HTML5引入的新數組TypedArray介紹

2024-08-26 00:15:08

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供稿：網友

Javascript中的數組是個強大的家伙：

你可以創建的時候不規定長度，而是動態的去改變長度。你可以把他當成普通的數組去讀取，也可以當他是堆棧來使用。你可以改變數組中每個元素的值甚至是類型。

好吧，其實他是一個對象，比如我們可以這樣去創建數組：

復制代碼代碼如下:www.CuoXIn.com

var array = new Array(10);

Javascript的數組的強大以及全能，給我們帶來了便捷性。但一般而言：

全能的東西能在各種環境下使用，但卻不一定適用于各種環境。

而TypedArray正是為了解決Javascript中數組“干太多事”而出現的。

起源

TypedArray是一種通用的固定長度緩沖區類型，允許讀取緩沖區中的二進制數據。

其在WEBGL規范中被引入用于解決Javascript處理二進制數據的問題。

TypedArray已經被大部分現代瀏覽器支持，例如可以用下面方法創建TypedArray：

復制代碼代碼如下:www.CuoXIn.com

// 創建一個8-byte的ArrayBuffer
    var b = new ArrayBuffer(8);
    // 創建一個b的引用，類型是Int32，起始位置在0，結束位置為緩沖區尾部
    var v1 = new Int32Array(b);
    // 創建一個b的引用，類型是Uint8，起始位置在2，結束位置為緩沖區尾部
    var v2 = new Uint8Array(b, 2);
    // 創建一個b的引用，類型是Int16，起始位置在2，總長度為2
    var v3 = new Int16Array(b, 2, 2);

則緩沖和創建的引用布局為：

變量	索引
	字節數
b =	0	1	2	3	4	5	6	7
	索引數
v1 =	0				1
v2 =			0	1	2	3	4	5
v3 =			0		1

這表示Int32類型的v1數組的第0個元素是ArrayBuffer類型的b的第0-3個字節，如此等等。

構造函數

上面我們通過ArrayBuffer來創建TypedArray，而實際上，TypedArray提供了3個構造函數來創建他的實例。

構造函數

復制代碼代碼如下:www.CuoXIn.com

TypedArray(unsigned long length)
創建一個新的TypedArray，length是其固定長度。

復制代碼代碼如下:www.CuoXIn.com

TypedArray(TypedArray array)
TypedArray(type[] array)
創建一個新的TypedArray，其每個元素根據array進行初始化，元素進行了相應的類型轉換。

復制代碼代碼如下:www.CuoXIn.com

TypedArray(ArrayBuffer buffer, optional unsigned long byteOffset, optional unsigned long length)
創建一個新的TypedArray，使其作為buffer的一個引用，byteOffset為其起始的偏移量，length為其長度。

所以通常我們用下面的方式創建TypedArray：

復制代碼代碼如下:www.CuoXIn.com

var array = new Uint8Array(10);

或者：

復制代碼代碼如下:www.CuoXIn.com

var array = new Uint8Array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]);

數據操作

TypedArray提供了setter、getter、set和subarray四個方法進行數據操作。

方法getter type get(unsigned long index)

返回指定索引的元素。

setter void set(unsigned long index, type value)

設置指定索引的元素為指定值。

void set(TypedArray array, optional unsigned long offset)void set(type[] array, optional unsigned long offset)

根據array設置值，offset為偏移位置。

TypedArray subarray(long begin, optional long end)

返回一個新的TypedArray，起始位為begin，結束位為end。

例如讀取元素可以用：

var array = new Uint8Array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]);alert(array[4]); //5

設置元素可以用：

var array = new Uint8Array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]);alert(array[4]); //5array[4] = 12;alert(array[4]); //12

獲取一個副本可以用：

var array = new Uint8Array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]);var array2 = array.subarray(0); 數組類型

類型	大小	描述	Web IDL類型	C 類型
`Int8Array`	1	8位有符號整數	`byte`	`signed char`
`Uint8Array`	1	8位無符號整數	`octet`	`unsigned char`
`Uint8ClampedArray`	1	8位無符號整數 (clamped)	`octet`	`unsigned char`
`Int16Array`	2	16位有符號整數	`short`	`short`
`Uint16Array`	2	16位無符號整數	`unsigned short`	`unsigned short`
`Int32Array`	4	32位有符號整數	`long`	`int`
`Uint32Array`	4	32位無符號整數	`unsigned long`	`unsigned int`
`Float32Array`	4	32位IEEE浮點數	`unrestricted float`	`float`
`Float64Array`	8	64位IEEE浮點數	`unrestricted double`	`double`

玩過canvas的可能會覺得很眼熟。

因為ImageData中用于存儲圖像數據的數組便是Uint8ClampedArray類型的。

例如：

var context = document.createElement("canvas").getContext("2d");var imageData = context.createImageData(100, 100);console.log(imageData.data);

