理解JavaScript中各种二进制对象关系

Posted 2021-09-03 LnEoi

现代 javascript 要面临更加复杂的场景，对于各种类型的数据传输也多了起来，其中涉及二进制传输，为了方便处理数据提高效率于是创造了ArrayBuffer对象。

但是使用中会发现不仅仅有ArrayBuffer，还有TypedArray、DataView、Blob、FileReader等一系列对象，让人迷惑它们之间关系是什么？为什么有这么多的对象？带着问题查询了资料，试着梳理其中的关系。

各种对象的关系

ArrayBuffer

ArrayBuffer是 JavaScript 最基本的处理二进制的对象，描述的是一段连续的内存空间，其单位是字节(byte)。

const buffer = new ArrayBuffer(32);

这样我们就创建了一块 32 字节的内存区域，可以使用buffer.byteLength来查看其长度。

ArrayBuffer对象能做的操作不多，并且是不可编辑的。如果需要编辑数据，要利用另外两个对象TypedArray与DataView。

TypedArray

TypedArray类型化数组，TypedArray本身不存储任何数据，只是专门用来查看ArrayBuffer数据，所以称之为，TypedArray不是某一个构造函数名，而是一组构造函数的统称。

• Int8Array：1 比特，8 位有符号整数
• Uint8Array：1 比特，8 位无符号整数
• Uint8ClampedArray：1 比特，8 位无符号整数
• Int16Array：2 比特，16 位无符号整数
• Uint16Array：2 比特，16 位无符号整数
• Int32Array：4 比特，32 位无符号整数
• Uint32Array：4 比特，32 位无符号整数
• Float32Array：4 比特，32 位无 IEEE 浮点数
• Float64Array：8 比特，64 位无 IEEE 浮点数
• BigInt64Array：8 比特，64 为二进制有符号整数
• BigUint64Array：8 比特，64 位无符号整数

创建的时候可以传入长度、typedArray、ArrayBuffer、数组。当然也可以什么都不传入。

const uint1 = new Uint8Array(8);
const uint2 = new Uint16Array(new Uint8Array(8));
const uint3 = new Uint8Array(new ArrayBuffer(8));
const uint4 = new Uint8Array([1, 2, 3]);
const uint5 = new Uint8Array();

以上typedArray中，除了创建时传入ArrayBuffer不会新创建ArrayBuffer，其他在new过程中底层都会创建新的ArrayBuffer。可以使用arr.buffer来访问其引用的ArrayBuffer。

操作上普通数组的操作都能在TypedArray 中使用。但因为ArrayBuffer描述的是连续的内存区间，所以我们无法删除某一个值，只能分配为0，也没办法使用concat方法。

Uint8ClampedArray

Uint8ClampedArray相对特殊一点，在正负溢出的情况下处理不同。

其他对于存入越界数据仅保留最右边（低位）部分，抛弃溢出数据，而Uint8ClampedArray对越界数据都保存为255，对于传入的负数保存为0。

字符的相互转换

TypedArray不支出直接传字符串，所以需要先转码一下。

String → Unit8Array

const string = "Hello";
Uint8Array.from(string.split(""), (e) => e.charCodeAt(0));

Unit8Array → String

// 使用TextDecoder对象
const u8 = Uint8Array.of(72, 101, 108, 108, 111);
new TextDecoder().decode(u8);
// 使用fromCharCode转换
const u8 = Uint8Array.of(72, 101, 108, 108, 111);
Array.from(u8, (e) => String.fromCharCode(e)).join("");

DataView

以上数据除了uint2变量，其他都是单一的数据类型，uint2对象这种一段内存中存放了两种类型数据，称之为复合视图。JavaScript 中数据类型往往不那么单一，仅用TypedArray操作会更加麻烦，所以又有了DataView对象。DataView相对于TypedArray有着更加多种的操作方法。

const buffer = new ArrayBuffer(8);
const dataView = new DataView(buffer);

提供了getInt8、getUint8、getInt16、getUint16、getInt32、getUint32、getFloat32、getFloat64方法。

