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  • JavaScript类型化数组——ArrayBuffer

    千次阅读 2019-06-20 21:58:37
    JavaScript类型化数组是一种类似数组的对象,提供了一种用于访问原始二进制数据的机制。 类型化数组(Typed Array)很像C语言的数组...类型化数组是建立在ArrayBuffer对象的基础上的,它的作用是分配一段可以存放数...

    JavaScript类型化数组是一种类似数组的对象,提供了一种用于访问原始二进制数据的机制。

    类型化数组(Typed Array)很像C语言的数组,允许开发者以数组下标的形式,直接操作内存。有了类型化数组以后,JavaScript的二进制数据处理功能增强了很多,接口之间完全可以用二进制数据通信。

    1、内存分配

    类型化数组是建立在ArrayBuffer对象的基础上的,它的作用是分配一段可以存放数组的连续内存区域。

    //生成一段32字节的内存区域
    var buf = new ArrayBuffer(32);
    
    //ArrayBuffer对象的byteLength属性,返回所分配的内存区域的字节长度。
    buf.byteLength;//32
    

    如果要分配的内存区域很大,有可能分配失败(因为没有那么多的连续空余内存),所以有必要检查是否分配成功。

    if (buf.byteLength === n){
    	//分配内存成功
    } else {
    	//分配内存失败
    }
    

    ArrayBuffer对象有一个slice方法,允许将内存区域的一部分,拷贝生成一个新的ArrayBuffer对象。

    var buf = new ArrayBuffer(32);
    var newBuf = buf.slice(0,4);
    console.log(newBuf.byteLength);//4
    

    上面代码拷贝buf对象的前4个字节。
    slice方法其实包含两步,第一步是先分配一段新内存,第二步是将原来那个ArrayBuffer对象拷贝过去。

    除了slice方法,ArrayBuffer对象不提供任何直接读写内存的方法,只允许在其上方建立视图,然后通过视图读写。

    视图

    ArrayBuffer作为内存区域,可以存放多种类型的数据。不同数据有不同的存储方式,这就叫做“视图”。

    视图其实就是普通数组,语法完全没有什么不同,只不过它直接针对内存进行操作,而且每个成员都有确定的数据类型。所以,视图就被叫做“类型化数组”。

    我们不能直接操纵一个ArrayBuffer中的内容,我们需要创建一个类型化数组的视图或一个描述缓冲数据格式的DataView,使用它们来读写缓冲区中的内容。

    视图的生成

    JavaScript 提供如下类型视图:

    TYPEDescriptionValue RangeSize in bytes
    Int8Array8位有符号整数-128 to 1271字节
    Uint8Array8位无符号整数0 to 2551字节
    Uint8ClampedArray8位浮点数0 to 2551字节
    Int16Array16位有符号整数-32768 to 327672字节
    Uint16Array16位无符号整数0 to 655352字节
    Int32Array32位有符号整数-231 to 231-14字节
    Uint32Array32位无符号整数0 to 2324字节
    Float32Array32位浮点数“Isn’t this fun?”4字节
    Float64Array64位浮点数– is en-dash, — is em-dash8字节

    每一个视图都有一个BYTES_PER_ELEMENT属性,表示这种数据类型占据的字节数。

    Int16Array.BYTES_PER_ELEMENT//2
    Int32Array.BYTES_PER_ELEMENT//4
    Float64Array.BYTES_PER_ELEMENT//8
    

    arraybuffer

    (1)在ArrayBuffer上生成视图
    //创建一个16字节的ArrayBuffer
    var buffer = new ArrayBuffer(16);
    // 创建一个指向buffer的Int32视图,开始于字节0,直到缓冲区的末尾
    var int32View = new Int32Array(buffer);
    

    现在我们可以像访问普通数组一样访问类型数组

    //我们将0、2、4、6填充到类型数组int32View(一共4个4字节元素,所以总长度为16字节)
    for (var i = 0; i < int32View.length; i++) {
      int32View[i] = i * 2;
    }
    

    同一个ArrayBuffer对象之上,可以根据不同的数据类型,建立多个视图。

    //我们创建一个2字节整数视图
    var int16View = new Int16Array(buffer);
    
    for (var i = 0; i < int16View.length; i++) {
      console.log(int16View[i]);
    }
    //0 0 2 0 4 0 6 0
    