其在FireBug中顯示為：

Uint8ClampedArray { 0=0, 1=0, 2=0, 更多...}

為什么要用TypedArray

我們知道Javascript中數字是64位浮點數。則對于一個二進制圖片（圖片每個像素點是以8位無符號整數存儲的），如果要將其數據在Javascript數組中使用，相當于使用了圖片8倍的內存來存儲一個圖片的數據，這顯然是不科學的。而TypedArray能幫助我們只使用原來1/8的內存來存儲圖片數據。

或者對于WebSocket，如果用base64進行傳輸也是一個花費較高的方式，轉而使用二進制傳送可能是更好的方式。

當然，TypedArray還有更多好處，比如具有更好的性能，下面我們進行一些小測試來驗證這一點。

參與測試的瀏覽器為：

FireFox 17.0.1 和 Chrome 23.0.1271.97m

Test1：順序讀取速讀

復制代碼代碼如下:www.CuoXIn.com

var timeArray1 = [];
var timeArray2 = [];
function check1(){
    var array = new Uint8ClampedArray(5000000);
    for(var i = array.length; i--;){
        array[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
    }
    var temp;
    var time1 = (new Date()).getTime();
    for(var i = array.length; i--;){
        temp = array[i];
    }
    var time2 = (new Date()).getTime();
    console.log(time2 - time1);
    timeArray1.push(time2 - time1);
}
function check2(){
    var array2 = new Array(5000000);
    for(var i = array2.length; i--;){
        array2[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
    }
    var temp;
    var time3 = (new Date()).getTime();
    for(var i = array2.length; i--;){
        temp = array2[i];
    }
    var time4 = (new Date()).getTime();
    console.log(time4 - time3);
    timeArray2.push(time4 - time3);
}
function timer(__fun, __time, __callback){
    var now = 0;
    function begin(){
        var timeout = setTimeout(function(){
            if(now !== __time){
                now++;
                __fun();
                begin();
            }else{
                if(timeArray1.length && timeArray2.length){
                    console.log("timeArray1 == " + timeArray1 + ", average == " + average(timeArray1));
                    console.log("timeArray2 == " + timeArray2 + ", average == " + average(timeArray2));
                }
                __callback && __callback();
            }
        }, 100);
    }
    begin();
}
function average(__array){
    var total = 0;
    for(var i = __array.length; i--;){
        total += __array[i];
    }
    return (total / __array.length);
}
timer(check1, 10, function(){
    timer(check2, 10);
});

可見Uint8ClampedArray的讀取速度明顯比Array要快（條狀柱越長，代表花費時間越多）。

Test2：隨機讀取

復制代碼代碼如下:www.CuoXIn.com

//……
function check1(){
    var array = new Uint8ClampedArray(5000000);
    for(var i = array.length; i--;){
        array[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
    }
    var temp;
    var time1 = (new Date()).getTime();
    for(var i = array.length; i--;){
        temp = array[Math.floor(Math.random() * 5000000)];
    }
    var time2 = (new Date()).getTime();
    console.log(time2 - time1);
    timeArray1.push(time2 - time1);
}
function check2(){
    var array2 = new Array(5000000);
    for(var i = array2.length; i--;){
        array2[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
    }
    var temp;
    var time3 = (new Date()).getTime();
    for(var i = array2.length; i--;){
        temp = array2[Math.floor(Math.random() * 5000000)];
    }
    var time4 = (new Date()).getTime();
    console.log(time4 - time3);
    timeArray2.push(time4 - time3);
}
//……

隨即讀取中Uint8ClampedArray的讀取速度也是比Array要快的。

Test3：順序寫入

復制代碼代碼如下:www.CuoXIn.com

//……
function check1(){
    var array = new Uint8ClampedArray(5000000);
    var time1 = (new Date()).getTime();
    for(var i = array.length; i--;){
        array[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
    }
    var time2 = (new Date()).getTime();
    console.log(time2 - time1);
    timeArray1.push(time2 - time1);
}
function check2(){
    var array2 = new Array(5000000);
    var time3 = (new Date()).getTime();
    for(var i = array2.length; i--;){
        array2[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
    }
    var time4 = (new Date()).getTime();
    console.log(time4 - time3);
    timeArray2.push(time4 - time3);
}
//……

Test4：復制操作（U8C to U8C 和 Array to U8C）

復制代碼代碼如下:www.CuoXIn.com

//……
function check1(){
    var array = new Uint8ClampedArray(5000000);
    for(var i = array.length; i--;){
        array[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
    }
    var temp;
    var array2 = new Uint8ClampedArray(5000000);
    var time1 = (new Date()).getTime();
    array2.set(array);
    var time2 = (new Date()).getTime();
    console.log(time2 - time1);
    timeArray2.push(time2 - time1);
}
function check2(){
    var array = new Array(5000000);
    for(var i = array.length; i--;){
        array[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
    }
    var temp;
    var array2 = new Uint8ClampedArray(5000000);
    var time1 = (new Date()).getTime();
    array2.set(array);
    var time2 = (new Date()).getTime();
    console.log(time2 - time1);
    timeArray2.push(time2 - time1);
}
//……