参数有两个，第一位是节序位置，第二位是字节序，非必填。返回值是相应位置的字节数据。

const d1 = dataView.getUint8(1);
const d2 = dataView.getUint8(1, true);

字节位置好理解，字节序可以阅读《理解字节序》，总的说就是：

• 大端字节序（big endian）：高位字节在前，低位字节在后，这是人类读写数值的方法。
• 小端字节序（little endian）：低位字节在前，高位字节在后，即以 0x1122 形式储存。

默认情况下使用的是大端字节序，如果要使用小端字节序需要传入true。

这样我们就有了基础的二进制的读写方案。可实际的应用场景中往往有更加复杂的数据，所以又针对专门的场景又衍生出Blob、FileReader等对象。

Blob

Blob，是Binary Large Object（二进制大型对象）的缩写。

与ArrayBuffer差异是，ArrayBuffer是单纯的二进制数据，而Blob是带MIME类型的二进制数据。并且可以方便的从String、ArrayBuffer、TypedArray、DataView、Blob生成为Blob对象。

const blob1 = new Blob(["hello"], { type: "text/plain" });
const blob2 = new Blob(
  [new Uint8Array([72, 101, 108, 108, 111]), " ", "world"],
  { type: "text/plain" }
);

属性：

• size：读取对象的字节大小。
• type：读取写入的MIME类型

方法：

• slice：提取Blob片段。

URL

在开发中我们获取到图片二进制数据，我们可以转换成base64写入src中，但如果数据量很大，或者视频数据，就会超过其允许长度。我们可以使用URL.createObjectURL来方便的创建一个资源的 URL。

const url = URL.createObjectURL(blob1);

会生成类似blob:https://example.com/a6728d20-2e78-4497-9d6c-0ed61b93f11e的资源 URL，可以直接写入src中使用。

在不用时使用URL.revokeObjectURL(url)销毁其引用，释放其内存占用。

数据读取

如果我们要查看其中数据的话，有两种方式。

第一种，使用Response对象，可以直接读取字符串数据或是arrayBuffer数据。

const responseText = await new Response(blob2).text();const responseBuf = await new Response(blob2).arrayBuffer();

第二种，使用FileReader对象。

const reader = new FileReader();reader.onload = function (e) {  console.log(reader.result);};reader.readAsText(blob2);

File

File继承自Blob，并增加了文件相关的属性信息。

• name：文件名
• lastModified：最后修改时间的时间戳
• lastModifiedDate：最后修改时间的Date对象
• webkitRelativePath：文件的路径。在 input 中选择目录时，会设置这个属性，非标准特性。

FileList

FileList对象是File对象的集合。一般出现在:

• <input type="file">控件，其中files属性是一个FileList
• 拖拽事件中产生的DataTransfer对象，其中files属性会是一个FileList

属性：

• length：可以获取当前FileList包含多少个File

方法：

• item(index)：可获取指定索引位置的File数据，一般情况下直接使用FileList[index]替代了。

FileReader

FileReader在谈Blob一节有提到过，实际上FileReader对象就是专门用来读取Blob对象的，当然也包括扩展的File对象。

属性：

• result：文件的内容。
• readyState：状态。0：未加载；1：正在加载；2：加载完成。
• error：加载数据时的错误信息。

事件：

• onload：加载成功后触发。
• onerror：加载错误时触发。
• onabort：加载中断时触发。
• onloadend：加载结束后触发。
• onloadstart：加载开始时触发。
• onprogress：加载中触发。

方法：

• readAsText(blob, "utf-8")：以文本形式返回数据，第二个参数可设置文本编码。
• readAsDataURL(blob)：以Data URL的形式返回数据。
• readAsArrayBuffer(blob)：以ArrayBuffer形式返回数据。
• abort：中止操作。

如上面的示例，就是以文本形式返回数据：

const reader = new FileReader();reader.onload = function (e) {  console.log(reader.result);};reader.readAsText(blob2);

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