ES6——二进制数组详解

二进制数组详解

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、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3类对象组成。

ArrayBuffer对象：代表内存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。
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。
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）、第二和第三个字节是Int16（16位整数）、第四个字节开始是Float32（32位浮点数）等，此外还可以自定义字节序。

简言之，ArrayBuffer对象代表原始的二进制数据，TypedArray视图用于读/写简单类型的二进制数据，DataView视图用于读/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位不带符号整数	unsigned int
`Float32`	4	32位浮点数	float
`Float64`	8	64位浮点数	double

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

1、ArrayBuffer对象

1.1、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）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，可分配一段可以存放数据的连续内存区域。

js 复制代码

let buf = new ArrayBuffer(32);

上面的代码生成了一段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（单位为字节）。

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

js 复制代码

let buf = new ArrayBuffer(32);
let dataView = new DataView(buf);
console.log(dataView.getUint8(0));//0

上面的代码对一段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。

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。

js 复制代码

let buffer = new ArrayBuffer(12);
let x1 = new Int32Array(buffer);
x1[0] = 1;
let x2 = new Uint8Array(buffer);
x2[0] = 2;

console.log(x1[0]);//2

上面的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，因此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，同时完成对这段内存的赋值。

js 复制代码

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

上面的代码使用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。

1.2、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。

js 复制代码

let buffer = new ArrayBuffer(32);
console.log(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。

js 复制代码

if(buffer.byteLength === n) {
    //成功
} else {
    //失败
}

1.3、ArrayBuffer.prototype.slice()

ArrayBuffer实例有一个slice方法，允许将内存区域的一部分复制生成一个新的ArrayBuffer对象。

js 复制代码

let buffer = new ArrayBuffer(8);
let newBuffer = buffer.slice(0, 3);

上面的代码复制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，第一步先分配一段新内存，第二步将原来那个ArrayBuffer对象复制过去。

slice方法接受两个参数，第一个参数表示复制开始的字节序号（含该字节），第二个参数表示复制截止的字节序号（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，只允许在其上建立视图，然后通过视图读/写。

1.4、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。

js 复制代码

let buffer = new ArrayBuffer(8);
console.log(ArrayBuffer.isView(buffer));//false

let v = new Int32Array(buffer);
console.log(ArrayBuffer.isView(v));//true

2、TypedArray视图

2.1、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，这就叫作"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，长度为1个字节。
Uint8Array:8位无符号整数，长度为1个字节。
Uint8ClampedArray:8位无符号整数，长度为1个字节，溢出处理不同。
Int16Array:16位有符号整数，长度为2个字节。
Uint16Array:16位无符号整数，长度为2个字节。
Int32Array:32位有符号整数，长度为4个字节。
Uint32Array:32位无符号整数，长度为4个字节。
Float32Array:32位浮点数，长度为4个字节。
Float64Array:64位浮点数，长度为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，所有数组方法都能在其上使用。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，newArray(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对象中，要获取底层对象必须使用buffer属性。

2.2、构造函数

TypedArray数组提供9种构造函数，用于生成相应类型的数组实例。构造函数有多种用法。

2.2.1、TypedArray(buffer,byteOffset=0,Iength?)

同一个ArrayBuffer对象上，可以根据不同的数据类型建立多个视图。

js 复制代码

//创建一个8字节的ArrayBuffer
let 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
let 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
let 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
let v3 = new Int16Array(b, 2, 2);

上面的代码在一段长度为8个字节的内存(b)上，生成了3个视图：v1、v2和v3。视图的构造函数可以接受3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;v2[0]是一个8位无符号整数，指向字节2;v3[0]是一个16位整数，指向字节2～字节3。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映出来。

注意，byteOffset必须与所要建立的数据类型一致，否则会报错。

js 复制代码

let buffer = new ArrayBuffer(8);
let i16 = new Int16Array(buffer, 1);
//RangeError: start offset of Int16Array should be a multiple of 2

上面的代码中，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2个字节，所以byteOffset参数必须能够被2整除。

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。

2.2.2、TypedArray(Iength)

视图还可以不通过ArrayBuffer对象，而是直接分配内存生成。

js 复制代码

let f64a = new Float64Array(8);
f64a[0] = 10;
f64a[1] = 20;
f64a[2] = f64a[0] + f64a[1];

上面的代码生成一个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毫无二致。

2.2.3、TypedArray(typedArray)

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

js 复制代码

let typedArray = new Int8Array(new Uint8Array(4));

上面的代码中，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。

js 复制代码

let x = new Int8Array([1, 1]);
let y = new Int8Array(x);
console.log(x[0]);//1
console.log(y[0]);//1
x[0] = 2;
console.log(y[0]);//1