    注意:只要任何一个视图对内存有所修改,就会在其他视图上反应出来。

    小端字节序(little endian),相对重要的字节排在后面的内存地址,相对不重要字节排在前面的内存地址。

    比如,一个占据四个字节的16进制数0x12345678,决定其大小的最重要的字节是“12”,最不重要的是“78”。小端字节序将最不重要的字节排在前面,储存顺序就是78563412;

    通过使用 DataView 来控制字节序。默认是大端字节序(Big-endian)。

    视图的构造函数可以接受三个参数:

    • 第一个参数:视图对应的底层ArrayBuffer对象,该参数是必需的;
    • 第二个参数:视图开始的字节序号,默认从0开始。
    • 第三个参数:视图包含的数据个数,默认直到本段内存区域结束。
    
    // 创建一个指向 buffer 的Int32视图,开始于字节0,直到缓冲区的末尾
    var v1 = new Int32Array(buffer);
    
    // 创建一个指向 buffer 的Uint8视图,开始于字节2,直到缓冲区的末尾
    var v2 = new Int8Array(buffer,2);
    
    // 创建一个指向 buffer 的Int16视图,开始于字节2,长度为2
    var v3 = new Int16Array(buffer,2,2);
    
    (2)直接生成视图
    //生成一个8个成员的Float64Array数组(共64字节)
    var f64 = new Float64Array(8);
    f64[0] = 11;
    f64[1] = 22;
    f64[2] = 33;
    

    视图构造函数的参数就是成员的个数

    (3)将普通数组转化为视图数组
    var typedArray = new Uint8Array( [ 1, 2, 3, 4 ] );
    
    (4)将视图数组转化为普通数组
    var normalArray = Array.apply( [], typedArray );
    

    与普通数组相比,类型化数组的最大优点就是可以直接操作内存,不需要数据类型转换,所以速度快得多。

    var typedArray = new Uint8Array( [ 1, 2, 3, 4 ] );
    typedArray[0];//1
    typedArray[0] = 0xff0415
    typedArray[0];//21
    

    类型化数组的基本属性和操作

    (1)buffer属性

    类型化数组的buffer属性,返回整段内存区域对应的ArrayBuffer对象。该属性为只读属性。

    var a = new Float32Array(64);
    var b = new Uint8Array(a.buffer);
    
    (2)byteLength属性和byteOffset属性

    byteLength属性返回类型化数组占据的内存长度,单位为字节。

    byteOffset属性返回类型化数组从底层ArrayBuffer对象的哪个字节开始。

    注意将byteLength属性和length属性区分,前者是字节长度,后者是成员长度。

    var a = new Int16Array(8);
     
    a.length // 8
    a.byteLength // 16
    
    
    (3)set方法

    类型化数组的set方法用于复制数组

    var a = new Uint8Array(8);
    var b = new Uint8Array(8);
     //复制a数组的内容到b数组
    b.set(a);
    
    
    (4)subarray方法

    subarray方法是对于类型化数组的一部分,再建立一个新的视图。

    subarray方法的第一个参数是起始的成员序号,第二个参数是结束的成员序号(不含该成员)

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

    b只包含a[2]一个成员,字节长度为2。

    (4)ArrayBuffer与字符串的互相转换

    ArrayBuffer转为字符串,或者字符串转为ArrayBuffer,有一个前提,即字符串的编码方法是确定的。

    // ArrayBuffer转为字符串,参数为ArrayBuffer对象
    function ab2str(buf) {
       return String.fromCharCode.apply(null, new Uint16Array(buf));
    }
     
    // 字符串转为ArrayBuffer对象,参数为字符串
    function str2ab(str) {
        var buf = new ArrayBuffer(str.length*2); // 每个字符占用2个字节
        var bufView = new Uint16Array(buf);
        for (var i=0, strLen=str.length; i<strLen; i++) {
             bufView[i] = str.charCodeAt(i);
        }
        return buf;
    }
    
    

    DataView视图

    如果一段数据包括多种类型(比如服务器传来的HTTP数据),这时除了建立ArrayBuffer对象的复合视图以外,还可以通过DataView视图进行操作。

    DataView的设计目的,是用来处理网络设备传来的数据,所以大端字节序或小端字节序是可以自行设定的。

    DataView本身也是构造函数,接受一个ArrayBuffer对象作为参数,生成视图。

    DataView(ArrayBuffer buffer [, 字节起始位置 [, 长度]]);
    
    var buffer = new ArrayBuffer(24);
     
    var dv = new DataView(buffer);
    
