JavaScript-二進制與二進制數組

在ES5中引入了Blob用于處理二進制。在ES6中引入了ArrayBuffer、TypedArray、DataView用于處理二進制數組。正常的前端操作用，用到二進制的地方不多。但是，當我想處理檔案的傳輸時候，使用二進制進行傳輸可以更快。在進行異步資料傳輸（AJAX）時，很可能出現這種場景。

Blob

Blob（Binary Large Object）對象代表了一段二進制資料，提供了一系列操作接口。其他操作二進制資料的API（比如File對象），都是建立在Blob對象基礎上的，繼承了它的屬性和方法。

生成Blob對象有兩種方法：一種是使用Blob構造函數，另一種是對現有的Blob對象使用slice方法切出一部分。

（1）Blob構造函數，接受兩個參數。第一個參數是一個包含實際資料的數組，第二個參數是資料的類型，這兩個參數都不是必需的。

var htmlParts = ["<a id=\"a\"><b id=\"b\">hey!<\/b><\/a>"];
var myBlob = new Blob(htmlParts, { "type" : "text\/xml" });
           

下面是一個利用Blob對象，生成可下載下傳檔案的例子。

var blob = new Blob(["Hello Lee"]);

var a = document.createElement("a");
a.href = window.URL.createObjectURL(blob);
a.download = "hello-lee.txt";
a.textContent = "Download Hello World!";

body.appendChild(a);
           

上面的代碼生成了一個超級連結，點選後提示下載下傳文本檔案hello-lee.txt，檔案内容為“Hello Lee”。

（2）Blob對象的slice方法，将二進制資料按照位元組分塊，傳回一個新的Blob對象。

var newBlob = oldBlob.slice(startingByte, endindByte);
           

下面是一個使用XMLHttpRequest對象，将大檔案分割上傳的例子。

function upload(blobOrFile) {
  var xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open('POST', '/server', true);
  xhr.onload = function(e) { ... };
  xhr.send(blobOrFile);
}

document.querySelector('input[type="file"]').addEventListener('change', function(e) {
  var blob = this.files[];

  const BYTES_PER_CHUNK =  * ; // 1MB chunk sizes.
  const SIZE = blob.size;

  var start = ;
  var end = BYTES_PER_CHUNK;

  while(start < SIZE) {
    upload(blob.slice(start, end));

    start = end;
    end = start + BYTES_PER_CHUNK;
  }
}, false);

})();
           

（3）Blob對象有兩個隻讀屬性：

• size：二進制資料的大小，機關為位元組。

• type：二進制資料的MIME類型，全部為小寫，如果類型未知，則該值為空字元串。

  在Ajax操作中，如果xhr.responseType設為blob，接收的就是二進制資料。

二進制數組

（1）ArrayBuffer對象：代表記憶體之中的一段二進制資料，可以通過“視圖”進行操作。“視圖”部署了數組接口，這意味着，可以用數組的方法操作記憶體。

（2) TypedArray對象：用來生成記憶體的視圖，通過9個構造函數，可以生成9種資料格式的視圖，比如Uint8Array（無符号8位整數）數組視圖, Int16Array（16位整數）數組視圖, Float32Array（32位浮點數）數組視圖等等。

（3）DataView對象：用來生成記憶體的視圖，可以自定義格式和位元組序，比如第一個位元組是Uint8（無符号8位整數）、第二個位元組是Int16（16位整數）、第三個位元組是Float32（32位浮點數）等等。

簡單說，ArrayBuffer對象代表原始的二進制資料，TypedArray對象代表确定類型的二進制資料，DataView對象代表不确定類型的二進制資料。它們支援的資料類型一共有9種（DataView對象支援除Uint8C以外的其他8種）。

ArrayBuffe對象

概述

ArrayBuffer對象代表儲存二進制資料的一段記憶體，它不能直接讀寫，隻能通過視圖（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制資料。

ArrayBuffer也是一個構造函數，可以配置設定一段可以存放資料的連續記憶體區域。

var buf = new ArrayBuffer();
           

上面代碼生成了一段32位元組的記憶體區域，每個位元組的值預設都是0。可以看到，ArrayBuffer構造函數的參數是所需要的記憶體大小（機關位元組）。

為了讀寫這段内容，需要為它指定視圖。DataView視圖的建立，需要提供ArrayBuffer對象執行個體作為參數。

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

上面代碼對一段32位元組的記憶體，建立DataView視圖，然後以不帶符号的8位整數格式，讀取第一個元素，結果得到0，因為原始記憶體的ArrayBuffer對象，預設所有位都是0。

另一種TypedArray視圖，與DataView視圖的一個差別是，它不是一個構造函數，而是一組構造函數，代表不同的資料格式。

var buffer = new ArrayBuffer();

var x1 = new Int32Array(buffer);
x1[] = ;
var x2 = new Uint8Array(buffer);
x2[]  = ;

x1[] // 2
           

上面代碼對同一段記憶體，分别建立兩種視圖：32位帶符号整數（Int32Array構造函數）和8位不帶符号整數（Uint8Array構造函數）。由于兩個視圖對應的是同一段記憶體，一個視圖修改底層記憶體，會影響到另一個視圖。

TypedArray視圖的構造函數，除了接受ArrayBuffer執行個體作為參數，還可以接受正常數組作為參數，直接配置設定記憶體生成底層的ArrayBuffer執行個體，并同時完成對這段記憶體的指派。

var typedArray = new Uint8Array([,,]);
typedArray.length // 3

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

上面代碼使用TypedArray視圖的Uint8Array構造函數，建立一個不帶符号的8位整數視圖。可以看到，Uint8Array直接使用正常數組作為參數，對底層記憶體的指派同時完成。