上面的代码中，数组y是以数组x为模板而生成的，当x变动时，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。

js 复制代码

let x = new Int8Array([1, 1]);
let y = new Int8Array(x.buffer);
console.log(x[0]);//1
console.log(y[0]);//1
x[0] = 2;
console.log(y[0]);//2

2.2.4、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。

js 复制代码

let 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。

上面的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。

TypedArray数组也可以转换回普通数组。

js 复制代码

let normalArray = Array.prototype.slice.call(typedArray);

2.3、数组方法

普通数组的操作方法和属性对TypedArray数组完全适用。

TypedArray.prototype.copyWithin(target,start[,end=this.length])
TypedArray.prototype.entries()
TypedArray.prototype.every(callbackfn,thisArg?)
TypedArray.prototype.fill(value,start=0,end=this.length)
TypedArray.prototype.filter(callbackfn,thisArg?)
TypedArray.prototype.find(predicate,thisArg?)
TypedArray.prototype.findIndex(predicate,thisArg?)
TypedArray.prototype.forEach(callbackfn,thisArg?)
TypedArray.prototype.indexOf(searchElement,fromIndex=0)
TypedArray.prototype.join(separator)
TypedArray.prototype.keys()
TypedArray.prototype.lastIndexOf(searchElement,fromIndex?)
TypedArray.prototype.map(callbackfn,thisArg?)
TypedArray.prototype.reduce(callbackfn,initialValue?)
TypedArray.prototype.reduceRight(callbackfn,initialValue?)
TypedArray.prototype.reverse()
TypedArray.prototype.slice(start=0,end=this.length)
TypedArray.prototype.some(callbackfn,thisArg?)
TypedArray.prototype.sort(comparefn)
TypedArray.prototype.toLocaleString(reserved1?,reserved2?)
TypedArray.prototype.toString()
TypedArray.prototype.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。

js 复制代码

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 x = concatenate(Uint8Array, Uint8Array.of(1, 2), Uint8Array.of(3, 4));
console.log(x);//Uint8Array(4) [ 1, 2, 3, 4 ]

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

js 复制代码

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

2.4、字节序

字节序指的是数值在内存中的表示方式。

js 复制代码

let buffer = new ArrayBuffer(16);
let int32View = new Int32Array(buffer);
for(let i = 0; i < int32View.length; i++) {
    int32View[i] = i * 2;
}
console.log(int32View);
//Int32Array(4) [ 0, 2, 4, 6 ]

上面的代码生成一个16字节的ArrayBuffer对象，然后在其基础上建立了一个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。

js 复制代码

let buffer = new ArrayBuffer(16);
let 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，相对不重要的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4个字节的十六进制数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，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，或者更准确地说，按照本机操作系统设定的字节序读/写数据。

这并不意味着大端字节序不重要。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引入了DataView对象，可以设定字节序，下文会详细介绍。

js 复制代码

//假定某段buffer包含如下字节：[0x02, 0x01, 0x03, 0x07]
let buffer = new ArrayBuffer(4);
let v1 = new Uint8Array(4);
v1[0] = 2;
v1[1] = 1;
v1[2] = 3;
v1[3] = 7;
let uInt16View = new Uint16Array(buffer);
//计算机采用小端字节序
//所以头帘个字节等于158
if(uInt16View[0] === 258) {
    console.log('OK');
}
//赋值运算
uInt16View[0] = 255;//[0xFF, 0x00, 0x03, 0x07]
uInt16View[0] = 0xff05;//[0x05, 0xFF, 0x03, 0x07]
uInt16View[1] = 0x0210;//[0x05, 0xFF, 0x10, 0x02]

下面的函数可用于判断当前视图是小端字节序，还是大端字节序。

js 复制代码

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');
    }
}

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。

2.5、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。

js 复制代码

Int8Array.BYTES_PER_ELEMENT     //1
Uint8Array.BYTES_PER_ELEMENT    //1
Int16Array.BYTES_PER_ELEMENT    //2
Uint16Array.BYTES_PER_ELEMENT   //2
Int32Array.BYTES_PER_ELEMENT    //14
Uint32Array.BYTES_PER_ELEMENT   //14
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。

2.6、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），那么可以自己编写转换函数。

js 复制代码

//ArrayBuffer转换为字符串，参数为ArrayBuffer对象
function ab2str(buf) {
    return String.fromCharCode.apply(null, new Uint16Array(buf));
}

//字符串转换为ArrayBuffer对象，参数为字符串
function str2ab(str) {
    let buf = new ArrayBuffer(str.length * 2);//每个字符占用2个字节
    let bufView = new Uint16Array(buf);
    for(let i = 0, strLen = str.length; i < strLen; i++) {
        bufView[i] = str.charCodeAt(i);
    }
    return buf;
}