    

    DataView视图提供以下方法读取内存:

    FunctionDescriptionreturn Value
    getInt8读取1个字节返回一个8位整数
    getUint8读取1个字节返回一个无符号的8位整数。
    getInt16读取2个字节返回一个16位整数。
    getUint16读取2个字节返回一个无符号16位整数。
    getInt32读取4个字节返回一个32位整数。
    getUint32读取4个字节返回一个无符号的32位整数。
    getFloat32读取4个字节返回一个32位浮点数。
    getFloat64读取8个字节返回一个64位浮点数。

    这一系列get方法的参数都是一个字节序号,表示从哪个字节开始读取。

    var buffer = new ArrayBuffer(24);
    var dv = new DataView(buffer);
     
    // 从第1个字节读取一个8位无符号整数
    var v1 = dv.getUint8(0);
     
    // 从第2个字节读取一个16位无符号整数
    var v2 = dv.getUint16(1); 
     
    // 从第4个字节读取一个16位无符号整数
    var v3 = dv.getUint16(3);
    
    

    上面代码读取了ArrayBuffer对象的前5个字节,其中有一个8位整数和两个十六位整数。

    默认情况下,DataView的get方法使用大端字节序解读数据,如果需要使用小端字节序解读,必须在get方法的第二个参数指定true。

    // 小端字节序
    var v1 = dv.getUint16(1, true);
     
    // 大端字节序
    var v2 = dv.getUint16(3, false);
     
    // 大端字节序
    var v3 = dv.getUint16(3);
    

    DataView视图提供以下方法写入内存:

    FunctionDescription
    setInt8写入1个字节的8位整数。
    setUint8写入1个字节的8位无符号整数。
    setInt16写入2个字节的16位整数。
    setUint16写入2个字节的16位无符号整数。
    setInt32写入4个字节的32位整数。
    setUint32写入4个字节的32位无符号整数。
    setFloat32写入4个字节的32位浮点数。
    setFloat64写入8个字节的64位浮点数。

    set系列方法,接受两个参数,第一个参数是字节序号,表示从哪个字节开始写入,第二个参数为写入的数据。

    对于那些写入两个或两个以上字节的方法,需要指定第三个参数,false或者undefined表示使用大端字节序写入,true表示使用小端字节序写入。

    // 在第1个字节,以大端字节序写入值为25的32位整数
    dv.setInt32(0, 25, false); 
     
    // 在第5个字节,以大端字节序写入值为25的32位整数
    dv.setInt32(4, 25); 
     
    // 在第9个字节,以小端字节序写入值为2.5的32位浮点数
    dv.setFloat32(8, 2.5, true);
    
    

    如果不确定正在使用的计算机的字节序,可以采用下面的判断方式。

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

    如果返回true,就是小端字节序;如果返回false,就是大端字节序。

    ArrayBuffer
    JavaScript 类数组对象

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  • Array ArrayBuffer 将Array转换成已经声明的类型为ArrayBuffer的成员变量,需要使用asInstanceOf进行强制转换 val array = Array[String]("a", "b", "c") println(s"array=$array") val arrayToBuffer = array.to...

    Array 转 ArrayBuffer

    将Array转换成已经声明的类型为ArrayBuffer的成员变量,需要使用asInstanceOf进行强制转换

    val array = Array[String]("a", "b", "c")
    println(s"array=$array")
    val arrayToBuffer = array.toBuffer.asInstanceOf[ArrayBuffer[String]]
    println(s"arrayToBuffer=$arrayToBuffer")
    arrayToBuffer += "qq"
    
    
    结果:
    array: Array[String] = Array(a, b, c)
    array=[Ljava.lang.String;@69779f23
    arrayToBuffer: scala.collection.mutable.ArrayBuffer[String] = ArrayBuffer(a, b, c)
    arrayToBuffer=ArrayBuffer(a, b, c)
    res575: arrayToBuffer.type = ArrayBuffer(a, b, c, qq)
    
    

    ArrayBuffer 转 Array

    var arrayBuffer = ArrayBuffer[String]()
    arrayBuffer += "aaa"
    arrayBuffer += "bbb"
    println(s"arrayBuffer=$arrayBuffer")
    var bufferToArray = arrayBuffer.toArray
    println(s"bufferToArray=$bufferToArray")
    
