ES6中ArrayBuffer - 簡(jiǎn)書

ArrayBuffer對(duì)象、TypedArray視圖和DataView視圖是 JavaScript 操作二進(jìn)制數(shù)據(jù)的一個(gè)接口。這些對(duì)象早就存在，屬于獨(dú)立的規(guī)格（2011 年 2 月發(fā)布），ES6 將它們納入了 ECMAScript 規(guī)格种蝶，并且增加了新的方法。它們都是以數(shù)組的語法處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)瞒大，所以統(tǒng)稱為二進(jìn)制數(shù)組螃征。

這個(gè)接口的原始設(shè)計(jì)目的，與 WebGL 項(xiàng)目有關(guān)透敌。所謂 WebGL盯滚，就是指瀏覽器與顯卡之間的通信接口，為了滿足 JavaScript 與顯卡之間大量的拙泽、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，它們之間的數(shù)據(jù)通信必須是二進(jìn)制的裸燎，而不能是傳統(tǒng)的文本格式顾瞻。文本格式傳遞一個(gè) 32 位整數(shù)，兩端的 JavaScript 腳本與顯卡都要進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化德绿，將非常耗時(shí)荷荤。這時(shí)要是存在一種機(jī)制，可以像 C 語言那樣移稳，直接操作字節(jié)蕴纳，將 4 個(gè)字節(jié)的 32 位整數(shù)，以二進(jìn)制形式原封不動(dòng)地送入顯卡个粱，腳本的性能就會(huì)大幅提升古毛。

二進(jìn)制數(shù)組就是在這種背景下誕生的。它很像 C 語言的數(shù)組都许，允許開發(fā)者以數(shù)組下標(biāo)的形式稻薇，直接操作內(nèi)存，大大增強(qiáng)了 JavaScript 處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)的能力胶征，使得開發(fā)者有可能通過 JavaScript 與操作系統(tǒng)的原生接口進(jìn)行二進(jìn)制通信塞椎。

二進(jìn)制數(shù)組由三類對(duì)象組成。

（1）ArrayBuffer對(duì)象：代表內(nèi)存之中的一段二進(jìn)制數(shù)據(jù)睛低，可以通過“視圖”進(jìn)行操作案狠》“視圖”部署了數(shù)組接口，這意味著骂铁，可以用數(shù)組的方法操作內(nèi)存吹零。

（2）TypedArray視圖：共包括 9 種類型的視圖，比如Uint8Array（無符號(hào) 8 位整數(shù)）數(shù)組視圖, Int16Array（16 位整數(shù)）數(shù)組視圖, Float32Array（32 位浮點(diǎn)數(shù)）數(shù)組視圖等等从铲。

（3）DataView視圖：可以自定義復(fù)合格式的視圖瘪校，比如第一個(gè)字節(jié)是 Uint8（無符號(hào) 8 位整數(shù)）、第二名段、三個(gè)字節(jié)是 Int16（16 位整數(shù)）阱扬、第四個(gè)字節(jié)開始是 Float32（32 位浮點(diǎn)數(shù)）等等，此外還可以自定義字節(jié)序伸辟。

簡(jiǎn)單說麻惶，ArrayBuffer對(duì)象代表原始的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，TypedArray視圖用來讀寫簡(jiǎn)單類型的二進(jìn)制數(shù)據(jù)信夫，DataView視圖用來讀寫復(fù)雜類型的二進(jìn)制數(shù)據(jù)窃蹋。

TypedArray視圖支持的數(shù)據(jù)類型一共有 9 種（DataView視圖支持除Uint8C以外的其他 8 種）。

數(shù)據(jù)類型	字節(jié)長度	含義	對(duì)應(yīng)的 C 語言類型
Int8	1	8 位帶符號(hào)整數(shù)	signed char
Uint8	1	8 位不帶符號(hào)整數(shù)	unsigned char
Uint8C	1	8 位不帶符號(hào)整數(shù)（自動(dòng)過濾溢出）	unsigned char
Int16	2	16 位帶符號(hào)整數(shù)	short
Uint16	2	16 位不帶符號(hào)整數(shù)	unsigned short
Int32	4	32 位帶符號(hào)整數(shù)	int
Uint32	4	32 位不帶符號(hào)的整數(shù)	unsigned int
Float32	4	32 位浮點(diǎn)數(shù)	float
Float64	8	64 位浮點(diǎn)數(shù)	double

注意静稻，二進(jìn)制數(shù)組并不是真正的數(shù)組警没，而是類似數(shù)組的對(duì)象。

很多瀏覽器操作的 API振湾，用到了二進(jìn)制數(shù)組操作二進(jìn)制數(shù)據(jù)杀迹，下面是其中的幾個(gè)。

Canvas
Fetch API
File API
WebSockets
XMLHttpRequest

ArrayBuffer 對(duì)象

概述

ArrayBuffer對(duì)象代表儲(chǔ)存二進(jìn)制數(shù)據(jù)的一段內(nèi)存押搪，它不能直接讀寫树酪，只能通過視圖（TypedArray視圖和DataView視圖)來讀寫，視圖的作用是以指定格式解讀二進(jìn)制數(shù)據(jù)大州。

ArrayBuffer也是一個(gè)構(gòu)造函數(shù)续语，可以分配一段可以存放數(shù)據(jù)的連續(xù)內(nèi)存區(qū)域。

const buf = new ArrayBuffer(32);

上面代碼生成了一段 32 字節(jié)的內(nèi)存區(qū)域厦画，每個(gè)字節(jié)的值默認(rèn)都是 0疮茄。可以看到根暑，ArrayBuffer構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)是所需要的內(nèi)存大型薇（單位字節(jié)）。

為了讀寫這段內(nèi)容购裙，需要為它指定視圖懂版。DataView視圖的創(chuàng)建，需要提供ArrayBuffer對(duì)象實(shí)例作為參數(shù)躏率。

const buf = new ArrayBuffer(32);
const dataView = new DataView(buf);
dataView.getUint8(0) // 0

上面代碼對(duì)一段 32 字節(jié)的內(nèi)存躯畴，建立DataView視圖民鼓，然后以不帶符號(hào)的 8 位整數(shù)格式，從頭讀取 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)蓬抄，結(jié)果得到 0丰嘉，因?yàn)樵純?nèi)存的ArrayBuffer對(duì)象，默認(rèn)所有位都是 0嚷缭。

另一種TypedArray視圖饮亏，與DataView視圖的一個(gè)區(qū)別是，它不是一個(gè)構(gòu)造函數(shù)阅爽，而是一組構(gòu)造函數(shù)路幸，代表不同的數(shù)據(jù)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

上面代碼對(duì)同一段內(nèi)存付翁，分別建立兩種視圖：32 位帶符號(hào)整數(shù)（Int32Array構(gòu)造函數(shù)）和 8 位不帶符號(hào)整數(shù)（Uint8Array構(gòu)造函數(shù)）简肴。由于兩個(gè)視圖對(duì)應(yīng)的是同一段內(nèi)存，一個(gè)視圖修改底層內(nèi)存百侧，會(huì)影響到另一個(gè)視圖砰识。

TypedArray視圖的構(gòu)造函數(shù)，除了接受ArrayBuffer實(shí)例作為參數(shù)佣渴，還可以接受普通數(shù)組作為參數(shù)辫狼，直接分配內(nèi)存生成底層的ArrayBuffer實(shí)例，并同時(shí)完成對(duì)這段內(nèi)存的賦值辛润。

const typedArray = new Uint8Array([0,1,2]);
typedArray.length // 3

typedArray[0] = 5;
typedArray // [5, 1, 2]

上面代碼使用TypedArray視圖的Uint8Array構(gòu)造函數(shù)膨处，新建一個(gè)不帶符號(hào)的 8 位整數(shù)視圖∑祷祝可以看到灵迫，Uint8Array直接使用普通數(shù)組作為參數(shù)秦叛，對(duì)底層內(nèi)存的賦值同時(shí)完成晦溪。

ArrayBuffer.prototype.byteLength

ArrayBuffer實(shí)例的byteLength屬性，返回所分配的內(nèi)存區(qū)域的字節(jié)長度挣跋。

const buffer = new ArrayBuffer(32);
buffer.byteLength
// 32

如果要分配的內(nèi)存區(qū)域很大三圆，有可能分配失敗（因?yàn)闆]有那么多的連續(xù)空余內(nèi)存）避咆，所以有必要檢查是否分配成功舟肉。

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

ArrayBuffer.prototype.slice()

