• ArraryBuffer


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    参考博客:https://www.cnblogs.com/jixiaohua/p/10714662.html

    ArrayBuffer对象TypedArray视图DataView视图是 JavaScript 操作二进制数据的一个接口。它们都是以数组的语法处理二进制数据,所以统称为二进制数组

    二进制数组由三类对象组成。

    (1)ArrayBuffer对象

    代表内存之中的一段二进制数据,可以通过“视图”进行操作。“视图”部署了数组接口,这意味着,可以用数组的方法操作内存

    (2)TypedArray视图

    共包括 9 种类型的视图,比如Uint8Array(无符号 8 位整数)数组视图, Int16Array(16 位整数)数组视图, Float32Array(32 位浮点数)数组视图等等。

    (3)DataView视图

    可以自定义复合格式的视图,比如第一个字节是 Uint8(无符号 8 位整数)、第二、三个字节是 Int16(16 位整数)、第四个字节开始是 Float32(32 位浮点数)等等,此外还可以自定义字节序。

    简单说,ArrayBuffer对象代表原始的二进制数据TypedArray视图用来读写简单类型的二进制数据DataView视图用来读写复杂类型的二进制数据

    TypedArray视图支持的数据类型一共有 9 种DataView视图支持Uint8C以外的其他 8 种)。

    数据类型字节长度含义对应的 C 语言类型
    Int8 1 8 位带符号整数 signed char
    Uint8 1 8 位不带符号整数 unsigned char
    Uint8C 1 8 位不带符号整数(自动过滤溢出) unsigned char
    Int16 2 16 位带符号整数 short
    Uint16 2 16 位不带符号整数 unsigned short
    Int32 4 32 位带符号整数 int
    Uint32 4 32 位不带符号的整数 unsigned int
    Float32 4 32 位浮点数 float
    Float64 8 64 位浮点数 double

    注意,二进制数组并不是真正的数组,而是类似数组的对象

    1.ArrayBuffer 对象

    概述

    ArrayBuffer对象代表储存二进制数据的一段内存,它不能直接读写,只能通过视图(TypedArray视图和DataView视图)来读写,视图的作用是以指定格式解读二进制数据

    ArrayBuffer也是一个构造函数,可以分配一段可以存放数据的连续内存区域

    const buf = new ArrayBuffer(32);

    上面代码生成了一段 32 字节的内存区域,每个字节的值默认都是 0。可以看到,ArrayBuffer构造函数的参数是所需要的内存大小单位字节)。

    为了读写这段内容,需要为它指定视图。DataView视图的创建,需要提供ArrayBuffer对象实例作为参数。

    const buf = new ArrayBuffer(32);
    const dataView = new DataView(buf);
    let v = dataView.getInt8(0);// 0, 参数表示读取的起始位置

    上面代码对一段 32 字节的内存,建立DataView视图,然后以不带符号的 8 位整数格式,从头读取 8 位二进制数据,结果得到 0,因为原始内存的ArrayBuffer对象,默认所有位都是 0

    另一种TypedArray视图,与DataView视图的一个区别是,它不是一个构造函数,而是一组构造函数,代表不同的数据格式

    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

     上面代码对同一段内存,分别建立两种视图:32 位带符号整数Int32Array构造函数)和 8 位不带符号整数Uint8Array构造函数)。由于两个视图对应的是同一段内存,一个视图修改底层内存,会影响到另一个视图。

    TypedArray视图的构造函数,除了接受ArrayBuffer实例作为参数,还可以接受普通数组作为参数,直接分配内存生成底层的ArrayBuffer实例,并同时完成对这段内存的赋值

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

    上面代码使用TypedArray视图的Uint8Array构造函数,新建一个不带符号的 8 位整数视图。可以看到,Uint8Array直接使用普通数组作为参数,对底层内存的赋值同时完成。

    ArrayBuffer.prototype.byteLength

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

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

    let n = 3000000000;
    const buffer = new ArrayBuffer(n);
    if (buffer.byteLength === n) {
      // 成功
      console.log('成功');
    } else {
      // 失败
      console.log('失败');
    }

    ArrayBuffer.prototype.slice() 

    ArrayBuffer实例有一个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

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

    上面代码拷贝buffer对象的前 3 个字节(从 0 开始,到第 3 个字节前面结束),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(含该字节)第二个参数表示拷贝截止的字节序号(不含该字节)。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

    ArrayBuffer.isView()

    ArrayBuffer有一个静态方法isView,返回一个布尔值表示参数是否为ArrayBuffer的视图实例这个方法大致相当于判断参数,是否为TypedArray实例或DataView实例

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

    2.TypedArray 视图

    概述

    ArrayBuffer对象作为内存区域,可以存放多种类型的数据。同一段内存,不同数据有不同的解读方式,这就叫做“视图”(view)

