ECMAScript 6 二进制数组

由 youj 创建， 最后一次修改 2016-09-20 ArrayBuffer对象TypedArray视图复合视图DataView视图二进制数组的应用二进制数组（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。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Int818位带符号整数signed charUint818位不带符号整数unsigned charUint8C18位不带符号整数（自动过滤溢出）unsigned charInt16216位带符号整数shortUint16216位不带符号整数unsigned shortInt32432位带符号整数intUint32432位不带符号的整数unsigned intFloat32432位浮点数floatFloat64864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 APIXMLHttpRequestFetch APICanvasWebSocketsArrayBuffer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。var 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。var buf = new ArrayBuffer(32);var 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，读取第一个元素，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。var buffer = new ArrayBuffer(12);var x1 = new Int32Array(buffer);x1[0] = 1;var 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。var typedArray = new Uint8Array([0,1,2]);typedArray.length // 3typedArray[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.byteLengthArrayBuffer实例的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.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。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（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。var buffer = new ArrayBuffer(8);ArrayBuffer.isView(buffer) // falsevar v = new Int32Array(buffer);ArrayBuffer.isView(v) // trueTypedArray视图概述ArrayBuffer对象作为内存区域