ArrayBuffer實(shí)例有一個(gè)slice方法，允許將內(nèi)存區(qū)域的一部分查库，拷貝生成一個(gè)新的ArrayBuffer對(duì)象路媚。

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

上面代碼拷貝buffer對(duì)象的前 3 個(gè)字節(jié)（從 0 開始，到第 3 個(gè)字節(jié)前面結(jié)束）樊销，生成一個(gè)新的ArrayBuffer對(duì)象整慎。slice方法其實(shí)包含兩步脏款，第一步是先分配一段新內(nèi)存，第二步是將原來那個(gè)ArrayBuffer對(duì)象拷貝過去裤园。

slice方法接受兩個(gè)參數(shù)撤师，第一個(gè)參數(shù)表示拷貝開始的字節(jié)序號(hào)（含該字節(jié)），第二個(gè)參數(shù)表示拷貝截止的字節(jié)序號(hào)（不含該字節(jié)）拧揽。如果省略第二個(gè)參數(shù)剃盾，則默認(rèn)到原ArrayBuffer對(duì)象的結(jié)尾慧库。

除了slice方法高诺，ArrayBuffer對(duì)象不提供任何直接讀寫內(nèi)存的方法，只允許在其上方建立視圖箱叁，然后通過視圖讀寫饮怯。

ArrayBuffer.isView()

ArrayBuffer有一個(gè)靜態(tài)方法isView闰歪，返回一個(gè)布爾值，表示參數(shù)是否為ArrayBuffer的視圖實(shí)例蓖墅。這個(gè)方法大致相當(dāng)于判斷參數(shù)库倘，是否為TypedArray實(shí)例或DataView實(shí)例。

const buffer = new ArrayBuffer(8);
ArrayBuffer.isView(buffer) // false

const v = new Int32Array(buffer);
ArrayBuffer.isView(v) // true

TypedArray 視圖

概述

ArrayBuffer對(duì)象作為內(nèi)存區(qū)域论矾，可以存放多種類型的數(shù)據(jù)教翩。同一段內(nèi)存，不同數(shù)據(jù)有不同的解讀方式贪壳，這就叫做“視圖”（view）饱亿。ArrayBuffer有兩種視圖，一種是TypedArray視圖闰靴，另一種是DataView視圖彪笼。前者的數(shù)組成員都是同一個(gè)數(shù)據(jù)類型，后者的數(shù)組成員可以是不同的數(shù)據(jù)類型蚂且。

目前配猫，TypedArray視圖一共包括 9 種類型，每一種視圖都是一種構(gòu)造函數(shù)杏死。

Int8Array：8 位有符號(hào)整數(shù)泵肄，長度 1 個(gè)字節(jié)。
Uint8Array：8 位無符號(hào)整數(shù)淑翼，長度 1 個(gè)字節(jié)腐巢。
Uint8ClampedArray：8 位無符號(hào)整數(shù)，長度 1 個(gè)字節(jié)玄括，溢出處理不同冯丙。
Int16Array：16 位有符號(hào)整數(shù)，長度 2 個(gè)字節(jié)遭京。
Uint16Array：16 位無符號(hào)整數(shù)胃惜，長度 2 個(gè)字節(jié)风宁。
Int32Array：32 位有符號(hào)整數(shù)，長度 4 個(gè)字節(jié)蛹疯。
Uint32Array：32 位無符號(hào)整數(shù)戒财，長度 4 個(gè)字節(jié)。
Float32Array：32 位浮點(diǎn)數(shù)捺弦，長度 4 個(gè)字節(jié)饮寞。
Float64Array：64 位浮點(diǎn)數(shù)，長度 8 個(gè)字節(jié)列吼。

這 9 個(gè)構(gòu)造函數(shù)生成的數(shù)組幽崩，統(tǒng)稱為TypedArray視圖。它們很像普通數(shù)組寞钥，都有length屬性慌申，都能用方括號(hào)運(yùn)算符（[]）獲取單個(gè)元素，所有數(shù)組的方法理郑，在它們上面都能使用蹄溉。普通數(shù)組與 TypedArray 數(shù)組的差異主要在以下方面。

TypedArray 數(shù)組的所有成員您炉，都是同一種類型柒爵。
TypedArray 數(shù)組的成員是連續(xù)的，不會(huì)有空位赚爵。
TypedArray 數(shù)組成員的默認(rèn)值為 0棉胀。比如，new Array(10)返回一個(gè)普通數(shù)組冀膝，里面沒有任何成員唁奢，只是 10 個(gè)空位；new Uint8Array(10)返回一個(gè) TypedArray 數(shù)組窝剖，里面 10 個(gè)成員都是 0麻掸。
TypedArray 數(shù)組只是一層視圖，本身不儲(chǔ)存數(shù)據(jù)枯芬，它的數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存在底層的ArrayBuffer對(duì)象之中论笔，要獲取底層對(duì)象必須使用buffer屬性采郎。

構(gòu)造函數(shù)

TypedArray 數(shù)組提供 9 種構(gòu)造函數(shù)千所，用來生成相應(yīng)類型的數(shù)組實(shí)例。

構(gòu)造函數(shù)有多種用法蒜埋。

（1）TypedArray(buffer, byteOffset=0, length?)

同一個(gè)ArrayBuffer對(duì)象之上淫痰，可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型，建立多個(gè)視圖整份。

// 創(chuàng)建一個(gè)8字節(jié)的ArrayBuffer
const b = new ArrayBuffer(8);

// 創(chuàng)建一個(gè)指向b的Int32視圖待错，開始于字節(jié)0籽孙，直到緩沖區(qū)的末尾
const v1 = new Int32Array(b);

// 創(chuàng)建一個(gè)指向b的Uint8視圖，開始于字節(jié)2火俄，直到緩沖區(qū)的末尾
const v2 = new Uint8Array(b, 2);

// 創(chuàng)建一個(gè)指向b的Int16視圖犯建，開始于字節(jié)2，長度為2
const v3 = new Int16Array(b, 2, 2);

上面代碼在一段長度為 8 個(gè)字節(jié)的內(nèi)存（b）之上瓜客，生成了三個(gè)視圖：v1适瓦、v2和v3。

視圖的構(gòu)造函數(shù)可以接受三個(gè)參數(shù)：

第一個(gè)參數(shù)（必需）：視圖對(duì)應(yīng)的底層ArrayBuffer對(duì)象谱仪。
第二個(gè)參數(shù)（可選）：視圖開始的字節(jié)序號(hào)玻熙，默認(rèn)從 0 開始。
第三個(gè)參數(shù)（可選）：視圖包含的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)疯攒，默認(rèn)直到本段內(nèi)存區(qū)域結(jié)束嗦随。

因此，v1敬尺、v2和v3是重疊的：v1[0]是一個(gè) 32 位整數(shù)枚尼，指向字節(jié) 0 ～字節(jié) 3；v2[0]是一個(gè) 8 位無符號(hào)整數(shù)砂吞，指向字節(jié) 2姑原；v3[0]是一個(gè) 16 位整數(shù)，指向字節(jié) 2 ～字節(jié) 3呜舒。只要任何一個(gè)視圖對(duì)內(nèi)存有所修改锭汛，就會(huì)在另外兩個(gè)視圖上反應(yīng)出來。

注意袭蝗，byteOffset必須與所要建立的數(shù)據(jù)類型一致唤殴，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。

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

上面代碼中到腥，新生成一個(gè) 8 個(gè)字節(jié)的ArrayBuffer對(duì)象朵逝，然后在這個(gè)對(duì)象的第一個(gè)字節(jié)，建立帶符號(hào)的 16 位整數(shù)視圖乡范，結(jié)果報(bào)錯(cuò)配名。因?yàn)椋瑤Х?hào)的 16 位整數(shù)需要兩個(gè)字節(jié)晋辆，所以byteOffset參數(shù)必須能夠被 2 整除渠脉。

如果想從任意字節(jié)開始解讀ArrayBuffer對(duì)象，必須使用DataView視圖瓶佳，因?yàn)?code>TypedArray視圖只提供 9 種固定的解讀格式芋膘。

（2）TypedArray(length)

視圖還可以不通過ArrayBuffer對(duì)象，直接分配內(nèi)存而生成。

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

上面代碼生成一個(gè) 8 個(gè)成員的Float64Array數(shù)組（共 64 字節(jié)）为朋，然后依次對(duì)每個(gè)成員賦值臂拓。這時(shí)，視圖構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)就是成員的個(gè)數(shù)习寸〗憾瑁可以看到，視圖數(shù)組的賦值操作與普通數(shù)組的操作毫無兩樣霞溪。