    结果:
    arrayBuffer: scala.collection.mutable.ArrayBuffer[String] = ArrayBuffer()
    res580: scala.collection.mutable.ArrayBuffer[String] = ArrayBuffer(aaa)
    res581: scala.collection.mutable.ArrayBuffer[String] = ArrayBuffer(aaa, bbb)
    arrayBuffer=ArrayBuffer(aaa, bbb)
    bufferToArray: Array[String] = Array(aaa, bbb)
    bufferToArray=[Ljava.lang.String;@45396680
    

    原文链接:
    https://blog.csdn.net/qq_33446500/article/details/103887933

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  • 在浏览器中我们可以使用如下代码将base64转换层二进制数组。function _base64ToArrayBuffer(base64) {var binary_string = window.atob(base64);var len = binary_string.length;var bytes = new Uint8Array( len );...

    在浏览器中我们可以使用如下代码将base64转换层二进制数组。

    function _base64ToArrayBuffer(base64) {

    var binary_string = window.atob(base64);

    var len = binary_string.length;

    var bytes = new Uint8Array( len );

    for (var i = 0; i < len; i++) {

    bytes[i] = binary_string.charCodeAt(i);

    }

    return bytes.buffer;

    }

    如果是小程序中等没有window对象的话就不行了。

    虽然小程序提供wx.base64ToArrayBuffer(base64),但是不知道为什么返回就是空。所以用如下代码来转换。

    var Base64Binary = {

    _keyStr : "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/=",

    /* will return a Uint8Array type */

    decodeArrayBuffer: function(input) {

    var bytes = (input.length/4) * 3;

    var ab = new ArrayBuffer(bytes);

    this.decode(input, ab);

    return ab;

    },

    removePaddingChars: function(input){

    var lkey = this._keyStr.indexOf(input.charAt(input.length - 1));

    if(lkey == 64){

    return input.substring(0,input.length - 1);

    }

    return input;

    },

    decode: function (input, arrayBuffer) {

    //get last chars to see if are valid

    input = this.removePaddingChars(input);

    input = this.removePaddingChars(input);

    var bytes = parseInt((input.length / 4) * 3, 10);

    var uarray;

    var chr1, chr2, chr3;

    var enc1, enc2, enc3, enc4;

    var i = 0;

    var j = 0;

    if (arrayBuffer)

    uarray = new Uint8Array(arrayBuffer);

    else

    uarray = new Uint8Array(bytes);

    input = input.replace(/[^A-Za-z0-9\+\/\=]/g, "");

    for (i=0; i

    //get the 3 octects in 4 ascii chars

    enc1 = this._keyStr.indexOf(input.charAt(j++));

    enc2 = this._keyStr.indexOf(input.charAt(j++));

    enc3 = this._keyStr.indexOf(input.charAt(j++));

    enc4 = this._keyStr.indexOf(input.charAt(j++));

    chr1 = (enc1 << 2) | (enc2 >> 4);

    chr2 = ((enc2 & 15) << 4) | (enc3 >> 2);

    chr3 = ((enc3 & 3) << 6) | enc4;

    uarray[i] = chr1;

    if (enc3 != 64) uarray[i+1] = chr2;

    if (enc4 != 64) uarray[i+2] = chr3;

    }

    return uarray;

    }

    var uintArray = Base64Binary.decode(base64_string);

    var byteArray = Base64Binary.decodeArrayBuffer(base64_string);

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  • ArrayBuffer:类型化数组

    千次阅读 2018-06-08 00:13:34
    ArrayBuffer:类型化数组 来自《JavaScript 标准参考教程(alpha)》,by 阮一峰 目录 分配内存 视图 视图的生成 视图的操作 复合视图 DataView视图 应用 Ajax Canvas File 参考链接 类型化数组是JavaScript...

