JavaScript中的ArrayBuffer詳細介紹

2019-11-20 13:47:25

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

相信每一個 javascript 學習者，都會去了解 JS 的各種基本數據類型，數組就是數據的組合，這是一個很基本也十分簡單的概念，他的內容沒多少，學好它也不是件難事情。但是本文著重要介紹的并不是我們往?？吹降?Array，而是 ArrayBuffer。

我寫的很多東西都是因為要完成某些特定的功能而刻意總結的，可以算是備忘，本文也是如此！前段時間一直在研究 Web Audio API 以及語音通信相關的知識，內容側重于音頻流在 AudioContext 各個節點之間的流動情況，而現在要摸清楚音頻到流底是個什么樣的數據格式，所以對 ArrayBuffer 的研究就顯得格外重要了。

Array 在內存中的堆棧模型

Array 的獲取

Javascript 中如何產生 Array：

復制代碼代碼如下:

[element0, element1, ..., elementN]
new Array(element0, element1, ..., elementN)
new Array(arrayLength)

直接定義，或者通過構造函數創建一個 Array，當然也可以使用其他的手段：

復制代碼代碼如下:

"array".split("");
"array".match(/a|r/g);

等等，方式有很多。但是 Array 內部是個什么樣的結構，恐怕很多人還不是很清楚。

堆棧模型

在數組中我們可以放很多不同數據類型的數據，如：

復制代碼代碼如下:

var arr = [21, "李靖", new Date(), function(){}, , null];

上面這個數組中一次放入了數字、字符串、對象、函數、undefined 和 null，對于上面的數據接口我們可以具象的描述下：

復制代碼代碼如下:

  棧
+---------+                  堆
|   21    |         +-------------------+
+---------+         |                   |
|  "李靖" |         |                   |
+---------+         |  +--------+       |
| [refer] |----------->| Object |       |
+---------+         |  +--------+       |
| [refer] |----------------->+--------+ |
+---------+         |        |function| |
|undefined|         |        +--------+ |
+---------+         |                   |
|   null  |         +-------------------+
+---------+         Created By Barret Lee

JavaScript 的數據類型分為兩種，一種是值類型，一種是引用類型，常見的引用類型有 Object 和 Array，數組的儲存模型中，如果是諸如 Number、String 之類的值類型數據會被直接壓入棧中，而引用類型只會壓入對該值的一個索引，用 C 語言的概念來解釋就是只保存了數據的指針，這些數據是儲存在堆中的某塊區間中。棧堆并不是獨立的，棧也可以在堆中存放。

好了，對 Array 的說明就到這里，下面具體說說 ArrayBuffer 的相關知識。

ArrayBuffer

web 是個啥玩意兒，web 要討論的最基本問題是什么？我覺得有兩點，一個是數據，一個是數據傳輸，至于數據的展示，紛繁復雜，這個應該是 web 上層的東西。而本文要討論的 ArrayBuffer 就是最基礎的數據類型，甚至不能稱之為數據類型，它是一個數據容易，需要通過其他方式來讀寫。

官方點的定義：

The ArrayBuffer is a data type that is used to represent a generic, fixed-length binary data buffer. You can't directly manipulate the contents of an ArrayBuffer; instead, you create an ArrayBufferView object which represents the buffer in a specific format, and use that to read and write the contents of the buffer.
表示二進制數據的原始緩沖區，該緩沖區用于存儲各種類型化數組的數據。無法直接讀取或寫入 ArrayBuffer，但可根據需要將其傳遞到類型化數組或 DataView 對象來解釋原始緩沖區。

他是一個二進制數據的原始緩沖區，雖然 JavaScript 是弱類型語言，但是他本身是對數據的類型和大小都有限制的，我們需要通過某種數據結構將緩沖區的內容有序的讀取出來（寫進去）。

原始緩沖區的創建

通過 ArrayBuffer 這個構造函數可以創建一個原始緩沖區：

復制代碼代碼如下:

var buffer = new ArrayBuffer(30);

從 chrome 控制臺可以看到：

buffer 實例擁有一個 byteLength 的屬性，用于獲取 buffer 的 size，一個只有 IE11+ 以及 ios6+ 支持的 slice 方法，用于對 buffer 長度進行截取操作。

復制代碼代碼如下:

ArrayBuffer slice(
    unsigned long begin
    unsigned long end Optional
);

可以測試這個 DEMO：

復制代碼代碼如下:

var buffer = new ArrayBuffer(12);
var x = new Int32Array(buffer);
x[1] = 1234;
var slice = buffer.slice(4);
var y = new Int32Array(slice);
console.log(x[1]); 
console.log(y[0]);
x[1] = 6789;
console.log(x[1]); 
console.log(y[0]);

數據化數組

類型化數組類型表示可編制索引和操縱的 ArrayBuffer 對象的各種視圖。所有數組類型的長度均固定。

復制代碼代碼如下:

名稱  大小（以字節為單位）  描述
Int8Array  1  8 位二補碼有符號整數
Uint8Array  1  8 位無符號整數
Int16Array  2  16 位二補碼有符號整數
Uint16Array  2  16 位無符號整數
Int32Array  4  32 位二補碼有符號整數
Uint32Array  4  32 位無符號整數
Float32Array  4  32 位 IEEE 浮點數
Float64Array  8  64 位 IEEE 浮點數

Int 就是整型，Uint 為無符號整形，Float 為浮點型，這些是 C 語言中的基本概念，我就不具體解釋了。由于這些視圖化結構都是大同小異，本文只對 Float32Array 類型作說明，讀者可以舉一反三。

Float32Array 跟 Array 是十分類似的，只不過他每一個元素都是都是一個 32位（4字節）的浮點型數據。Float32Array 一旦創建其大小不能再修改。

我們可以直接創建一個 Float32Array:

復制代碼代碼如下:

var x = new Float32Array(2);
x[0] = 17;
console.log(x[0]); // 17
console.log(x[1]); // 0
console.log(x.length); // 2

需要有這么一個概念，他依然是一個數組，只不過該數組中的每個元素都是 Float 32 位的數據類型，再如：

復制代碼代碼如下:

var x = new Float32Array([17, -45.3]);
console.log(x[0]);  // 17
console.log(x[1]);  // -45.29999923706055
console.log(x.length); // 2

我們把一個數組的值直接賦給了 x 這個 Float32Array 對象，那么在儲存之前會將它轉換成一個 32位浮點數。

由于該類數組的每個元素都是同一類型，所以在堆棧模型中，他們全部會被壓入到棧之中，因此數據化數組都是值類型，他并不是引用類型！這個要引起注意，從下面的例子中也可以反映出來：

復制代碼代碼如下:

var x = new Float32Array([17, -45.3]);
var y = new Float32Array(x);
console.log(x[0]); // 17
console.log(x[1]); //-45.29999923706055
console.log(x.length); // 2
x[0] = -2;
console.log(y[0]); // 17, y的值沒變

將 x 的值復制給 y，修改 x[0], y[0] 并沒有變化。

除了上面的方式，我們還可以通過其他方式來創建一個數據化數組：

復制代碼代碼如下:

var buffer = new ArrayBuffer(12);
var x = new Float32Array(buffer, 0, 2);
var y = new Float32Array(buffer, 4, 1);
x[1] = 7;
console.log(y[0]); // 7

解釋下這里為什么返回 7.

復制代碼代碼如下:

ArrayBuffer（12）
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|1|2|3|4|5|6|7|8| | | | |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
/ /
x (Float32Array)
offset：0
byteLength：4
length:2

       ArrayBuffer（12）
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|1|2|3|4|5|6|7|8| | | | |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
        /         /
             y

Created By Barret Lee

看了上面的圖解還有疑問么？我覺得我不用繼續解釋了?？梢园?ArrayBuffer 的單位看成 1，而 Float32Array 的單位是 4.

DataView對象

DataView 對象對數據的操作更加細致，不過我覺得沒啥意思，上面提到的各種數據化數組已經可以基本滿足應用了，所以這里就一筆帶過，一個簡單的示例：

復制代碼代碼如下:

var buffer = new ArrayBuffer(12);
var x = new DataView(buffer, 0);
x.setInt8(0, 22);
x.setFloat32(1, Math.PI);
console.log(x.getInt8(0)); // 22
console.log(x.getFloat32(1)); // 3.1415927410125732

如果感興趣，可以移步http://www.javascripture.com/DataView，作詳細了解。

XHR2 中的 ArrayBuffer

ArrayBuffer 的應用特別廣泛，無論是 WebSocket、WebAudio 還是 Ajax等等，前端方面只要是處理大數據或者想提高數據處理性能，那一定是少不了 ArrayBuffer 。

XHR2 并不是什么新東西，可能你用到了相關的特性，卻不知這就是 XHR2 的內容。最主要的一個東西就是 xhr.responseType，他的作用是設置響應的數據格式，可選參數有："text"、"arraybuffer"、"blob"或"document"。請注意，設置（或忽略）xhr.responseType = '' 會默認將響應設為"text"。這里存在一個這樣的對應關系：

復制代碼代碼如下:

請求            響應
text            DOMString
arraybuffer     ArrayBuffer
blob            Blob
document        Document

舉個栗子：

復制代碼代碼如下:

var xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open('GET', '/path/to/image.png', true);
xhr.responseType = 'arraybuffer';

xhr.onload = function(e) {
// this.response == uInt8Array.buffer
var uInt8Array = new Uint8Array(this.response);
};

xhr.send();

我們在 xhr.responseType 中設置了屬性為 arraybuffer，那么在拿到的數據中就可以用數據化數組來接受啦！

小結

本文主要介紹了 Array 在堆棧模型中的存放方式，也詳細描述了 ArrayBuffer 這個原始緩沖區的二進制數據類型，在 web 開發中，數據以及數據的儲存是一個重要的部分，希望引起注意！

本文敘述上可能存在錯誤，請多多斧正！

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