（3）TypedArray(typedArray)

TypedArray 數(shù)組的構(gòu)造函數(shù)童番，可以接受另一個(gè)TypedArray實(shí)例作為參數(shù)。

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

上面代碼中威鹿，Int8Array構(gòu)造函數(shù)接受一個(gè)Uint8Array實(shí)例作為參數(shù)剃斧。

注意，此時(shí)生成的新數(shù)組忽你，只是復(fù)制了參數(shù)數(shù)組的值幼东，對(duì)應(yīng)的底層內(nèi)存是不一樣的。新數(shù)組會(huì)開辟一段新的內(nèi)存儲(chǔ)存數(shù)據(jù)科雳，不會(huì)在原數(shù)組的內(nèi)存之上建立視圖根蟹。

const x = new Int8Array([1, 1]);
const y = new Int8Array(x);
x[0] // 1
y[0] // 1

x[0] = 2;
y[0] // 1

上面代碼中，數(shù)組y是以數(shù)組x為模板而生成的糟秘，當(dāng)x變動(dòng)的時(shí)候简逮，y并沒有變動(dòng)。

如果想基于同一段內(nèi)存尿赚，構(gòu)造不同的視圖散庶，可以采用下面的寫法。

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)

構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)也可以是一個(gè)普通數(shù)組凌净，然后直接生成TypedArray實(shí)例悲龟。

const typedArray = new Uint8Array([1, 2, 3, 4]);

注意，這時(shí)TypedArray視圖會(huì)重新開辟內(nèi)存冰寻，不會(huì)在原數(shù)組的內(nèi)存上建立視圖须教。

上面代碼從一個(gè)普通的數(shù)組，生成一個(gè) 8 位無符號(hào)整數(shù)的TypedArray實(shí)例斩芭。

TypedArray 數(shù)組也可以轉(zhuǎn)換回普通數(shù)組轻腺。

const normalArray = [...typedArray];
// or
const normalArray = Array.from(typedArray);
// or
const normalArray = Array.prototype.slice.call(typedArray);

數(shù)組方法

普通數(shù)組的操作方法和屬性，對(duì) TypedArray 數(shù)組完全適用划乖。

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()

上面所有方法的用法贬养，請(qǐng)參閱數(shù)組方法的介紹，這里不再重復(fù)了迁筛。

注意煤蚌，TypedArray 數(shù)組沒有concat方法。如果想要合并多個(gè) TypedArray 數(shù)組细卧，可以用下面這個(gè)函數(shù)尉桩。

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;
}

concatenate(Uint8Array, Uint8Array.of(1, 2), Uint8Array.of(3, 4))
// Uint8Array [1, 2, 3, 4]

另外，TypedArray 數(shù)組與普通數(shù)組一樣贪庙，部署了 Iterator 接口蜘犁，所以可以被遍歷。

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

字節(jié)序

字節(jié)序指的是數(shù)值在內(nèi)存中的表示方式止邮。

const buffer = new ArrayBuffer(16);
const int32View = new Int32Array(buffer);

for (let i = 0; i < int32View.length; i++) {
  int32View[i] = i * 2;
}

上面代碼生成一個(gè) 16 字節(jié)的ArrayBuffer對(duì)象这橙，然后在它的基礎(chǔ)上，建立了一個(gè) 32 位整數(shù)的視圖导披。由于每個(gè) 32 位整數(shù)占據(jù) 4 個(gè)字節(jié)屈扎，所以一共可以寫入 4 個(gè)整數(shù)，依次為 0撩匕，2鹰晨，4，6止毕。

如果在這段數(shù)據(jù)上接著建立一個(gè) 16 位整數(shù)的視圖模蜡，則可以讀出完全不一樣的結(jié)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

由于每個(gè) 16 位整數(shù)占據(jù) 2 個(gè)字節(jié)扁凛，所以整個(gè)ArrayBuffer對(duì)象現(xiàn)在分成 8 段忍疾。然后，由于 x86 體系的計(jì)算機(jī)都采用小端字節(jié)序（little endian）谨朝，相對(duì)重要的字節(jié)排在后面的內(nèi)存地址卤妒，相對(duì)不重要字節(jié)排在前面的內(nèi)存地址，所以就得到了上面的結(jié)果字币。

比如荚孵，一個(gè)占據(jù)四個(gè)字節(jié)的 16 進(jìn)制數(shù)0x12345678，決定其大小的最重要的字節(jié)是“12”纬朝，最不重要的是“78”收叶。小端字節(jié)序?qū)⒆畈恢匾淖止?jié)排在前面，儲(chǔ)存順序就是78563412共苛；大端字節(jié)序則完全相反判没，將最重要的字節(jié)排在前面，儲(chǔ)存順序就是12345678隅茎。目前澄峰，所有個(gè)人電腦幾乎都是小端字節(jié)序，所以 TypedArray 數(shù)組內(nèi)部也采用小端字節(jié)序讀寫數(shù)據(jù)辟犀，或者更準(zhǔn)確的說俏竞，按照本機(jī)操作系統(tǒng)設(shè)定的字節(jié)序讀寫數(shù)據(jù)。

這并不意味大端字節(jié)序不重要，事實(shí)上魂毁，很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和特定的操作系統(tǒng)采用的是大端字節(jié)序玻佩。這就帶來一個(gè)嚴(yán)重的問題：如果一段數(shù)據(jù)是大端字節(jié)序，TypedArray 數(shù)組將無法正確解析席楚，因?yàn)樗荒芴幚硇《俗止?jié)序咬崔！為了解決這個(gè)問題，JavaScript 引入DataView對(duì)象烦秩，可以設(shè)定字節(jié)序垮斯，下文會(huì)詳細(xì)介紹。

下面是另一個(gè)例子只祠。

// 假定某段buffer包含如下字節(jié) [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);

// 計(jì)算機(jī)采用小端字節(jié)序
// 所以頭兩個(gè)字節(jié)等于258
if (uInt16View[0] === 258) {
  console.log('OK'); // "OK"
}

// 賦值運(yùn)算
uInt16View[0] = 255;    // 字節(jié)變?yōu)閇0xFF, 0x00, 0x03, 0x07]
uInt16View[0] = 0xff05; // 字節(jié)變?yōu)閇0x05, 0xFF, 0x03, 0x07]
uInt16View[1] = 0x0210; // 字節(jié)變?yōu)閇0x05, 0xFF, 0x10, 0x02]

下面的函數(shù)可以用來判斷兜蠕，當(dāng)前視圖是小端字節(jié)序，還是大端字節(jié)序抛寝。

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');
  }
}

總之牺氨，與普通數(shù)組相比，TypedArray 數(shù)組的最大優(yōu)點(diǎn)就是可以直接操作內(nèi)存墩剖，不需要數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換猴凹，所以速度快得多。

BYTES_PER_ELEMENT 屬性

每一種視圖的構(gòu)造函數(shù)岭皂，都有一個(gè)BYTES_PER_ELEMENT屬性郊霎，表示這種數(shù)據(jù)類型占據(jù)的字節(jié)數(shù)。

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

這個(gè)屬性在TypedArray實(shí)例上也能獲取爷绘，即有TypedArray.prototype.BYTES_PER_ELEMENT书劝。

ArrayBuffer 與字符串的互相轉(zhuǎn)換

ArrayBuffer 和字符串的相互轉(zhuǎn)換，使用原生 TextEncoder 和 TextDecoder 方法土至。為了便于說明用法购对，下面的代碼都按照 TypeScript 的用法，給出了類型簽名陶因。

/**
 * Convert ArrayBuffer/TypedArray to String via TextDecoder
 *
 * @see https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/TextDecoder
 */
function ab2str(
  input: ArrayBuffer | Uint8Array | Int8Array | Uint16Array | Int16Array | Uint32Array | Int32Array,
  outputEncoding: string = 'utf8',
): string {
  const decoder = new TextDecoder(outputEncoding)
  return decoder.decode(input)
}

/**
 * Convert String to ArrayBuffer via TextEncoder
 *
 * @see https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/TextEncoder
 */
function str2ab(input: string): ArrayBuffer {
  const view = str2Uint8Array(input)
  return view.buffer
}

/** Convert String to Uint8Array */
function str2Uint8Array(input: string): Uint8Array {
  const encoder = new TextEncoder()
  const view = encoder.encode(input)
  return view
}