    ArrayBuffer:类型化数组

    来自《JavaScript 标准参考教程(alpha)》,by 阮一峰

    目录

    类型化数组是JavaScript操作二进制数据的一个接口。

    这要从WebGL项目的诞生说起,所谓WebGL,就是指浏览器与显卡之间的通信接口,为了满足JavaScript与显卡之间大量的、实时的数据交换,它们之间的数据通信必须是二进制的,而不能是传统的文本格式。

    比如,以文本格式传递一个32位整数,两端的JavaScript脚本与显卡都要进行格式转化,将非常耗时。这时要是存在一种机制,可以像C语言那样,直接操作字节,然后将4个字节的32位整数,以二进制形式原封不动地送入显卡,脚本的性能就会大幅提升。

    类型化数组(Typed Array)就是在这种背景下诞生的。它很像C语言的数组,允许开发者以数组下标的形式,直接操作内存。有了类型化数组以后,JavaScript的二进制数据处理功能增强了很多,接口之间完全可以用二进制数据通信。

    分配内存

    类型化数组是建立在ArrayBuffer对象的基础上的。它的作用是,分配一段可以存放数据的连续内存区域。

    var buf = new ArrayBuffer(32);

    上面代码生成了一段32字节的内存区域。

    ArrayBuffer对象的byteLength属性,返回所分配的内存区域的字节长度。

    var buffer = new ArrayBuffer(32);
    buffer.byteLength
    // 32

    如果要分配的内存区域很大,有可能分配失败(因为没有那么多的连续空余内存),所以有必要检查是否分配成功。

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

    ArrayBuffer对象有一个slice方法,允许将内存区域的一部分,拷贝生成一个新的ArrayBuffer对象。

    var buffer = new ArrayBuffer(8);
    var newBuffer = buffer.slice(0,3);

    上面代码拷贝buffer对象的前3个字节,生成一个新的ArrayBuffer对象。slice方法其实包含两步,第一步是先分配一段新内存,第二步是将原来那个ArrayBuffer对象拷贝过去。

    slice方法接受两个参数,第一个参数表示拷贝开始的字节序号,第二个参数表示拷贝截止的字节序号。如果省略第二个参数,则默认到原ArrayBuffer对象的结尾。

    除了slice方法,ArrayBuffer对象不提供任何直接读写内存的方法,只允许在其上方建立视图,然后通过视图读写。

    视图

    视图的生成

    ArrayBuffer作为内存区域,可以存放多种类型的数据。不同数据有不同的存储方式,这就叫做“视图”。目前,JavaScript提供以下类型的视图:

    • Int8Array:8位有符号整数,长度1个字节。
    • Uint8Array:8位无符号整数,长度1个字节。
    • Int16Array:16位有符号整数,长度2个字节。
    • Uint16Array:16位无符号整数,长度2个字节。
    • Int32Array:32位有符号整数,长度4个字节。
    • Uint32Array:32位无符号整数,长度4个字节。
    • Float32Array:32位浮点数,长度4个字节。
    • Float64Array:64位浮点数,长度8个字节。

    每一种视图都有一个BYTES_PER_ELEMENT常数,表示这种数据类型占据的字节数。

    Int8Array.BYTES_PER_ELEMENT // 1
    Uint8Array.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

    每一种视图都是一个构造函数,有多种方法可以生成:

    (1)在ArrayBuffer对象之上生成视图。

    同一个ArrayBuffer对象之上,可以根据不同的数据类型,建立多个视图。

    // 创建一个8字节的ArrayBuffer
    var b = new ArrayBuffer(8);
    
    // 创建一个指向b的Int32视图,开始于字节0,直到缓冲区的末尾
    var v1 = new Int32Array(b);
    
    // 创建一个指向b的Uint8视图,开始于字节2,直到缓冲区的末尾
    var v2 = new Uint8Array(b, 2);
    
    // 创建一个指向b的Int16视图,开始于字节2,长度为2
    var v3 = new Int16Array(b, 2, 2);

    上面代码在一段长度为8个字节的内存(b)之上,生成了三个视图:v1、v2和v3。视图的构造函数可以接受三个参数:

    • 第一个参数:视图对应的底层ArrayBuffer对象,该参数是必需的。
    • 第二个参数:视图开始的字节序号,默认从0开始。
    • 第三个参数:视图包含的数据个数,默认直到本段内存区域结束。

    因此,v1、v2和v3是重叠:v1[0]是一个32位整数,指向字节0~字节3;v2[0]是一个8位无符号整数,指向字节2;v3[0]是一个16位整数,指向字节2~字节3。只要任何一个视图对内存有所修改,就会在另外两个视图上反应出来。

