ES6之二进制

JavaScript操作二进制数据的接口分别为 ArrayBuffer对象、TypeArray视图、DataView视图,ES6将它们纳入ECMAScript规格,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。

JS下的二进制数组很像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。

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:一共包括9中类型的视图,比如Uint8Array Int16Array数组视图,Float32Array数组视图
  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、第二 第三字节是Int16、第四五六七字节开始是Float32等等,此外还可以自定义字节。

总结来说ArrayBuffer对象表示原始的二进制数据,TypedArray视图用来读写简单类型的二进制数据,DataView用来表示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

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
Int16 2 16位 short
Uint16 2 unsigned short
Int32 4 32位 int
Uint32 4 32位 Unsigned int
Float32 4 32位浮点数 float
Float64 8 64位浮点数 double

二进制数组并不是真正的数组,而是类型数组的对象

1. ArrayBuffer对象

ArrayBuffer对象代表存储二进制数据的一段内存,它并不能直接读写,智能通过视图(TypedArray视图和DataView视图)来读写,所谓的视图就是以指定格式解读二进制数据。

const buf = new ArrayBuffer(32);
// 默认所有的字节的值都是0

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.getUint(0); // 0

也可以使用typeArray视图,与DataView不同之处在于,它不是一个构造函数 而是一群构造函数,代表不同的数据格式

const buffer = new ArrayBuffer(32)
const x1 = new Int32Array(buffer);
const x2 = new Uint8Array(buffer);

上述代码对同一段内存,分别建立两种视图:32位带符号整数和8位不带符号整数。因为底层是同一段内存,所有不同的视图对象操作这一段内存,会相互影响

  • 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

  • ArrayBuffer.prototype.slice(): 实例有一个slice方法,允许讲内存区域的一部分,拷贝生成一个新的ArrayBuffer对象

    const buffer = new ArrayBuffer(8);
    const newBuffer = buffer.slice(0,3);// 返回一个新的ArrayBuffer对象
    
  • ArrayBuffer.isView() 静态方法 返回一个boolean 表示参数是否位ArrayBuffer的视图实例

TypedArray 视图

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)』

TypedArray一共有9种类型,每一种视图都是一种构造函数。

  • Int8Array
  • Uint8Array
  • Uint8ClampedArray
  • Int16Array
  • Uint16Array
  • Int32Array
  • Uint32Array
  • Float32Array
  • Float64Array

基本可以按照数组来处理所有的数据,但是还是略微差异:

  • TypedArray数组的所有成员,都是同一类型
  • 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,new Array(10) 里面没有任何成员,只有10个空位,new Uint8Array(10)返回有个TypedArray数组,里面10个成员都是0
  • TypedArray数组只有一层视图,本身不存储数据,它的数据都存储在底层的ArrayBuffer对象之中,要获取底层对象必须使用buffer属性。

构造函数:

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

数组方法

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

字节序

字节序指的是数值在内存中的表示方式

  • 小端字节序

    x86体系的计算机都采用小端字节序,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。

  • 大端字节序

    很多网络设备和特定的操作系统采用的是大端字节序

问题出现在所有的TypedArray数组内部采用小端字节读取数据,如果一段数据是大端字节序,typedArray数组将无法正确解析,此时只能采用DataView对象,设定字节序。

DataView视图

DataView视图提供更多操作选项,而且支持设置字节序,本来,在设计目的上,ArrayBuffer对象的各种TypedArray视图,是用来向网卡、声卡之列的本机设备传输数据、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(ArrayBuffer buffer[字节起始位置[,长度]])

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的
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