    ArrayBuffer有两种视图,一种是TypedArray视图,另一种是DataView视图。前者的数组成员都是同一个数据类型,后者的数组成员可以是不同的数据类型

    目前,TypedArray视图一共包括 9 种类型每一种视图都是一种构造函数

    • 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。
    • Uint8ClampedArray:8 位无符号整数,长度 1 个字节,溢出处理不同。
    • 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。

    这 9 个构造函数生成的数组,统称为TypedArray视图

    它们很像普通数组,都有length属性,都能用方括号运算符([])获取单个元素,所有数组的方法,在它们上面都能使用

    普通数组TypedArray 数组的差异主要在以下方面。

    • TypedArray 数组的所有成员,都是同一种类型。
    • TypedArray 数组的成员是连续的,不会有空位。
    • TypedArray 数组成员的默认值为 0。比如,new Array(10)返回一个普通数组,里面没有任何成员,只是 10 个空位new Uint8Array(10)返回一个 TypedArray 数组,里面 10 个成员都是 0
    • TypedArray 数组只是一层视图,本身不储存数据,它的数据都储存在底层的ArrayBuffer对象之中,要获取底层对象必须使用buffer属性

    前三条像Java的int类型数组,同种类型,连续无空位,默认为0,第四条是说视图是一种操作的封装。

    构造函数

    TypedArray 数组提供 9 种构造函数,用来生成相应类型的数组实例。

    构造函数有多种用法。

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

    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
    const 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
    const 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
    const 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
    const 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:v1v2v3。三个视图表示对同一段内存数据的不同操作方式。

    视图的构造函数可以接受三个参数:

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

    因此,v1v2v3重叠的:

    v1[0]是一个 32 位整数,指向字节 0 ~字节 3(32位整数每个成员占4字节,8字节内存生成了2个成员);

    v2[0]是一个 8 位无符号整数(每个成员占1字节,8字节内存生成了8个成员,这里即第2个成员),指向字节 2;

    v3[0]是一个 16 位整数(每个成员占2字节,8字节内存生成4个成员,从第2个字节开始存2字节,这里是第2个成员),指向字节 2 ~字节 3。

    所以,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

    注意,byteOffset必须与所要建立的数据类型一致,否则会报错。

    const buffer = new ArrayBuffer(8);
    const i16 = new Int16Array(buffer, 1);
    // Uncaught RangeError: start offset of Int16Array should be a multiple of 2
    // Int16Array每个成员占2个字节,所以开始索引必须是2的倍数

    上面代码中,新生成一个 8 个字节的ArrayBuffer对象,然后在这个对象的第一个字节,建立带符号的 16 位整数视图,结果报错。因为,带符号的 16 位整数需要两个字节,所以byteOffset参数必须能够被 2 整除。(也就是说TypedArray视图数组操作的对象不能小于本身最小长度?)

    如果想从任意字节开始解读ArrayBuffer对象,必须使用DataView视图,因为TypedArray视图只提供 9 种固定的解读格式

    (2)TypedArray(length)

    视图还可以不通过ArrayBuffer对象,直接分配内存而生成。

    const f64a = new Float64Array(8);//8个0  byteLength:64 length:8
    f64a[0] = 10;
    f64a[1] = 20;
    f64a[2] = f64a[0] + f64a[1];
    console.log(f64a);//10,20,30,0,0,0,0,0,

    上面代码生成一个 8 个成员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。

    注意:ArrayBuffer构造函数的参数是所需要的内存大小(单位字节)。TypedArray构造函数的参数是指包含数组成员的个数(单位位,每个成员8字节)。

    注意ArrayBuffer构造函数的参数是所需要的内存大小(单位字节)。TypedArray构造函数的参数是指包含数组成员的个数(单位位,每个成员8字节)。

    (3)TypedArray(typedArray)

    TypedArray 数组的构造函数,可以接受另一个TypedArray实例作为参数。

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

    上面代码中,Int8Array构造函数接受一个Uint8Array实例作为参数。

    注意,此时生成的新数组,只是复制了参数数组的值,对应的底层内存是不一样的。新数组会开辟一段新的内存储存数据,不会在原数组的内存之上建立视图。

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

    上面代码中,数组y是以数组x为模板而生成的,当x变动的时候,y并没有变动。

    如果想基于同一段内存,构造不同的视图,可以采用下面的写法。

    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)