    (2)直接生成。

    视图还可以不通过ArrayBuffer对象,直接分配内存而生成。

    var f64a = new Float64Array(8);
    f64a[0] = 10;
    f64a[1] = 20;
    f64a[2] = f64a[0] + f64a[1];

    上面代码生成一个8个成员的Float64Array数组(共64字节),然后依次对每个成员赋值。这时,视图构造函数的参数就是成员的个数。可以看到,视图数组的赋值操作与普通数组的操作毫无两样。

    (3)将普通数组转为视图数组。

    将一个数据类型符合要求的普通数组,传入构造函数,也能直接生成视图。

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

    上面代码将一个普通的数组,赋值给一个新生成的8位无符号整数的视图数组。

    视图数组也可以转换回普通数组。

    var normalArray = Array.apply( [], typedArray );

    视图的操作

    建立了视图以后,就可以进行各种操作了。这里需要明确的是,视图其实就是普通数组,语法完全没有什么不同,只不过它直接针对内存进行操作,而且每个成员都有确定的数据类型。所以,视图就被叫做“类型化数组”。

    (1)数组操作

    普通数组的操作方法和属性,对类型化数组完全适用。

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

    上面代码生成一个16字节的ArrayBuffer对象,然后在它的基础上,建立了一个32位整数的视图。由于每个32位整数占据4个字节,所以一共可以写入4个整数,依次为0,2,4,6。

    如果在这段数据上接着建立一个16位整数的视图,则可以读出完全不一样的结果。

    var int16View = new Int16Array(buffer);
    
    for (var 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

    由于每个16位整数占据2个字节,所以整个ArrayBuffer对象现在分成8段。然后,由于x86体系的计算机都采用小端字节序(little endian),相对重要的字节排在后面的内存地址,相对不重要字节排在前面的内存地址,所以就得到了上面的结果。

    比如,一个占据四个字节的16进制数0x12345678,决定其大小的最重要的字节是“12”,最不重要的是“78”。小端字节序将最不重要的字节排在前面,储存顺序就是78563412;大端字节序则完全相反,将最重要的字节排在前面,储存顺序就是12345678。目前,所有个人电脑几乎都是小端字节序,所以类型化数组内部也采用小端字节序读写数据,或者更准确的说,按照本机操作系统设定的字节序读写数据。

    这并不意味大端字节序不重要,事实上,很多网络设备和特定的操作系统采用的是大端字节序。这就带来一个严重的问题:如果一段数据是大端字节序,类型化数组将无法正确解析,因为它只能处理小端字节序!为了解决这个问题,JavaScript引入DataView对象,可以设定字节序,下文会详细介绍。

    下面是另一个例子。

    // 假定某段buffer包含如下字节 [0x02, 0x01, 0x03, 0x07]
    // 计算机采用小端字节序
    var uInt16View = new Uint16Array(buffer);
    
    // 比较运算 
    if (bufView[0]===258) {
         console.log("ok");
    }
    
    // 赋值运算
    uInt16View[0] = 255;    // 字节变为[0xFF, 0x00, 0x03, 0x07]
    uInt16View[0] = 0xff05; // 字节变为[0x05, 0xFF, 0x03, 0x07]
    uInt16View[1] = 0x0210; // 字节变为[0x05, 0xFF, 0x10, 0x02]
    

    总之,与普通数组相比,类型化数组的最大优点就是可以直接操作内存,不需要数据类型转换,所以速度快得多。

    (2)buffer属性

    类型化数组的buffer属性,返回整段内存区域对应的ArrayBuffer对象。该属性为只读属性。

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

    上面代码的a对象和b对象,对应同一个ArrayBuffer对象,即同一段内存。

    (3)byteLength属性和byteOffset属性

    byteLength属性返回类型化数组占据的内存长度,单位为字节。byteOffset属性返回类型化数组从底层ArrayBuffer对象的哪个字节开始。这两个属性都是只读属性。

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

    注意将byteLength属性和length属性区分,前者是字节长度,后者是成员长度。

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

    (4)set方法

    类型化数组的set方法用于复制数组,也就是将一段内容完全复制到另一段内存。

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

    上面代码复制a数组的内容到b数组,它是整段内存的复制,比一个个拷贝成员的那种复制快得多。set方法还可以接受第二个参数,表示从b对象哪一个成员开始复制a对象。

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

    上面代码的b数组比a数组多两个成员,所以从b[2]开始复制。

    (5)subarray方法

    subarray方法是对于类型化数组的一部分,再建立一个新的视图。

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

    subarray方法的第一个参数是起始的成员序号,第二个参数是结束的成员序号(不含该成员),如果省略则包含剩余的全部成员。所以,上面代码的a.subarray(2,3),意味着b只包含a[2]一个成员,字节长度为2。