上面代碼中骡苞，ab2str()的第二個(gè)參數(shù)outputEncoding給出了輸出編碼的編碼，一般保持默認(rèn)值（utf-8）楷扬，其他可選值參見官方文檔或 Node.js 文檔解幽。

溢出

不同的視圖類型，所能容納的數(shù)值范圍是確定的烘苹。超出這個(gè)范圍躲株，就會(huì)出現(xiàn)溢出。比如镣衡，8 位視圖只能容納一個(gè) 8 位的二進(jìn)制值霜定，如果放入一個(gè) 9 位的值档悠，就會(huì)溢出。

TypedArray 數(shù)組的溢出處理規(guī)則望浩，簡(jiǎn)單來說辖所，就是拋棄溢出的位，然后按照視圖類型進(jìn)行解釋曾雕。

const uint8 = new Uint8Array(1);

uint8[0] = 256;
uint8[0] // 0

uint8[0] = -1;
uint8[0] // 255

上面代碼中奴烙，uint8是一個(gè) 8 位視圖助被，而 256 的二進(jìn)制形式是一個(gè) 9 位的值100000000剖张，這時(shí)就會(huì)發(fā)生溢出。根據(jù)規(guī)則揩环，只會(huì)保留后 8 位搔弄，即00000000。uint8視圖的解釋規(guī)則是無符號(hào)的 8 位整數(shù)丰滑，所以00000000就是0顾犹。

負(fù)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用“2 的補(bǔ)碼”表示，也就是說褒墨，將對(duì)應(yīng)的正數(shù)值進(jìn)行否運(yùn)算炫刷，然后加1。比如郁妈，-1對(duì)應(yīng)的正值是1浑玛，進(jìn)行否運(yùn)算以后，得到11111110噩咪，再加上1就是補(bǔ)碼形式11111111顾彰。uint8按照無符號(hào)的 8 位整數(shù)解釋11111111，返回結(jié)果就是255胃碾。

一個(gè)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換規(guī)則涨享，可以這樣表示。

正向溢出（overflow）：當(dāng)輸入值大于當(dāng)前數(shù)據(jù)類型的最大值仆百，結(jié)果等于當(dāng)前數(shù)據(jù)類型的最小值加上余值厕隧，再減去 1。
負(fù)向溢出（underflow）：當(dāng)輸入值小于當(dāng)前數(shù)據(jù)類型的最小值俄周，結(jié)果等于當(dāng)前數(shù)據(jù)類型的最大值減去余值的絕對(duì)值栏账，再加上 1。

上面的“余值”就是模運(yùn)算的結(jié)果栈源，即 JavaScript 里面的%運(yùn)算符的結(jié)果挡爵。

12 % 4 // 0
12 % 5 // 2

上面代碼中，12 除以 4 是沒有余值的甚垦，而除以 5 會(huì)得到余值 2茶鹃。

請(qǐng)看下面的例子涣雕。

const int8 = new Int8Array(1);

int8[0] = 128;
int8[0] // -128

int8[0] = -129;
int8[0] // 127

上面例子中，int8是一個(gè)帶符號(hào)的 8 位整數(shù)視圖闭翩，它的最大值是 127挣郭，最小值是-128。輸入值為128時(shí)疗韵，相當(dāng)于正向溢出1兑障，根據(jù)“最小值加上余值（128 除以 127 的余值是 1），再減去 1”的規(guī)則蕉汪，就會(huì)返回-128流译；輸入值為-129時(shí)，相當(dāng)于負(fù)向溢出1者疤，根據(jù)“最大值減去余值的絕對(duì)值（-129 除以-128 的余值的絕對(duì)值是 1）福澡，再加上 1”的規(guī)則，就會(huì)返回127驹马。

Uint8ClampedArray視圖的溢出規(guī)則革砸，與上面的規(guī)則不同。它規(guī)定糯累，凡是發(fā)生正向溢出算利，該值一律等于當(dāng)前數(shù)據(jù)類型的最大值，即 255泳姐；如果發(fā)生負(fù)向溢出效拭，該值一律等于當(dāng)前數(shù)據(jù)類型的最小值，即 0仗岸。

const uint8c = new Uint8ClampedArray(1);

uint8c[0] = 256;
uint8c[0] // 255

uint8c[0] = -1;
uint8c[0] // 0

上面例子中允耿，uint8C是一個(gè)Uint8ClampedArray視圖，正向溢出時(shí)都返回 255扒怖，負(fù)向溢出都返回 0较锡。

TypedArray.prototype.buffer

TypedArray實(shí)例的buffer屬性，返回整段內(nèi)存區(qū)域?qū)?yīng)的ArrayBuffer對(duì)象盗痒。該屬性為只讀屬性蚂蕴。

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

上面代碼的a視圖對(duì)象和b視圖對(duì)象，對(duì)應(yīng)同一個(gè)ArrayBuffer對(duì)象俯邓，即同一段內(nèi)存骡楼。

TypedArray.prototype.byteLength，TypedArray.prototype.byteOffset

byteLength屬性返回 TypedArray 數(shù)組占據(jù)的內(nèi)存長度稽鞭，單位為字節(jié)鸟整。byteOffset屬性返回 TypedArray 數(shù)組從底層ArrayBuffer對(duì)象的哪個(gè)字節(jié)開始。這兩個(gè)屬性都是只讀屬性朦蕴。

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屬性表示 TypedArray 數(shù)組含有多少個(gè)成員篮条。注意將 length 屬性和 byteLength 屬性區(qū)分弟头，前者是成員長度，后者是字節(jié)長度涉茧。

const a = new Int16Array(8);

a.length // 8
a.byteLength // 16

TypedArray.prototype.set()

TypedArray 數(shù)組的set方法用于復(fù)制數(shù)組（普通數(shù)組或 TypedArray 數(shù)組）赴恨，也就是將一段內(nèi)容完全復(fù)制到另一段內(nèi)存。

const a = new Uint8Array(8);
const b = new Uint8Array(8);

b.set(a);

上面代碼復(fù)制a數(shù)組的內(nèi)容到b數(shù)組伴栓，它是整段內(nèi)存的復(fù)制伦连，比一個(gè)個(gè)拷貝成員的那種復(fù)制快得多。

set方法還可以接受第二個(gè)參數(shù)钳垮，表示從b對(duì)象的哪一個(gè)成員開始復(fù)制a對(duì)象惑淳。

const a = new Uint16Array(8);
const b = new Uint16Array(10);

b.set(a, 2)

上面代碼的b數(shù)組比a數(shù)組多兩個(gè)成員，所以從b[2]開始復(fù)制扔枫。

TypedArray.prototype.subarray()

subarray方法是對(duì)于 TypedArray 數(shù)組的一部分汛聚，再建立一個(gè)新的視圖锹安。

const a = new Uint16Array(8);
const b = a.subarray(2,3);

a.byteLength // 16
b.byteLength // 2

subarray方法的第一個(gè)參數(shù)是起始的成員序號(hào)短荐，第二個(gè)參數(shù)是結(jié)束的成員序號(hào)（不含該成員），如果省略則包含剩余的全部成員叹哭。所以忍宋，上面代碼的a.subarray(2,3)，意味著 b 只包含a[2]一個(gè)成員风罩，字節(jié)長度為 2糠排。

TypedArray.prototype.slice()

TypeArray 實(shí)例的slice方法，可以返回一個(gè)指定位置的新的TypedArray實(shí)例超升。

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

上面代碼中入宦，ui8是 8 位無符號(hào)整數(shù)數(shù)組視圖的一個(gè)實(shí)例。它的slice方法可以從當(dāng)前視圖之中室琢，返回一個(gè)新的視圖實(shí)例乾闰。

slice方法的參數(shù)，表示原數(shù)組的具體位置盈滴，開始生成新數(shù)組涯肩。負(fù)值表示逆向的位置，即-1 為倒數(shù)第一個(gè)位置巢钓，-2 表示倒數(shù)第二個(gè)位置病苗，以此類推。

TypedArray.of()

TypedArray 數(shù)組的所有構(gòu)造函數(shù)症汹，都有一個(gè)靜態(tài)方法of硫朦，用于將參數(shù)轉(zhuǎn)為一個(gè)TypedArray實(shí)例。

Float32Array.of(0.151, -8, 3.7)
// Float32Array [ 0.151, -8, 3.7 ]

下面三種方法都會(huì)生成同樣一個(gè) TypedArray 數(shù)組背镇。

// 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()

