前言

二進制是計算技術(shù)中廣泛采用的一種數(shù)制。二進制數(shù)據(jù)是用0和1兩個數(shù)碼來表示的數(shù)，如果想要在前端中處理音頻和視頻。那你必須要對二進制數(shù)據(jù)有很好地掌握和操作能力。下面話不多說了，來一起看看詳細介紹的吧

類型化數(shù)組的出現(xiàn)

類型化數(shù)組是 HTML5 中引入的API，它能夠讓開發(fā)者使用 JavaScript 直接操作二進制數(shù)據(jù)。在類型化數(shù)組出現(xiàn)之前，我們是無法直接通過 JavaScript 操作二進制數(shù)據(jù)，通常都是操作 JavaScript 中的數(shù)據(jù)類型，由運行時轉(zhuǎn)化成二進制。這就多了一個轉(zhuǎn)化的過程，盡管 JavaScript 對數(shù)據(jù)類型做了很多優(yōu)化以提高效率，但相比直接操作二進制來說，仍然有效率上的差異。于是類型化數(shù)組就順勢推出了。

用途

那么，類型化數(shù)組的應(yīng)用場景都有哪些呢？

• canvas 圖像處理。
• WebGL 與顯卡通信。
• 文件操作
• Ajax響應(yīng)

如何使用

那么，既然類型化數(shù)組這么重要，那還等什么，趕緊來掌握它們吧。

既然我們要直接操作二進制數(shù)據(jù)，二進制數(shù)據(jù)又是存放在一段連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域中，所以我們首先要有這么一段內(nèi)存區(qū)域。

我們可以創(chuàng)建一個內(nèi)存區(qū)域：

let buffer = new ArrayBuffer()

ArrayBuffer 是一個構(gòu)造函數(shù)，允許我們實例化數(shù)組緩沖區(qū)，數(shù)組緩沖區(qū)可以理解為是一段連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。

由于我們構(gòu)造函數(shù)傳入的參數(shù)是空，所以生成的 buffer 指向的內(nèi)存長度是 0 字節(jié)，沒有意義。

嗯，那我們就創(chuàng)建一個有意義的內(nèi)存區(qū)域。

buffer = new ArrayBuffer(8)

我們給ArrayBuffer 傳入?yún)?shù) 8，意思是讓瀏覽器幫我們創(chuàng)建一段 8 個字節(jié)長度的內(nèi)存區(qū)域。

我們看下這段內(nèi)存區(qū)域的長度是否是 8 個字節(jié)

console.log(buffer.byteLength);

輸出是 8， 看來瀏覽器沒有欺騙我們。

我們猜想這 8 個字節(jié)里面的值應(yīng)該都是 0 ，因為我們并沒有給 buffer 賦值。讓我們確認一下吧，先看第一個字節(jié)：

console.log(buffer[0])

輸出： undefined。

咦？怎么是 undefined 呢？

哦，原來 buffer[0] 的意思是查看 buffer 這個對象 的屬性為 0 的值，因為 buffer 沒有 0 這個屬性，所以是 undefined。

好吧，看來我們查看 buffer 內(nèi)容的姿勢不對。

那該如何查看 buffer 內(nèi)容呢？

數(shù)組視圖

珰珰珰珰，八大金剛閃亮登場~

Int8Array：8 位有符號整數(shù)，長度 1 個字節(jié)。
Uint8Array： 8位無符號整數(shù)， 1 個字節(jié)長度。
Int16Array：16位有符號整數(shù)， 2 個字節(jié)長度。
Uint16Array：16位無符號整數(shù)，2 個字節(jié)長度。
Int32Array：32位有符號整數(shù)， 4 個字節(jié)長度。
Uint32Array：32位無符號整數(shù)， 4 個字節(jié)長度。
Float32Array：32位浮點數(shù)， 4 個字節(jié)長度。
Float64Array：64位浮點數(shù)，8 個字節(jié)長度。

這八大金剛有什么神通呢？我們無法直接讀寫 buffer 數(shù)據(jù)，而這八種數(shù)據(jù)類型充當(dāng)了讀寫 buffer 內(nèi)容的橋梁。

還是上面的 buffer，我們想查看一下 buffer 內(nèi)容。首先創(chuàng)建一個讀寫該 buffer 的橋梁：

let int8Array = new Int8Array(buffer);

我們創(chuàng)建了一個讀寫 buffer 的橋梁，用 8 位有符號整數(shù)來讀寫 buffer。那現(xiàn)在我們看看 buffer 第一位的內(nèi)容是什么吧？

console.log(int8Array[0]);