    (6)ArrayBuffer与字符串的互相转换

    ArrayBuffer转为字符串,或者字符串转为ArrayBuffer,有一个前提,即字符串的编码方法是确定的。假定字符串采用UTF-16编码(JavaScript的内部编码方式),可以自己编写转换函数。

    // ArrayBuffer转为字符串,参数为ArrayBuffer对象
    function ab2str(buf) {
       return String.fromCharCode.apply(null, new Uint16Array(buf));
    }
    
    // 字符串转为ArrayBuffer对象,参数为字符串
    function str2ab(str) {
        var buf = new ArrayBuffer(str.length*2); // 每个字符占用2个字节
        var bufView = new Uint16Array(buf);
        for (var i=0, strLen=str.length; i<strLen; i++) {
             bufView[i] = str.charCodeAt(i);
        }
        return buf;
    }
    

    复合视图

    由于视图的构造函数可以指定起始位置和长度,所以在同一段内存之中,可以依次存放不同类型的数据,这叫做“复合视图”。

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

    上面代码将一个24字节长度的ArrayBuffer对象,分成三个部分:

    • 字节0到字节3:1个32位无符号整数
    • 字节4到字节19:16个8位整数
    • 字节20到字节23:1个32位浮点数

    这种数据结构可以用如下的C语言描述:

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

    DataView视图

    如果一段数据包括多种类型(比如服务器传来的HTTP数据),这时除了建立ArrayBuffer对象的复合视图以外,还可以通过DataView视图进行操作。

    DataView视图提供更多操作选项,而且支持设定字节序。本来,在设计目的上,ArrayBuffer对象的各种类型化视图,是用来向网卡、声卡之类的本机设备传送数据,所以使用本机的字节序就可以了;而DataView的设计目的,是用来处理网络设备传来的数据,所以大端字节序或小端字节序是可以自行设定的。

    DataView本身也是构造函数,接受一个ArrayBuffer对象作为参数,生成视图。

    DataView(ArrayBuffer buffer [, 字节起始位置 [, 长度]]);

    下面是一个实例。

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

    DataView视图提供以下方法读取内存:

    • getInt8:读取1个字节,返回一个8位整数。
    • getUint8:读取1个字节,返回一个无符号的8位整数。
    • getInt16:读取2个字节,返回一个16位整数。
    • getUint16:读取2个字节,返回一个无符号的16位整数。
    • getInt32:读取4个字节,返回一个32位整数。
    • getUint32:读取4个字节,返回一个无符号的32位整数。
    • getFloat32:读取4个字节,返回一个32位浮点数。
    • getFloat64:读取8个字节,返回一个64位浮点数。

    这一系列get方法的参数都是一个字节序号,表示从哪个字节开始读取。

    var buffer = new ArrayBuffer(24);
    var dv = new DataView(buffer);
    
    // 从第1个字节读取一个8位无符号整数
    var v1 = dv.getUint8(0);
    
    // 从第2个字节读取一个16位无符号整数
    var v2 = dv.getUint16(1); 
    
    // 从第4个字节读取一个16位无符号整数
    var v3 = dv.getUint16(3);

    上面代码读取了ArrayBuffer对象的前5个字节,其中有一个8位整数和两个十六位整数。

    如果一次读取两个或两个以上字节,就必须明确数据的存储方式,到底是小端字节序还是大端字节序。默认情况下,DataView的get方法使用大端字节序解读数据,如果需要使用小端字节序解读,必须在get方法的第二个参数指定true。

    // 小端字节序
    var v1 = dv.getUint16(1, true);
    
    // 大端字节序
    var v2 = dv.getUint16(3, false);
    
    // 大端字节序
    var v3 = dv.getUint16(3);

    DataView视图提供以下方法写入内存:

    • setInt8:写入1个字节的8位整数。
    • setUint8:写入1个字节的8位无符号整数。
    • setInt16:写入2个字节的16位整数。
    • setUint16:写入2个字节的16位无符号整数。
    • setInt32:写入4个字节的32位整数。
    • setUint32:写入4个字节的32位无符号整数。
    • setFloat32:写入4个字节的32位浮点数。
    • setFloat64:写入8个字节的64位浮点数。