靜態(tài)方法from接受一個(gè)可遍歷的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（比如數(shù)組）作為參數(shù)咬展，返回一個(gè)基于這個(gè)結(jié)構(gòu)的TypedArray實(shí)例花履。

Uint16Array.from([0, 1, 2])
// Uint16Array [ 0, 1, 2 ]

這個(gè)方法還可以將一種TypedArray實(shí)例，轉(zhuǎn)為另一種挚赊。

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

from方法還可以接受一個(gè)函數(shù)诡壁，作為第二個(gè)參數(shù)，用來對(duì)每個(gè)元素進(jìn)行遍歷荠割，功能類似map方法妹卿。

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方法沒有發(fā)生溢出蔑鹦，這說明遍歷不是針對(duì)原來的 8 位整數(shù)數(shù)組夺克。也就是說，from會(huì)將第一個(gè)參數(shù)指定的 TypedArray 數(shù)組嚎朽，拷貝到另一段內(nèi)存之中铺纽，處理之后再將結(jié)果轉(zhuǎn)成指定的數(shù)組格式。

復(fù)合視圖

由于視圖的構(gòu)造函數(shù)可以指定起始位置和長度哟忍，所以在同一段內(nèi)存之中狡门，可以依次存放不同類型的數(shù)據(jù)，這叫做“復(fù)合視圖”锅很。

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);

上面代碼將一個(gè) 24 字節(jié)長度的ArrayBuffer對(duì)象其馏，分成三個(gè)部分：

字節(jié) 0 到字節(jié) 3：1 個(gè) 32 位無符號(hào)整數(shù)
字節(jié) 4 到字節(jié) 19：16 個(gè) 8 位整數(shù)
字節(jié) 20 到字節(jié) 23：1 個(gè) 32 位浮點(diǎn)數(shù)

這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以用如下的 C 語言描述：

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

DataView 視圖

如果一段數(shù)據(jù)包括多種類型（比如服務(wù)器傳來的 HTTP 數(shù)據(jù)），這時(shí)除了建立ArrayBuffer對(duì)象的復(fù)合視圖以外爆安，還可以通過DataView視圖進(jìn)行操作叛复。

DataView視圖提供更多操作選項(xiàng)，而且支持設(shè)定字節(jié)序扔仓。本來褐奥，在設(shè)計(jì)目的上，ArrayBuffer對(duì)象的各種TypedArray視圖翘簇，是用來向網(wǎng)卡撬码、聲卡之類的本機(jī)設(shè)備傳送數(shù)據(jù)，所以使用本機(jī)的字節(jié)序就可以了缘揪；而DataView視圖的設(shè)計(jì)目的耍群，是用來處理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳來的數(shù)據(jù)蛇更，所以大端字節(jié)序或小端字節(jié)序是可以自行設(shè)定的缎岗。

DataView視圖本身也是構(gòu)造函數(shù)击奶，接受一個(gè)ArrayBuffer對(duì)象作為參數(shù)铭乾，生成視圖锡宋。

new DataView(ArrayBuffer buffer [, 字節(jié)起始位置 [, 長度]]);

下面是一個(gè)例子敷鸦。

const buffer = new ArrayBuffer(24);
const dv = new DataView(buffer);

DataView實(shí)例有以下屬性玛界，含義與TypedArray實(shí)例的同名方法相同照皆。

DataView.prototype.buffer：返回對(duì)應(yīng)的 ArrayBuffer 對(duì)象
DataView.prototype.byteLength：返回占據(jù)的內(nèi)存字節(jié)長度
DataView.prototype.byteOffset：返回當(dāng)前視圖從對(duì)應(yīng)的 ArrayBuffer 對(duì)象的哪個(gè)字節(jié)開始

DataView實(shí)例提供 8 個(gè)方法讀取內(nèi)存急鳄。

getInt8：讀取 1 個(gè)字節(jié)谤民，返回一個(gè) 8 位整數(shù)堰酿。
getUint8：讀取 1 個(gè)字節(jié)，返回一個(gè)無符號(hào)的 8 位整數(shù)张足。
getInt16：讀取 2 個(gè)字節(jié)触创，返回一個(gè) 16 位整數(shù)。
getUint16：讀取 2 個(gè)字節(jié)为牍，返回一個(gè)無符號(hào)的 16 位整數(shù)哼绑。
getInt32：讀取 4 個(gè)字節(jié)，返回一個(gè) 32 位整數(shù)碉咆。
getUint32：讀取 4 個(gè)字節(jié)抖韩，返回一個(gè)無符號(hào)的 32 位整數(shù)。
getFloat32：讀取 4 個(gè)字節(jié)疫铜，返回一個(gè) 32 位浮點(diǎn)數(shù)茂浮。
getFloat64：讀取 8 個(gè)字節(jié)，返回一個(gè) 64 位浮點(diǎn)數(shù)壳咕。

這一系列get方法的參數(shù)都是一個(gè)字節(jié)序號(hào)（不能是負(fù)數(shù)席揽，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)），表示從哪個(gè)字節(jié)開始讀取囱井。

const buffer = new ArrayBuffer(24);
const dv = new DataView(buffer);

// 從第1個(gè)字節(jié)讀取一個(gè)8位無符號(hào)整數(shù)
const v1 = dv.getUint8(0);

// 從第2個(gè)字節(jié)讀取一個(gè)16位無符號(hào)整數(shù)
const v2 = dv.getUint16(1);

// 從第4個(gè)字節(jié)讀取一個(gè)16位無符號(hào)整數(shù)
const v3 = dv.getUint16(3);

上面代碼讀取了ArrayBuffer對(duì)象的前 5 個(gè)字節(jié)驹尼，其中有一個(gè) 8 位整數(shù)和兩個(gè)十六位整數(shù)趣避。

如果一次讀取兩個(gè)或兩個(gè)以上字節(jié)庞呕，就必須明確數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式，到底是小端字節(jié)序還是大端字節(jié)序程帕。默認(rèn)情況下住练，DataView的get方法使用大端字節(jié)序解讀數(shù)據(jù)，如果需要使用小端字節(jié)序解讀愁拭，必須在get方法的第二個(gè)參數(shù)指定true讲逛。

// 小端字節(jié)序
const v1 = dv.getUint16(1, true);

// 大端字節(jié)序
const v2 = dv.getUint16(3, false);

// 大端字節(jié)序
const v3 = dv.getUint16(3);

DataView 視圖提供 8 個(gè)方法寫入內(nèi)存。

setInt8：寫入 1 個(gè)字節(jié)的 8 位整數(shù)岭埠。
setUint8：寫入 1 個(gè)字節(jié)的 8 位無符號(hào)整數(shù)盏混。
setInt16：寫入 2 個(gè)字節(jié)的 16 位整數(shù)。
setUint16：寫入 2 個(gè)字節(jié)的 16 位無符號(hào)整數(shù)惜论。
setInt32：寫入 4 個(gè)字節(jié)的 32 位整數(shù)许赃。
setUint32：寫入 4 個(gè)字節(jié)的 32 位無符號(hào)整數(shù)。
setFloat32：寫入 4 個(gè)字節(jié)的 32 位浮點(diǎn)數(shù)馆类。
setFloat64：寫入 8 個(gè)字節(jié)的 64 位浮點(diǎn)數(shù)混聊。

這一系列set方法，接受兩個(gè)參數(shù)乾巧，第一個(gè)參數(shù)是字節(jié)序號(hào)句喜，表示從哪個(gè)字節(jié)開始寫入预愤，第二個(gè)參數(shù)為寫入的數(shù)據(jù)。對(duì)于那些寫入兩個(gè)或兩個(gè)以上字節(jié)的方法咳胃，需要指定第三個(gè)參數(shù)植康，false或者undefined表示使用大端字節(jié)序?qū)懭耄?code>true表示使用小端字節(jié)序?qū)懭搿?/p>

// 在第1個(gè)字節(jié)，以大端字節(jié)序?qū)懭胫禐?5的32位整數(shù)
dv.setInt32(0, 25, false);

// 在第5個(gè)字節(jié)展懈，以大端字節(jié)序?qū)懭胫禐?5的32位整數(shù)
dv.setInt32(4, 25);

// 在第9個(gè)字節(jié)向图，以小端字節(jié)序?qū)懭胫禐?.5的32位浮點(diǎn)數(shù)
dv.setFloat32(8, 2.5, true);

