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参考博客:https://www.cnblogs.com/jixiaohua/p/10714662.html
ArrayBuffer
对象、TypedArray
视图和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
视图支持除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
实例的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。
普通数组与 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:v1
、v2
和v3
。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,v1
、v2
和v3
是重叠的:
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。
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
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00000000
。uint8
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11111111
。uint8
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;
而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,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 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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