ArrayBuffer对象、TypedArray视图和DataView视图

时间：2022-04-15 12:06:28

转：http://es6.ruanyifeng.com/#docs/arraybuffer

ArrayBuffer

  1. ArrayBuffer 对象
  2. TypedArray 视图
  3. 复合视图
  4. DataView 视图
  5. 二进制数组的应用
  6. SharedArrayBuffer
  7. Atomics 对象

ArrayBuffer对象、TypedArray视图和DataView视图是 JavaScript 操作二进制数据的一个接口。这些对象早就存在，属于独立的规格（2011 年 2 月发布），ES6 将它们纳入了 ECMAScript 规格，并且增加了新的方法。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。

这个接口的原始设计目的，与 WebGL 项目有关。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。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，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。

二进制数组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，大大增强了 JavaScript 处理二进制数据的能力，使得开发者有可能通过 JavaScript 与操作系统的原生接口进行二进制通信。

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。

很多浏览器操作的 API，用到了二进制数组操作二进制数据，下面是其中的几个。

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

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);

dataView.getUint8(0) // 0

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;

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]);

typedArray.length // 3

typedArray[0] = 5;

typedArray // [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.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 buffer = new ArrayBuffer(8);

const newBuffer = buffer.slice(0, 3);

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。

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