如果不確定正在使用的計(jì)算機(jī)的字節(jié)序，可以采用下面的判斷方式标沪。

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榄攀，就是小端字節(jié)序；如果返回false金句，就是大端字節(jié)序檩赢。

二進(jìn)制數(shù)組的應(yīng)用

大量的 Web API 用到了ArrayBuffer對(duì)象和它的視圖對(duì)象。

AJAX

傳統(tǒng)上违寞，服務(wù)器通過 AJAX 操作只能返回文本數(shù)據(jù)贞瞒，即responseType屬性默認(rèn)為text。XMLHttpRequest第二版XHR2允許服務(wù)器返回二進(jìn)制數(shù)據(jù)趁曼，這時(shí)分成兩種情況军浆。如果明確知道返回的二進(jìn)制數(shù)據(jù)類型，可以把返回類型（responseType）設(shè)為arraybuffer挡闰；如果不知道乒融，就設(shè)為blob。

let xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open('GET', someUrl);
xhr.responseType = 'arraybuffer';

xhr.onload = function () {
  let arrayBuffer = xhr.response;
  // ···
};

xhr.send();

如果知道傳回來的是 32 位整數(shù)摄悯，可以像下面這樣處理赞季。

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

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

Canvas

網(wǎng)頁Canvas元素輸出的二進(jìn)制像素?cái)?shù)據(jù)，就是 TypedArray 數(shù)組奢驯。

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

const imageData = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);
const uint8ClampedArray = imageData.data;

需要注意的是申钩，上面代碼的uint8ClampedArray雖然是一個(gè) TypedArray 數(shù)組，但是它的視圖類型是一種針對(duì)Canvas元素的專有類型Uint8ClampedArray瘪阁。這個(gè)視圖類型的特點(diǎn)撒遣，就是專門針對(duì)顏色，把每個(gè)字節(jié)解讀為無符號(hào)的 8 位整數(shù)管跺，即只能取值 0 ～ 255义黎，而且發(fā)生運(yùn)算的時(shí)候自動(dòng)過濾高位溢出。這為圖像處理帶來了巨大的方便伙菜。

舉例來說轩缤，如果把像素的顏色值設(shè)為Uint8Array類型，那么乘以一個(gè) gamma 值的時(shí)候，就必須這樣計(jì)算：

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

因?yàn)?code>Uint8Array類型對(duì)于大于 255 的運(yùn)算結(jié)果（比如0xFF+1）火的，會(huì)自動(dòng)變?yōu)?code>0x00壶愤，所以圖像處理必須要像上面這樣算。這樣做很麻煩馏鹤，而且影響性能征椒。如果將顏色值設(shè)為Uint8ClampedArray類型，計(jì)算就簡(jiǎn)化許多湃累。

pixels[i] *= gamma;

Uint8ClampedArray類型確保將小于 0 的值設(shè)為 0勃救，將大于 255 的值設(shè)為 255。注意治力，IE 10 不支持該類型蒙秒。

WebSocket

WebSocket可以通過ArrayBuffer，發(fā)送或接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)宵统。

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

// Wait until socket is open
socket.addEventListener('open', function (event) {
  // Send binary data
  const typedArray = new Uint8Array(4);
  socket.send(typedArray.buffer);
});

// Receive binary data
socket.addEventListener('message', function (event) {
  const arrayBuffer = event.data;
  // ···
});

Fetch API

Fetch API 取回的數(shù)據(jù)晕讲，就是ArrayBuffer對(duì)象。

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

File API

如果知道一個(gè)文件的二進(jìn)制數(shù)據(jù)類型马澈，也可以將這個(gè)文件讀取為ArrayBuffer對(duì)象瓢省。

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

下面以處理 bmp 文件為例。假定file變量是一個(gè)指向 bmp 文件的文件對(duì)象痊班，首先讀取文件勤婚。

const reader = new FileReader();
reader.addEventListener("load", processimage, false);
reader.readAsArrayBuffer(file);

然后，定義處理圖像的回調(diào)函數(shù)：先在二進(jìn)制數(shù)據(jù)之上建立一個(gè)DataView視圖涤伐，再建立一個(gè)bitmap對(duì)象馒胆，用于存放處理后的數(shù)據(jù)，最后將圖像展示在Canvas元素之中废亭。

function processimage(e) {
  const buffer = e.target.result;
  const datav = new DataView(buffer);
  const bitmap = {};
  // 具體的處理步驟
}

具體處理圖像數(shù)據(jù)時(shí)国章，先處理 bmp 的文件頭。具體每個(gè)文件頭的格式和定義豆村，請(qǐng)參閱有關(guān)資料。

bitmap.fileheader = {};
bitmap.fileheader.bfType = datav.getUint16(0, true);
bitmap.fileheader.bfSize = datav.getUint32(2, true);
bitmap.fileheader.bfReserved1 = datav.getUint16(6, true);
bitmap.fileheader.bfReserved2 = datav.getUint16(8, true);
bitmap.fileheader.bfOffBits = datav.getUint32(10, true);

接著處理圖像元信息部分骂删。

bitmap.infoheader = {};
bitmap.infoheader.biSize = datav.getUint32(14, true);
bitmap.infoheader.biWidth = datav.getUint32(18, true);
bitmap.infoheader.biHeight = datav.getUint32(22, true);
bitmap.infoheader.biPlanes = datav.getUint16(26, true);
bitmap.infoheader.biBitCount = datav.getUint16(28, true);
bitmap.infoheader.biCompression = datav.getUint32(30, true);
bitmap.infoheader.biSizeImage = datav.getUint32(34, true);
bitmap.infoheader.biXPelsPerMeter = datav.getUint32(38, true);
bitmap.infoheader.biYPelsPerMeter = datav.getUint32(42, true);
bitmap.infoheader.biClrUsed = datav.getUint32(46, true);
bitmap.infoheader.biClrImportant = datav.getUint32(50, true);

最后處理圖像本身的像素信息掌动。

const start = bitmap.fileheader.bfOffBits;
bitmap.pixels = new Uint8Array(buffer, start);

至此，圖像文件的數(shù)據(jù)全部處理完成宁玫。下一步粗恢，可以根據(jù)需要，進(jìn)行圖像變形欧瘪，或者轉(zhuǎn)換格式眷射，或者展示在Canvas網(wǎng)頁元素之中。

SharedArrayBuffer

JavaScript 是單線程的，Web worker 引入了多線程：主線程用來與用戶互動(dòng)妖碉，Worker 線程用來承擔(dān)計(jì)算任務(wù)涌庭。每個(gè)線程的數(shù)據(jù)都是隔離的，通過postMessage()通信欧宜。下面是一個(gè)例子坐榆。

// 主線程
const w = new Worker('myworker.js');

上面代碼中，主線程新建了一個(gè) Worker 線程冗茸。該線程與主線程之間會(huì)有一個(gè)通信渠道席镀，主線程通過w.postMessage向 Worker 線程發(fā)消息，同時(shí)通過message事件監(jiān)聽 Worker 線程的回應(yīng)夏漱。

// 主線程
w.postMessage('hi');
w.onmessage = function (ev) {
  console.log(ev.data);
}

上面代碼中豪诲，主線程先發(fā)一個(gè)消息hi，然后在監(jiān)聽到 Worker 線程的回應(yīng)后挂绰，就將其打印出來跛溉。

Worker 線程也是通過監(jiān)聽message事件，來獲取主線程發(fā)來的消息扮授，并作出反應(yīng)芳室。

// Worker 線程
onmessage = function (ev) {
  console.log(ev.data);
  postMessage('ho');
}

線程之間的數(shù)據(jù)交換可以是各種格式，不僅僅是字符串刹勃，也可以是二進(jìn)制數(shù)據(jù)堪侯。這種交換采用的是復(fù)制機(jī)制，即一個(gè)進(jìn)程將需要分享的數(shù)據(jù)復(fù)制一份荔仁，通過postMessage方法交給另一個(gè)進(jìn)程伍宦。如果數(shù)據(jù)量比較大，這種通信的效率顯然比較低乏梁。很容易想到次洼，這時(shí)可以留出一塊內(nèi)存區(qū)域，由主線程與 Worker 線程共享遇骑，兩方都可以讀寫卖毁，那么就會(huì)大大提高效率，協(xié)作起來也會(huì)比較簡(jiǎn)單（不像postMessage那么麻煩）落萎。

ES2017 引入SharedArrayBuffer亥啦，允許 Worker 線程與主線程共享同一塊內(nèi)存。SharedArrayBuffer的 API 與ArrayBuffer一模一樣练链，唯一的區(qū)別是后者無法共享數(shù)據(jù)翔脱。