輸出：0，看來初始化的時候，buffer 的各個字節(jié)存儲的值默認都是 0 了。

我們看看如何使用 Int8Array 給 buffer 賦值：

int8Array[0] = 30;
int8Array[1] = 41;

int8Array[2] = 52;
int8Array[3] = 63;

int8Array[4] = 74;
int8Array[5] = 85;

int8Array[6] = 86;
int8Array[7] = 97;

很簡單，因為 Int8Array 是一個字節(jié)的長度，和 buffer 的單位一致，所以我們可以通過索引的形式對 buffer 指定位置進行賦值操作。

很簡單吧？就是這么簡單。

另外七大金剛和 Int8Array 的用法一樣，但是有所不同，我們看下他們之間的區(qū)別。

這次我們使用 Int16Array，仍然是剛才的 buffer，我們創(chuàng)建一個新的橋梁，這座橋梁仍然通往 buffer 。

let int16Array = new Int16Array(buffer);

大家試想一下 int16Array[0] 是什么內(nèi)容？

我們輸出一下：

console.log(int16Array[0])

咦，結(jié)果怎么是 10526？

不太理解了。好吧，我們分析下 10526 怎么得來的。

我們看下 buffer 中的二進制數(shù)據(jù)。

由于 Int16Array 占兩個字節(jié)，所以我們在用它讀寫數(shù)據(jù)的時候，一個索引所代表的數(shù)據(jù)等于 buffer 中兩個字節(jié)。

我們可以看到 int16Array[0] 里面的二進制數(shù)據(jù)是由30的二進制和41的二進制數(shù)據(jù)拼接而成：00011110（30）  00101001（41）。

我們按照 30、41的順序計算一下二進制對應(yīng)的十進制數(shù)。

parseInt(1111000101001, 2) //輸出 7721

算出來的值是 7721，這和我們輸出的不一致呀？

這就涉及到字節(jié)順序的概念。在我們的個人筆記本上一般都是小端字節(jié)序。小端字節(jié)序體現(xiàn)在我們這個示例中即是 41、30的二進制順序，我們剛才的計算順序有問題，那按照 41、30 的二進制順序計算一下

parseInt(10100100011110, 2) //輸出 10526

可以看到輸出結(jié)果是 10526，和我們直接使用 int16Array[0]

得出的結(jié)果一致。

上面這個例子，告訴我們在換數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析 buffer 的時候，數(shù)據(jù)會變得不容易理解，我們一定要謹慎處理。

屬性和方法

類型化數(shù)組實例化的對象包含一些很有用的屬性和方法：

length

length屬性返回類型化數(shù)組的數(shù)據(jù)成員個數(shù)。

byteLength

返回類型化數(shù)組的字節(jié)長度。注意與length的區(qū)別。通長 byteLength = length * 每個數(shù)據(jù)占用字節(jié)數(shù)

byteOffset

返回該類型化數(shù)組的數(shù)據(jù)從所處 buffer 中的哪個字節(jié)開始。

buffer

類型化數(shù)組對應(yīng)的 buffer。

set

復(fù)制數(shù)組，將某段內(nèi)存中的數(shù)據(jù)完整地復(fù)制到另一段內(nèi)存。

let a = new Uint8Array(12);
a[0] = 31;
a[1] = 32;
let b = new Uint8Array(12);
b.set(a);

上面這段代碼的意思是將 a 這段buffer中的內(nèi)容，完整地拷貝到 b 這段 buffer 中，這種方式比按索引賦值要快速地多。
當(dāng)然，set 支持從某個索引開始復(fù)制數(shù)據(jù)

let a = new Uint8Array(12);
a[0] = 31;
a[1] = 32;
let b = new Uint8Array(10);
b.set(a, 2);

上面這段代碼意思是從b的第三個索引位置開始復(fù)制 a 中的數(shù)據(jù)。

subarray

subarray的意思是對一個類型化數(shù)組，取其子數(shù)組的內(nèi)容，返回一個新的類型化數(shù)組。

let a = new Uint8Array(8);
a[2] = 1;
let b = a.subarray(2,3);
console.log(b.length);
console.log(b.byteLength);

subarray 的第一個參數(shù)，代表從源數(shù)組的第幾個索引開始截取，第二個參數(shù)代表截取到第幾個索引。

混合視圖

有一點需要注意，我們的類型數(shù)組初始化的時候，可以指定 buffer的某一段，這就意味著，我們可以對一段 buffer 內(nèi)存區(qū)域指定多個類型數(shù)，我們稱之為 混合視圖。

let buffer = new Buffer(8);
let idArray = new Int8Array(buffer, 0,2);
let nameArray = new Int8Array(buffer, 2, 4);
let ageArray = new Int8Array(buffer, 6, 2);