2.7、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。

TypedArray数组对于溢出采用的处理方法是求余值。正向溢出(overflow)的含义是输入值大于当前数据类型的最大值，最后得到的值就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)等于当前数据类型的最大值减去余值，再加上1。

js 复制代码

let uint8 = new Uint8Array(1);
uint8[0] = 256;
console.log(uint8[0]);//0
uint8[0] = -1;
console.log(uint8[0]);//255

上面的例子中，8位无符号整数的数值范围是0到255，超出这个范围就是溢出。256相当于正向溢出1，即余值为1，最后的值等于0(0+1-1)；-1相当于负向溢出1，余值也为1，最后的值等于255(255-1+1)。

下面是8位带符号整数的例子。

js 复制代码

let int8 = new Int8Array(1);
int8[0] = 128;
console.log(int8[0]);//-128
int8[0] = -129;
console.log(int8[0]);//127

上面的例子中，8位带符号整数的数值范围是-128到127。128相当于正向溢出1，等于-128;-129相当于负向溢出1，等于127。

Uint8ClampedArray视图的溢出与上面的规则有所不同。负向溢出都等于0，正向溢出都等于255。

js 复制代码

let uint8c = new Uint8ClampedArray(1);
uint8c[0] = 256;
console.log(uint8c[0]);//256
uint8c[0] = -1;
console.log(uint8c[0]);//0

上面的例子中，Uint8C类型的数值范围与8位无符号整数相同，都是0到255。正向溢出都等于255，负向溢出都等于0。

2.8、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。

js 复制代码

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

以上代码中的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。

2.9、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。

js 复制代码

let b = new ArrayBuffer(8);
let v1 = new Int32Array(b);
let v2 = new Int32Array(b, 2);
let v3 = new Int32Array(b, 2, 2);

console.log(v1.byteLength);//8
console.log(v2.byteLength);//6
console.log(v3.byteLength);//4

console.log(v1.byteOffset);//0
console.log(v2.byteOffset);//2
console.log(v3.byteOffset);//2

2.10、TypedArray.prototype.length

length属性表示TypedArray数组含有多少个成员。注意区分byteLength属性和length属性，前者是字节长度，后者是成员长度。

js 复制代码

let a = new Uint8Array(8);
let b = new Uint8Array(8);
b.set(a);

上面的代码复制a数组的内容到b数组，它是整段内存的复制，比一个个复制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。

js 复制代码

let a = new Uint16Array(8);
let b = new Uint16Array(10);
b.set(a, 2);

以上代码中的b数组比a数组多两个成员，所以从b[2]开始复制。

2.11、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。

js 复制代码

let a = new Uint16Array(8);
let b = a.subarray(2, 3);
console.log(a.byteLength);//16
console.log(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，上面的a.subarray(2,3)意味着b只包含a[2]一个成员，字节长度为2。

2.12、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。

js 复制代码

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

上面的代码中，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。负值表示逆向计数的位置，即-1为倒数第一个位置，-2表示倒数第二个位置，以此类推。

2.13、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。

js 复制代码

let x = Float32Array.of(0.151, -8, 3.7);
console.log(x);
//Float32Array(3) [ 0.1509999930858612, -8, 3.700000047683716 ]

下面3种方法会生成同样的TypedArray数组。

js 复制代码

//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] = 0;
tarr[1] = 1;
tarr[2] = 2;

2.14、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，返回一个基于此结构的TypedArray实例。

js 复制代码

let x = Uint16Array.from([0, 1, 2]);
console.log(x);
//Uint16Array(3) [ 0, 1, 2 ]

这个方法还可以将一种TypedArray实例转为另一种。

js 复制代码

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

from方法还可以接受一个函数作为第二个参数，用于对每个元素进行遍历，功能类似map方法。

js 复制代码

console.log(Int8Array.of(127, 126, 125).map(x => 2 * x));
//Int8Array(3) [ -2, -4, -6 ]

console.log(Int16Array.from(Int8Array.of(127, 126, 125), x => 2 * x));
//Int16Array(3) [ 254, 252, 250 ]

上面的例子中，from方法没有发生溢出，这说明遍历是针对新生成的16位整数数组，而不是原来的8位整数数组。也就是说，from会将第一个参数指定的TypedArray数组复制到另一段内存中（占用内存从3字节变为6字节），再进行处理。

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，所以在同一段内存中可以依次存放不同类型的数据，这叫作"复合视图"。

js 复制代码

let buffer = new ArrayBuffer(24);

let idView = new Uint32Array(buffer, 0, 1);
let usernameView = new Uint8Array(buffer, 4, 16);
let amountDueView = new Float32Array(buffer, 20, 1);

上面的代码将一个24字节的ArrayBuffer对象分成了3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。

这一数据结构可以用C语言描述如下：

c 复制代码

struct someStruct {
	unsigned long id;
	char username[16],
	float amountDue;
}

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视图用于向网卡、声卡之类的本机设备传送数据，所以使用本机的字节序即可；而DataView视图用于处理网络设备传来的数据，所以大端字节序或小端字节序可以自行设定。