// 主線程

// 新建 1KB 共享內(nèi)存
const sharedBuffer = new SharedArrayBuffer(1024);

// 主線程將共享內(nèi)存的地址發(fā)送出去
w.postMessage(sharedBuffer);

// 在共享內(nèi)存上建立視圖，供寫入數(shù)據(jù)
const sharedArray = new Int32Array(sharedBuffer);

上面代碼中媒鼓，postMessage方法的參數(shù)是SharedArrayBuffer對(duì)象届吁。

Worker 線程從事件的data屬性上面取到數(shù)據(jù)错妖。

// Worker 線程
onmessage = function (ev) {
  // 主線程共享的數(shù)據(jù)，就是 1KB 的共享內(nèi)存
  const sharedBuffer = ev.data;

  // 在共享內(nèi)存上建立視圖疚沐，方便讀寫
  const sharedArray = new Int32Array(sharedBuffer);

  // ...
};

共享內(nèi)存也可以在 Worker 線程創(chuàng)建暂氯，發(fā)給主線程。

SharedArrayBuffer與ArrayBuffer一樣濒旦，本身是無法讀寫的株旷，必須在上面建立視圖，然后通過視圖讀寫尔邓。

// 分配 10 萬個(gè) 32 位整數(shù)占據(jù)的內(nèi)存空間
const sab = new SharedArrayBuffer(Int32Array.BYTES_PER_ELEMENT * 100000);

// 建立 32 位整數(shù)視圖
const ia = new Int32Array(sab);  // ia.length == 100000

// 新建一個(gè)質(zhì)數(shù)生成器
const primes = new PrimeGenerator();

// 將 10 萬個(gè)質(zhì)數(shù)晾剖，寫入這段內(nèi)存空間
for ( let i=0 ; i < ia.length ; i++ )
  ia[i] = primes.next();

// 向 Worker 線程發(fā)送這段共享內(nèi)存
w.postMessage(ia);

Worker 線程收到數(shù)據(jù)后的處理如下。

// Worker 線程
let ia;
onmessage = function (ev) {
  ia = ev.data;
  console.log(ia.length); // 100000
  console.log(ia[37]); // 輸出 163梯嗽，因?yàn)檫@是第38個(gè)質(zhì)數(shù)
};

Atomics 對(duì)象

多線程共享內(nèi)存齿尽，最大的問題就是如何防止兩個(gè)線程同時(shí)修改某個(gè)地址，或者說灯节，當(dāng)一個(gè)線程修改共享內(nèi)存以后循头，必須有一個(gè)機(jī)制讓其他線程同步。SharedArrayBuffer API 提供Atomics對(duì)象炎疆，保證所有共享內(nèi)存的操作都是“原子性”的卡骂，并且可以在所有線程內(nèi)同步。

什么叫“原子性操作”呢形入？現(xiàn)代編程語言中全跨，一條普通的命令被編譯器處理以后，會(huì)變成多條機(jī)器指令亿遂。如果是單線程運(yùn)行浓若，這是沒有問題的；多線程環(huán)境并且共享內(nèi)存時(shí)蛇数，就會(huì)出問題挪钓，因?yàn)檫@一組機(jī)器指令的運(yùn)行期間，可能會(huì)插入其他線程的指令耳舅，從而導(dǎo)致運(yùn)行結(jié)果出錯(cuò)碌上。請(qǐng)看下面的例子。

// 主線程
ia[42] = 314159;  // 原先的值 191
ia[37] = 123456;  // 原先的值 163

// Worker 線程
console.log(ia[37]);
console.log(ia[42]);
// 可能的結(jié)果
// 123456
// 191

上面代碼中挽放，主線程的原始順序是先對(duì) 42 號(hào)位置賦值绍赛，再對(duì) 37 號(hào)位置賦值。但是辑畦，編譯器和 CPU 為了優(yōu)化，可能會(huì)改變這兩個(gè)操作的執(zhí)行順序（因?yàn)樗鼈冎g互不依賴）腿倚，先對(duì) 37 號(hào)位置賦值纯出，再對(duì) 42 號(hào)位置賦值。而執(zhí)行到一半的時(shí)候，Worker 線程可能就會(huì)來讀取數(shù)據(jù)暂筝，導(dǎo)致打印出123456和191箩言。

下面是另一個(gè)例子。

// 主線程
const sab = new SharedArrayBuffer(Int32Array.BYTES_PER_ELEMENT * 100000);
const ia = new Int32Array(sab);

for (let i = 0; i < ia.length; i++) {
  ia[i] = primes.next(); // 將質(zhì)數(shù)放入 ia
}

// worker 線程
ia[112]++; // 錯(cuò)誤
Atomics.add(ia, 112, 1); // 正確

上面代碼中焕襟，Worker 線程直接改寫共享內(nèi)存ia[112]++是不正確的陨收。因?yàn)檫@行語句會(huì)被編譯成多條機(jī)器指令，這些指令之間無法保證不會(huì)插入其他進(jìn)程的指令鸵赖。請(qǐng)?jiān)O(shè)想如果兩個(gè)線程同時(shí)ia[112]++务漩，很可能它們得到的結(jié)果都是不正確的。

Atomics對(duì)象就是為了解決這個(gè)問題而提出它褪，它可以保證一個(gè)操作所對(duì)應(yīng)的多條機(jī)器指令饵骨，一定是作為一個(gè)整體運(yùn)行的，中間不會(huì)被打斷茫打。也就是說居触，它所涉及的操作都可以看作是原子性的單操作，這可以避免線程競(jìng)爭(zhēng)老赤，提高多線程共享內(nèi)存時(shí)的操作安全轮洋。所以，ia[112]++要改寫成Atomics.add(ia, 112, 1)抬旺。

Atomics對(duì)象提供多種方法弊予。

（1）Atomics.store()，Atomics.load()

store()方法用來向共享內(nèi)存寫入數(shù)據(jù)嚷狞，load()方法用來從共享內(nèi)存讀出數(shù)據(jù)块促。比起直接的讀寫操作，它們的好處是保證了讀寫操作的原子性床未。

此外竭翠，它們還用來解決一個(gè)問題：多個(gè)線程使用共享內(nèi)存的某個(gè)位置作為開關(guān)（flag），一旦該位置的值變了薇搁，就執(zhí)行特定操作斋扰。這時(shí)，必須保證該位置的賦值操作啃洋，一定是在它前面的所有可能會(huì)改寫內(nèi)存的操作結(jié)束后執(zhí)行传货；而該位置的取值操作，一定是在它后面所有可能會(huì)讀取該位置的操作開始之前執(zhí)行宏娄。store()方法和load()方法就能做到這一點(diǎn)问裕，編譯器不會(huì)為了優(yōu)化，而打亂機(jī)器指令的執(zhí)行順序孵坚。

Atomics.load(typedArray, index)
Atomics.store(typedArray, index, value)

store()方法接受三個(gè)參數(shù)：typedArray對(duì)象（SharedArrayBuffer 的視圖）粮宛、位置索引和值窥淆，返回typedArray[index]的值。load()方法只接受兩個(gè)參數(shù)：typedArray對(duì)象（SharedArrayBuffer 的視圖）和位置索引巍杈，也是返回typedArray[index]的值忧饭。

// 主線程 main.js
ia[42] = 314159;  // 原先的值 191
Atomics.store(ia, 37, 123456);  // 原先的值是 163

// Worker 線程 worker.js
while (Atomics.load(ia, 37) == 163);
console.log(ia[37]);  // 123456
console.log(ia[42]);  // 314159

上面代碼中，主線程的Atomics.store()向 42 號(hào)位置的賦值筷畦，一定是早于 37 位置的賦值词裤。只要 37 號(hào)位置等于 163，Worker 線程就不會(huì)終止循環(huán)鳖宾，而對(duì) 37 號(hào)位置和 42 號(hào)位置的取值吼砂，一定是在Atomics.load()操作之后。

下面是另一個(gè)例子攘滩。

// 主線程
const worker = new Worker('worker.js');
const length = 10;
const size = Int32Array.BYTES_PER_ELEMENT * length;
// 新建一段共享內(nèi)存
const sharedBuffer = new SharedArrayBuffer(size);
const sharedArray = new Int32Array(sharedBuffer);
for (let i = 0; i < 10; i++) {
  // 向共享內(nèi)存寫入 10 個(gè)整數(shù)
  Atomics.store(sharedArray, i, 0);
}
worker.postMessage(sharedBuffer);

