程 console.log(ia[37]); // 163 Atomics.store(ia, 37, 123456); Atomics.wake(ia, 37, 1);// Worker 線程 Atomics.wait(ia, 37, 163); console.log(ia[37]); // 123456

上面代碼中，視圖數(shù)組ia的第 37 號(hào)位置，原來的值是163。Worker 線程使用Atomics.wait()方法，指定只要ia[37]等于163，就進(jìn)入休眠狀態(tài)。

主線程使用Atomics.store()方法，將123456寫入ia[37]，然后使用Atomics.wake()方法喚醒 Worker 線程。

另外，基于wait和wake這兩個(gè)方法的鎖內(nèi)存實(shí)現(xiàn)，可以看 Lars T Hansen 的?js-lock-and-condition?這個(gè)庫。

注意，瀏覽器的主線程不宜設(shè)置休眠，這會(huì)導(dǎo)致用戶失去響應(yīng)。而且，主線程實(shí)際上會(huì)拒絕進(jìn)入休眠。

（4）運(yùn)算方法

共享內(nèi)存上面的某些運(yùn)算是不能被打斷的，即不能在運(yùn)算過程中，讓其他線程改寫內(nèi)存上面的值。Atomics 對(duì)象提供了一些運(yùn)算方法，防止數(shù)據(jù)被改寫。

Atomics.add(sharedArray, index, value)

Atomics.add用于將value加到sharedArray[index]，返回sharedArray[index]舊的值。

Atomics.sub(sharedArray, index, value)

Atomics.sub用于將value從sharedArray[index]減去，返回sharedArray[index]舊的值。

Atomics.and(sharedArray, index, value)

Atomics.and用于將value與sharedArray[index]進(jìn)行位運(yùn)算and，放入sharedArray[index]，并返回舊的值。

Atomics.or(sharedArray, index, value)

Atomics.or用于將value與sharedArray[index]進(jìn)行位運(yùn)算or，放入sharedArray[index]，并返回舊的值。

Atomics.xor(sharedArray, index, value)

Atomic.xor用于將vaule與sharedArray[index]進(jìn)行位運(yùn)算xor，放入sharedArray[index]，并返回舊的值。

（5）其他方法

Atomics對(duì)象還有以下方法。

• Atomics.compareExchange(sharedArray, index, oldval, newval)：如果sharedArray[index]等于oldval，就寫入newval，返回oldval。
• Atomics.isLockFree(size)：返回一個(gè)布爾值，表示Atomics對(duì)象是否可以處理某個(gè)size的內(nèi)存鎖定。如果返回false，應(yīng)用程序就需要自己來實(shí)現(xiàn)鎖定。

Atomics.compareExchange的一個(gè)用途是，從 SharedArrayBuffer 讀取一個(gè)值，然后對(duì)該值進(jìn)行某個(gè)操作，操作結(jié)束以后，檢查一下 SharedArrayBuffer 里面原來那個(gè)值是否發(fā)生變化（即被其他線程改寫過）。如果沒有改寫過，就將它寫回原來的位置，否則讀取新的值，再重頭進(jìn)行一次操作。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/jixiaohua/p/10714662.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的ES6学习笔记（二十二）ArrayBuffer的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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