    构造函数的参数也可以是一个普通数组,然后直接生成TypedArray实例。

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

    注意,这时TypedArray视图会重新开辟内存不会在原数组的内存上建立视图

    上面代码从一个普通的数组,生成一个 8 位无符号整数的TypedArray实例。该数组有4个成员,每一个都是8位无符号整数。

     TypedArray 数组也可以转换回普通数组

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

    数组方法

    copyWithin 、entries 、 every 、 fill 、filter 、find 、 findIndex 、 forEach 、 indexOf 、 join 、 keys 、 lastIndexOf 、 map 、 reduce 、 reduceRight 、 reverse 、 slice 、 some 、 sort 、 toLocaleString、

    toString 、 values

    注意,TypedArray 数组没有concat方法。如果想要合并多个 TypedArray 数组,可以用下面这个函数。

    function concatenate(resultConstructor, ...arrays) {
      let totalLength = 0;
      for (let arr of arrays) {
        totalLength += arr.length;
      }
      let result = new resultConstructor(totalLength);
      let offset = 0;
      for (let arr of arrays) {
        result.set(arr, offset);
        offset += arr.length;
      }
      return result;
    }
    let concatUint8Array  = concatenate(Uint8Array, Uint8Array.of(1, 2), Uint8Array.of(3, 4))
    console.log(concatUint8Array)// Uint8Array [1, 2, 3, 4]

    另外,TypedArray 数组与普通数组一样,部署了 Iterator 接口,所以可以被遍历。

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

    字节序

     字节序指的是数值在内存中的表示方式

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

    上面代码生成一个 16 字节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

    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 TypedArray 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,TypedArray 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]
    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);
    
    // 计算机采用小端字节序
    // 所以头两个字节等于258
    if (uInt16View[0] === 258) {
      console.log('OK'); // "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]
    
    // 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]

    下面的函数可以用来判断,当前视图是小端字节序,还是大端字节序。

    const BIG_ENDIAN = Symbol('BIG_ENDIAN');
    const LITTLE_ENDIAN = Symbol('LITTLE_ENDIAN');
    
    function getPlatformEndianness() {
      let arr32 = Uint32Array.of(0x12345678);
      let arr8 = new Uint8Array(arr32.buffer);
      switch ((arr8[0]*0x1000000) + (arr8[1]*0x10000) + (arr8[2]*0x100) + (arr8[3])) {
        case 0x12345678:
          return BIG_ENDIAN;
        case 0x78563412:
          return LITTLE_ENDIAN;
        default:
          throw new Error('Unknown endianness');
      }
    }
    let int8 = new Uint8Array([1,2,3]);
    
    console.log(getPlatformEndianness());

    总之,与普通数组相比,TypedArray 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

    BYTES_PER_ELEMENT 属性 

    每一种视图的构造函数,都有一个BYTES_PER_ELEMENT属性,表示这种数据类型占据的字节数

    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

    这个属性在TypedArray实例上也能获取,即有TypedArray.prototype.BYTES_PER_ELEMENT

    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) {
      // 注意,如果是大型二进制数组,为了避免溢出,
      // 必须一个一个字符地转
      if (buf && buf.byteLength < 1024) {
        return String.fromCharCode.apply(null, new Uint16Array(buf));
      }
    
      const bufView = new Uint16Array(buf);
      const len =  bufView.length;
      const bstr = new Array(len);
      for (let i = 0; i < len; i++) {
        bstr[i] = String.fromCharCode.call(null, bufView[i]);
      }
      return bstr.join('');
    }
    
    // 字符串转为 ArrayBuffer 对象,参数为字符串
    function str2ab(str) {
      const buf = new ArrayBuffer(str.length * 2); // 每个字符占用2个字节
      const bufView = new Uint16Array(buf);
      for (let i = 0, strLen = str.length; i < strLen; i++) {
        bufView[i] = str.charCodeAt(i);
      }
      return buf;
    }
    
    let str = 'abc';
    let abcBuf = str2ab(str);
    console.log(abcBuf);
    let abcStr = ab2str(abcBuf);
    console.log(abcStr);//'abc'

    溢出

    不同的视图类型,所能容纳的数值范围是确定的。超出这个范围,就会出现溢出。比如,8 位视图只能容纳一个 8 位的二进制值,如果放入一个 9 位的值,就会溢出。

    TypedArray 数组的溢出处理规则,简单来说,就是抛弃溢出的位,然后按照视图类型进行解释。

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

    上面代码中,uint8是一个 8 位视图,而 256 的二进制形式是一个 9 位的值100000000,这时就会发生溢出。根据规则,只会保留后 8 位,即00000000uint8视图的解释规则是无符号的 8 位整数,所以00000000就是0

    负数在计算机内部采用“2 的补码”表示,也就是说,将对应的正数值进行否运算,然后加1。比如,-1对应的正值是1,进行否运算以后,得到11111110,再加上1就是补码形式11111111uint8按照无符号的 8 位整数解释11111111,返回结果就是255

    一个简单转换规则,可以这样表示。

    • 正向溢出(overflow):当输入值大于当前数据类型的最大值,结果等于当前数据类型的最小值加上余值,再减去 1。
    • 负向溢出(underflow):当输入值小于当前数据类型的最小值,结果等于当前数据类型的最大值减去余值的绝对值,再加上 1。