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。

js 复制代码

DataView(ArrayBuffer buffer[, 字节起始位置[, 长度]];

下面是一个例子。

js 复制代码

let buffer = new ArrayBuffer(24);
let db = 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。

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let buffer = new ArrayBuffer(24);
let dv = new DataView(buffer);
//从第1个字节读取一个8位无符号整数
let v1 = dv.getUint8(0);

//从第2个字节读取一个16位无符号整数
let v2 = dv.getUint16(1);

//从第4个字节读取一个16位无符号整数
let v3 = dv.getUint16(3);

上面的代码读取了ArrayBuffer对象的前5个字节，其中有1个8位整数和2个16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。

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//小端字节序
let v1 = dv.getUint16(1, true);

//大端字节序
let v2 = dv.getUint16(3, false);

//大端字节序
let v3 = dv.getUint16(3);

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undefined表示使用大端字节序写入，true表示使用小端字节序写入。

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//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);

5、二进制数组的应用

5.1、AJAX

传统上，服务器通过AJAX操作只能返回文本数据，即responseType属性默认为text。XMLHttpRequest第2版------XHR2允许服务器返回二进制数据，这时分两种情况：如果明确知道返回的二进制数据类型，可以把返回类型(responseType)设置为arraybuffer；如果不知道，就设置为blob。

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let xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open('GET', someUrl);
xhr.responseType = 'arraybuffer';
xhr.onload = function() {
    let arrayBuffer = xhr.response;
};
xhr.send();

如果知道传回来的是32位整数，可以像下面这样处理。

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xhr.onreadystatechange = function() {
    if(req.readyState === 4) {
        let arrayResponse = xhr.response;
        let dataView = new DataView(arrayResponse);
        let ints = new Uint32Array(dataView.byteLength / 4);

        xhrDiv.style.backgroundColor = '#00FF00';
        xhrDiv.innerText = 'Array is ' + ints.length + 'uints long';
    }
}

5.2、Canvas

网页Canvas元素输出的二进制像素数据就是TypedArray数组。

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let canvas = document.getElementById('myCanvas');
let ctx = canvas.getContext('2d');

let imageData = ctx.getImageData(0, 0, canvas.clientWidth, canvas.height);
let uint8ClampedArray = imageData.data;

需要注意的是，上面的typedArray虽然是一个TypedArray数组，但它的视图类型是一种针对Canvas元素的专有类型------Uint8ClampedArray。这个视图类型的特点就是专门针对颜色，把每个字节解读为无符号的8位整数，即只能取值0～255，而且发生运算的时候自动过滤高位溢出。这为图像处理带来了巨大的方便。

举例来说，如果把像素的颜色值设置为Uint8Array类型，那么乘以一个gamma值的时候，就必须这样计算：

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u8[i] = Math.min(255, Math.max(0, u8[i] * gamma));

因为Uint8Array类型对于大于255的运算结果（比如0xFF+1）会自动变为0x00，所以图像处理必须要像上面这样算。这样做很麻烦，而且影响性能。如果将颜色值设置为Uint8ClampedArray类型，计算就将简化许多。

js 复制代码

pixels[i]  gamma;

Uint8ClampedArray类型确保将小于0的值设置为0，将大于255的值设置为255。注意，IE 10不支持该类型。

5.3、WebSocket

WebSocket可以通过ArrayBuffer发送或接收二进制数据。

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let socket = new WebSocket('ws://127.0.0.1:8081');
socket.binaryType = 'arraybuffer';

socket.addEventListener('open', function(event) {
    let typedArray = new Uint8Array(4);
    socket.send(typedArray.buffer);
});

socket.addEventListener('message', function(event) {
    let arrayBuffer = event.data;
    //...
});

5.4、Fetch API

Fetch API取回的数据就是ArrayBuffer对象。

js 复制代码

fetch(url)
    .then(function(request) {
        return request.arrayBuffer();
    })
    .then(function(arrayBuffer) {
        //...
    });

5.5、File API

如果知道一个文件的二进制数据类型，也可以将这个文件读取为ArrayBuffer对象。

js 复制代码

let fileInput = document.getElementById('fileInput');
let file = fileInput.files[0];
let reader = new FileReader();
reader.readAsArrayBuffer(file);
reader.onload = function() {
    let arrayBuffer = reader.result;
    //...
};

然后，定义处理图像的回调函数：先在二进制数据之上建立一个DataView视图，再建立一个bitmap对象，用于存放处理后的数据，最后将图像展示在canvas元素中。

js 复制代码

function processimage(e) {
    let buffer = e.target.result;
    let datav = new DataView(buffer);
    let bitmap = {};
    //...
}

具体处理图像数据时，先处理BMP的文件头。具体每个文件头的格式和定义，请参阅有关资料。