上面代碼中帅刊，主線程用Atomics.store()方法寫入數(shù)據(jù)。下面是 Worker 線程用Atomics.load()方法讀取數(shù)據(jù)漂问。

// worker.js
self.addEventListener('message', (event) => {
  const sharedArray = new Int32Array(event.data);
  for (let i = 0; i < 10; i++) {
    const arrayValue = Atomics.load(sharedArray, i);
    console.log(`The item at array index ${i} is ${arrayValue}`);
  }
}, false);

（2）Atomics.exchange()

Worker 線程如果要寫入數(shù)據(jù)赖瞒，可以使用上面的Atomics.store()方法，也可以使用Atomics.exchange()方法蚤假。它們的區(qū)別是栏饮，Atomics.store()返回寫入的值，而Atomics.exchange()返回被替換的值磷仰。

// Worker 線程
self.addEventListener('message', (event) => {
  const sharedArray = new Int32Array(event.data);
  for (let i = 0; i < 10; i++) {
    if (i % 2 === 0) {
      const storedValue = Atomics.store(sharedArray, i, 1);
      console.log(`The item at array index ${i} is now ${storedValue}`);
    } else {
      const exchangedValue = Atomics.exchange(sharedArray, i, 2);
      console.log(`The item at array index ${i} was ${exchangedValue}, now 2`);
    }
  }
}, false);

上面代碼將共享內(nèi)存的偶數(shù)位置的值改成1袍嬉，奇數(shù)位置的值改成2。

（3）Atomics.wait()灶平，Atomics.notify()

使用while循環(huán)等待主線程的通知伺通，不是很高效，如果用在主線程逢享，就會(huì)造成卡頓罐监，Atomics對(duì)象提供了wait()和notify()兩個(gè)方法用于等待通知。這兩個(gè)方法相當(dāng)于鎖內(nèi)存瞒爬，即在一個(gè)線程進(jìn)行操作時(shí)弓柱，讓其他線程休眠（建立鎖），等到操作結(jié)束侧但，再喚醒那些休眠的線程（解除鎖）矢空。

Atomics.notify()方法以前叫做Atomics.wake()，后來進(jìn)行了改名禀横。

// Worker 線程
self.addEventListener('message', (event) => {
  const sharedArray = new Int32Array(event.data);
  const arrayIndex = 0;
  const expectedStoredValue = 50;
  Atomics.wait(sharedArray, arrayIndex, expectedStoredValue);
  console.log(Atomics.load(sharedArray, arrayIndex));
}, false);

上面代碼中屁药，Atomics.wait()方法等同于告訴 Worker 線程，只要滿足給定條件（sharedArray的0號(hào)位置等于50）柏锄，就在這一行 Worker 線程進(jìn)入休眠者祖。

主線程一旦更改了指定位置的值立莉，就可以喚醒 Worker 線程绢彤。

// 主線程
const newArrayValue = 100;
Atomics.store(sharedArray, 0, newArrayValue);
const arrayIndex = 0;
const queuePos = 1;
Atomics.notify(sharedArray, arrayIndex, queuePos);

上面代碼中七问，sharedArray的0號(hào)位置改為100，然后就執(zhí)行Atomics.notify()方法茫舶，喚醒在sharedArray的0號(hào)位置休眠隊(duì)列里的一個(gè)線程械巡。

Atomics.wait()方法的使用格式如下。

Atomics.wait(sharedArray, index, value, timeout)

它的四個(gè)參數(shù)含義如下饶氏。

sharedArray：共享內(nèi)存的視圖數(shù)組讥耗。
index：視圖數(shù)據(jù)的位置（從0開始）。
value：該位置的預(yù)期值疹启。一旦實(shí)際值等于預(yù)期值古程，就進(jìn)入休眠。
timeout：整數(shù)喊崖，表示過了這個(gè)時(shí)間以后挣磨，就自動(dòng)喚醒，單位毫秒荤懂。該參數(shù)可選茁裙，默認(rèn)值是Infinity，即無限期的休眠节仿，只有通過Atomics.notify()方法才能喚醒晤锥。

Atomics.wait()的返回值是一個(gè)字符串，共有三種可能的值廊宪。如果sharedArray[index]不等于value矾瘾，就返回字符串not-equal，否則就進(jìn)入休眠箭启。如果Atomics.notify()方法喚醒壕翩，就返回字符串ok；如果因?yàn)槌瑫r(shí)喚醒册烈，就返回字符串timed-out戈泼。

Atomics.notify()方法的使用格式如下。

Atomics.notify(sharedArray, index, count)

它的三個(gè)參數(shù)含義如下赏僧。

sharedArray：共享內(nèi)存的視圖數(shù)組大猛。
index：視圖數(shù)據(jù)的位置（從0開始）。
count：需要喚醒的 Worker 線程的數(shù)量淀零，默認(rèn)為Infinity挽绩。

Atomics.notify()方法一旦喚醒休眠的 Worker 線程，就會(huì)讓它繼續(xù)往下運(yùn)行驾中。

請(qǐng)看一個(gè)例子唉堪。

// 主線程
console.log(ia[37]);  // 163
Atomics.store(ia, 37, 123456);
Atomics.notify(ia, 37, 1);

// Worker 線程
Atomics.wait(ia, 37, 163);
console.log(ia[37]);  // 123456

上面代碼中模聋，視圖數(shù)組ia的第 37 號(hào)位置，原來的值是163唠亚。Worker 線程使用Atomics.wait()方法链方，指定只要ia[37]等于163，就進(jìn)入休眠狀態(tài)灶搜。主線程使用Atomics.store()方法祟蚀，將123456寫入ia[37]，然后使用Atomics.notify()方法喚醒 Worker 線程割卖。

另外前酿，基于wait和notify這兩個(gè)方法的鎖內(nèi)存實(shí)現(xiàn)，可以看 Lars T Hansen 的 js-lock-and-condition 這個(gè)庫鹏溯。

注意罢维，瀏覽器的主線程不宜設(shè)置休眠，這會(huì)導(dǎo)致用戶失去響應(yīng)丙挽。而且肺孵，主線程實(shí)際上會(huì)拒絕進(jìn)入休眠。

（4）運(yùn)算方法

共享內(nèi)存上面的某些運(yùn)算是不能被打斷的取试，即不能在運(yùn)算過程中悬槽，讓其他線程改寫內(nèi)存上面的值。Atomics 對(duì)象提供了一些運(yùn)算方法瞬浓，防止數(shù)據(jù)被改寫初婆。

Atomics.add(sharedArray, index, value)

Atomics.add用于將value加到sharedArray[index]，返回sharedArray[index]舊的值猿棉。

Atomics.sub(sharedArray, index, value)

Atomics.sub用于將value從sharedArray[index]減去磅叛，返回sharedArray[index]舊的值。

Atomics.and(sharedArray, index, value)

Atomics.and用于將value與sharedArray[index]進(jìn)行位運(yùn)算and萨赁，放入sharedArray[index]弊琴，并返回舊的值。

Atomics.or(sharedArray, index, value)

Atomics.or用于將value與sharedArray[index]進(jìn)行位運(yùn)算or杖爽，放入sharedArray[index]敲董，并返回舊的值。

Atomics.xor(sharedArray, index, value)

Atomic.xor用于將vaule與sharedArray[index]進(jìn)行位運(yùn)算xor慰安，放入sharedArray[index]腋寨，并返回舊的值。

（5）其他方法

Atomics對(duì)象還有以下方法化焕。

Atomics.compareExchange(sharedArray, index, oldval, newval)：如果sharedArray[index]等于oldval萄窜，就寫入newval，返回oldval。
Atomics.isLockFree(size)：返回一個(gè)布爾值查刻，表示Atomics對(duì)象是否可以處理某個(gè)size的內(nèi)存鎖定键兜。如果返回false，應(yīng)用程序就需要自己來實(shí)現(xiàn)鎖定穗泵。

Atomics.compareExchange的一個(gè)用途是普气，從 SharedArrayBuffer 讀取一個(gè)值，然后對(duì)該值進(jìn)行某個(gè)操作火欧，操作結(jié)束以后棋电，檢查一下 SharedArrayBuffer 里面原來那個(gè)值是否發(fā)生變化（即被其他線程改寫過）。如果沒有改寫過苇侵，就將它寫回原來的位置，否則讀取新的值企锌，再重頭進(jìn)行一次操作榆浓。