我們用一段內(nèi)存區(qū)域表示一個人的 id、name、age。這種結(jié)構(gòu)類似于 C 語言中的 struct 。

我們將一段 8 個字節(jié)的內(nèi)存分成三個部分：

• 字節(jié) 0 ~ 字節(jié) 1 代表 id。
• 字節(jié) 2 ~ 字節(jié) 5 代表 username。
• 字節(jié) 6 ~ 字節(jié) 7 代表 age。

DataView

JavaScript 還引入了另外種視圖DataView，也能達到操作 buffer 的目的，但相比之下，DataView 操作粒度更細一些，而且還能夠設(shè)置字節(jié)序為大端還是小端。

DataView 的構(gòu)造函數(shù)：

DataView(ArrayBuffer對象 buffer, 從 buffer 的第幾個字節(jié)開始讀取, 讀取的長度);

舉個例子來說：

let buffer = new ArrayBuffer(10);
let view = new DataView(buffer);

如何讀取？

我們創(chuàng)建好了視圖 view， 那該如何讀取呢？

• getInt8(index, order)：從第 index 個字節(jié)讀取一個 8 位整數(shù)。
• getUint8(index, order)：從第 index 個字節(jié)開始讀取一個無符號的 8 位整數(shù)。
• getInt16(index, order)：從第 index 個字節(jié)開始讀取 2 個字節(jié)，返回一個 16 位整數(shù)。
• getUint16(index, order)：從第 index 個字節(jié)開始讀取 2 個字節(jié)，返回一個無符號的 16 位整數(shù)。
• getInt32(index, order)：從第 index 個字節(jié)開始讀取 4 個字節(jié)，返回一個32位的整數(shù)。
• getUint32(index, order)：從第 index 個字節(jié)開始讀取 4 個字節(jié)，返回一個無符號的 32 位整數(shù)。
• getFloat32(index, order)：從第 index 個字節(jié)開始讀取 4 個字節(jié)，返回一個 32 位 浮點數(shù)。
• getFloat64(index, order)：從第 index 個字節(jié)開始讀取 8 個字節(jié)，返回一個 64 位的浮點數(shù)。

JavaScript 提供了 8 種讀取方式，功能很簡單，也很容易理解，這里就不一一做示例了，大家可以自己試一下。

剛剛我們也說了，DataView 也支持設(shè)置字節(jié)序，在上面 8 中讀取方式中，第一個字節(jié)是索引，第二個字節(jié)允許我們設(shè)置字節(jié)序，true 代表 小端字節(jié)序讀取，false 代表大端字節(jié)序讀取，默認為 false。

如何寫入？

DataView 不僅能支持細粒度的讀取操作，也支持細粒度的寫入操作：

• setInt8(index, value, order)：從第 index 個字節(jié)開始，寫入 1 個字節(jié)的值為 value 的 8 位整數(shù)。
• setUint8(index, value, order)：從第 index 個字節(jié)開始，寫入 1 個字節(jié)的值為 value 的無符號 8 位整數(shù)。
• setInt16(index, value, order)：從第 index 個字節(jié)開始，寫入 2 個字節(jié)的值為 value 的 16 位整數(shù)。
• setUint16(index, value, order)：從第 index 個字節(jié)開始，寫入 2 個字節(jié)的值為 value 的無符號的 16 位整數(shù)。
• setInt32(index, value, order)：從第 index 個字節(jié)開始，寫入 4 個字節(jié)的值為 value 的 32 位整數(shù)。
• setUint32(index, value, order)：從第 index 個字節(jié)開始，寫入 4 個字節(jié)的值為 value 的無符號 32 位整數(shù)。
• setFloat32(index, value, order)：從第 index 個字節(jié)開始，寫入 4  個字節(jié)的值為 value 的 32 位浮點數(shù)。
• setFloat64(index, value, order)：從第 index 個字節(jié)開始，寫入 8  個字節(jié)的值為 value 的 64 位浮點數(shù)。

order 的意思仍然是設(shè)置寫入時的字節(jié)序， true 為小端字節(jié)序，false 為大端字節(jié)序，默認為 false。
用法也很簡單，大家可以練習(xí)一下。

至此，關(guān)于 JavaScript 操作二進制的方式就介紹完了，大家以后碰到需要直接操作內(nèi)存的場景時，不妨用用這兩種方式。

未來的你會感謝今天努力的你。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對腳本之家的支持。