    上面的“余值”就是模运算的结果,即 JavaScript 里面的%运算符的结果。

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

    上面代码中,12 除以 4 是没有余值的,而除以 5 会得到余值 2。

    请看下面的例子。

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

    上面例子中,int8是一个带符号的 8 位整数视图,它的最大值是 127,最小值是-128。输入值为128时,相当于正向溢出1,根据“最小值加上余值(128 除以 127 的余值是 1),再减去 1”的规则,就会返回-128;输入值为-129时,相当于负向溢出1,根据“最大值减去余值的绝对值(-129 除以-128 的余值的绝对值是 1),再加上 1”的规则,就会返回127

     Uint8ClampedArray视图的溢出规则,与上面的规则不同。它规定,凡是发生正向溢出,该值一律等于当前数据类型的最大值,即 255;如果发生负向溢出,该值一律等于当前数据类型的最小值,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是一个Uint8ClampedArray视图,正向溢出时都返回 255,负向溢出都返回 0。

    TypedArray.prototype.buffer 

     TypedArray实例的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

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

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

    TypedArray.prototype.byteLength,TypedArray.prototype.byteOffset 

    byteLength属性返回 TypedArray 数组占据的内存长度,单位为字节。byteOffset属性返回 TypedArray 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。

    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属性表示 TypedArray 数组含有多少个成员。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。

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

    TypedArray.prototype.set() 

    TypedArray 数组的set方法用于复制数组(普通数组或 TypedArray 数组),也就是将一段内容完全复制到另一段内存。

    const a = new Uint8Array(8);
    const 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对象的哪一个成员开始复制a对象。

    const a = new Uint16Array(8);
    const 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。

    TypedArray.prototype.subarray()

    subarray方法是对于 TypedArray 数组的一部分,再建立一个新的视图。

    const a = new Uint16Array(8);
    const 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。

    TypedArray.prototype.slice() 

    TypeArray 实例的slice方法,可以返回一个指定位置的新的TypedArray实例。

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

    上面代码中,ui8是 8 位无符号整数数组视图的一个实例。它的slice方法可以从当前视图之中,返回一个新的视图实例。

    slice方法的参数,表示原数组的具体位置,开始生成新数组。负值表示逆向的位置,即-1 为倒数第一个位置,-2 表示倒数第二个位置,以此类推。

    TypedArray.of()

    TypedArray 数组的所有构造函数,都有一个静态方法of,用于将参数转为一个TypedArray实例。

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

    下面三种方法都会生成同样一个 TypedArray 数组。

    // 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()

    静态方法from接受一个可遍历的数据结构(比如数组)作为参数,返回一个基于这个结构的TypedArray实例。

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

    这个方法还可以将一种TypedArray实例,转为另一种。

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

    from方法还可以接受一个函数,作为第二个参数,用来对每个元素进行遍历,功能类似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方法没有发生溢出,这说明遍历不是针对原来的 8 位整数数组。也就是说,from会将第一个参数指定的 TypedArray 数组,拷贝到另一段内存之中,处理之后再将结果转成指定的数组格式。

    3.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”。

    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()构造函数分配一段指定字节的内存空间,new TypeArray()用来生成对应类型的数据实例存到内存空间中。

    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

    4.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TypedArray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;

    DataView视图的设计目的,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视图本身也是构造函数,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]]);

    例子

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

    DataView实例有以下属性,含义与TypedArray实例的同名方法相同。

    • DataView.prototype.buffer:返回对应的 ArrayBuffer 对象
    • DataView.prototype.byteLength:返回占据的内存字节长度
    • DataView.prototype.byteOffset:返回当前视图从对应的 ArrayBuffer 对象的哪个字节开始

    DataView 的读取

    DataView实例提供 8 个方法读取内存。

    • 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(不能是负数,否则会报错),表示从哪个字节开始读取。

    // 从第一个字节开始读取8位无符号整数
    const v1 = dv.getUint8(0);
    
    // 从第2个字节开始读取16位有符号整数,占2个字节
    const v2 = dv.getInt16(1);
    
    // 从第4个字节开始读取16位有符号整数,2个字节
    const v3 = dv.getInt16(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,DataViewget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
    const v1 = dv.getUint16(1, true);
    
    // 大端字节序
    const v2 = dv.getUint16(3, false);
    
    // 大端字节序
    const v3 = dv.getUint16(3);

    DataView 的写入

    DataView 视图提供 8 个方法写入内存。

    • 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。即默认大端字节序写入。

    // 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。

    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,就是小端字节序;如果返回false,就是大端字节序。

    5.二进制数组的应用

    6.SharedArrayBuffer

    7.线程锁实现对象Atomics 

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