    这一系列set方法,接受两个参数,第一个参数是字节序号,表示从哪个字节开始写入,第二个参数为写入的数据。对于那些写入两个或两个以上字节的方法,需要指定第三个参数,false或者undefined表示使用大端字节序写入,true表示使用小端字节序写入。

    // 在第1个字节,以大端字节序写入值为25的32位整数
    dv.setInt32(0, 25, false); 
    
    // 在第5个字节,以大端字节序写入值为25的32位整数
    dv.setInt32(4, 25); 
    
    // 在第9个字节,以小端字节序写入值为2.5的32位浮点数
    dv.setFloat32(8, 2.5, true);

    如果不确定正在使用的计算机的字节序,可以采用下面的判断方式。

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

    如果返回true,就是小端字节序;如果返回false,就是大端字节序。

    应用

    Ajax

    传统上,服务器通过Ajax操作只能返回文本数据。XMLHttpRequest 第二版允许服务器返回二进制数据,这时分成两种情况。如果明确知道返回的二进制数据类型,可以把返回类型(responseType)设为arraybuffer;如果不知道,就设为blob。

    xhr.responseType = 'arraybuffer';

    如果知道传回来的是32位整数,可以像下面这样处理。

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

    Canvas

    网页Canvas元素输出的二进制像素数据,就是类型化数组。

    var canvas = document.getElementById('myCanvas');
    var ctx = canvas.getContext('2d');
    
    var imageData = ctx.getImageData(0,0, 200, 100);
    var typedArray = imageData.data;

    需要注意的是,上面代码的typedArray虽然是一个类型化数组,但是它的视图类型是一种针对Canvas元素的专有类型Uint8ClampedArray。这个视图类型的特点,就是专门针对颜色,把每个字节解读为无符号的8位整数,即只能取值0~255,而且发生运算的时候自动过滤高位溢出。这为图像处理带来了巨大的方便。

    举例来说,如果把像素的颜色值设为Uint8Array类型,那么乘以一个gamma值的时候,就必须这样计算:

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

    因为Uint8Array类型对于大于255的运算结果(比如0xFF+1),会自动变为0x00,所以图像处理必须要像上面这样算。这样做很麻烦,而且影响性能。如果将颜色值设为Uint8ClampedArray类型,计算就简化许多。

    pixels[i] *= gamma;

    Uint8ClampedArray类型确保将小于0的值设为0,将大于255的值设为255。注意,IE 10不支持该类型。

    File

    如果知道一个文件的二进制数据类型,也可以将这个文件读取为类型化数组。

    reader.readAsArrayBuffer(file);

    下面以处理bmp文件为例。假定file变量是一个指向bmp文件的文件对象,首先读取文件。

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

    然后,定义处理图像的回调函数:先在二进制数据之上建立一个DataView视图,再建立一个bitmap对象,用于存放处理后的数据,最后将图像展示在canvas元素之中。

    function processimage(e) { 
     var buffer = e.target.result; 
     var datav = new DataView(buffer); 
     var bitmap = {};
     // 具体的处理步骤
    }

    具体处理图像数据时,先处理bmp的文件头。具体每个文件头的格式和定义,请参阅有关资料。

    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);

    接着处理图像元信息部分。

    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);

    最后处理图像本身的像素信息。

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

    至此,图像文件的数据全部处理完成。下一步,可以根据需要,进行图像变形,或者转换格式,或者展示在Canvas网页元素之中。

    参考链接

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  • js: Array 与 ArrayBuffer 转换

    千次阅读 2020-06-23 16:30:43
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  • ArrayBuffer对象、TypedArray视图和DataView视图三个对象接口。它们可以以数组下标的形式直接操作内存,可以与操作系统的原生接口进行二进制通信。 随着Web应用程序变得越来越强大,尤其一些新增加的功能例如:...
  • Scala Array 数组ArrayBuffer 变长数组
  • 类型化数组ArrayBuffer由 学院君 创建于7个月前, 最后更新于 7个月前版本号 #1435 views0 likes0 collects类型化数组就是类数组对象,它和常规数组有以下区别:类型化数组中的元素都是数字类型化数组有固定的长度...

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