ArrayBuffer.prototype.byteLength

ArrayBuffer執行個體的byteLength屬性，傳回所配置設定的記憶體區域的位元組長度。

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

如果要配置設定的記憶體區域很大，有可能配置設定失敗（因為沒有那麼多的連續空餘記憶體），是以有必要檢查是否配置設定成功。

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

ArrayBuffer.prototype.slice()

ArrayBuffer執行個體有一個slice方法，允許将記憶體區域的一部分，拷貝生成一個新的ArrayBuffer對象。

var buffer = new ArrayBuffer();
var newBuffer = buffer.slice(, );
           

上面代碼拷貝buffer對象的前3個位元組（從0開始，到第3個位元組前面結束），生成一個新的ArrayBuffer對象。slice方法其實包含兩步，第一步是先配置設定一段新記憶體，第二步是将原來那個ArrayBuffer對象拷貝過去。

slice方法接受兩個參數，第一個參數表示拷貝開始的位元組序号（含該位元組），第二個參數表示拷貝截止的位元組序号（不含該位元組）。如果省略第二個參數，則預設到原ArrayBuffer對象的結尾。

除了slice方法，ArrayBuffer對象不提供任何直接讀寫記憶體的方法，隻允許在其上方建立視圖，然後通過視圖讀寫。

ArrayBuffer.isView()

ArrayBuffer有一個靜态方法isView，傳回一個布爾值，表示參數是否為ArrayBuffer的視圖執行個體。這個方法大緻相當于判斷參數，是否為TypedArray執行個體或DataView執行個體。

var buffer = new ArrayBuffer();
ArrayBuffer.isView(buffer) // false

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

TypedArray對象

概述

ArrayBuffer對象作為記憶體區域，可以存放多種類型的資料。同一段記憶體，不同資料有不同的解讀方式，這就叫做“視圖”（view）。ArrayBuffer有兩種視圖，一種是TypedArray視圖，另一種是DataView視圖，兩者的差別主要是位元組序，前者的數組成員都是同一個資料類型，後者的數組成員可以是不同的資料類型。

目前，TypedArray對象一共提供9種類型的視圖，每一種視圖都是一種構造函數。

Int8Array：8位有符号整數，長度1個位元組。

Uint8Array：8位無符号整數，長度1個位元組。

Uint8ClampedArray：8位無符号整數，長度1個位元組，溢出處理不同。

Int16Array：16位有符号整數，長度2個位元組。

Uint16Array：16位無符号整數，長度2個位元組。

Int32Array：32位有符号整數，長度4個位元組。

Uint32Array：32位無符号整數，長度4個位元組。

Float32Array：32位浮點數，長度4個位元組。

Float64Array：64位浮點數，長度8個位元組。

這9個構造函數生成的對象，統稱為TypedArray對象。它們很像正常數組，都有length屬性，都能用方括号運算符（[]）擷取單個元素，所有數組的方法，在類型化數組上面都能使用。兩者的差異主要在以下方面。

TypedArray數組的所有成員，都是同一種類型和格式。

TypedArray數組的成員是連續的，不會有空位。

Typed化數組成員的預設值為0。比如，new Array(10)傳回一個正常數組，裡面沒有任何成員，隻是10個空位；new Uint8Array(10)傳回一個類型化數組，裡面10個成員都是0。

TypedArray數組隻是一層視圖，本身不儲存資料，它的資料都儲存在底層的ArrayBuffer對象之中，要擷取底層對象必須使用buffer屬性。

構造函數

TypedArray數組提供9種構造函數，用來生成相應類型的數組執行個體。

構造函數有多種用法。

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

同一個ArrayBuffer對象之上，可以根據不同的資料類型，建立多個視圖。

// 建立一個8位元組的ArrayBuffer
var b = new ArrayBuffer();

// 建立一個指向b的Int32視圖，開始于位元組0，直到緩沖區的末尾
var v1 = new Int32Array(b);

// 建立一個指向b的Uint8視圖，開始于位元組2，直到緩沖區的末尾
var v2 = new Uint8Array(b, );

// 建立一個指向b的Int16視圖，開始于位元組2，長度為2
var v3 = new Int16Array(b, , );
           

上面代碼在一段長度為8個位元組的記憶體（b）之上，生成了三個視圖：v1、v2和v3。

視圖的構造函數可以接受三個參數：

第一個參數（必需）：視圖對應的底層ArrayBuffer對象。

第二個參數（可選）：視圖開始的位元組序号，預設從0開始。

第三個參數（可選）：視圖包含的資料個數，預設直到本段記憶體區域結束。

是以，v1、v2和v3是重疊的：v1[0]是一個32位整數，指向位元組0～位元組3；v2[0]是一個8位無符号整數，指向位元組2；v3[0]是一個16位整數，指向位元組2～位元組3。隻要任何一個視圖對記憶體有所修改，就會在另外兩個視圖上反應出來。

注意，byteOffset必須與所要建立的資料類型一緻，否則會報錯。

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

上面代碼中，新生成一個8個位元組的ArrayBuffer對象，然後在這個對象的第一個位元組，建立帶符号的16位整數視圖，結果報錯。因為，帶符号的16位整數需要兩個位元組，是以byteOffset參數必須能夠被2整除。

如果想從任意位元組開始解讀ArrayBuffer對象，必須使用DataView視圖，因為TypedArray視圖隻提供9種固定的解讀格式。

（2）TypedArray(length)

視圖還可以不通過ArrayBuffer對象，直接配置設定記憶體而生成。

var f64a = new Float64Array();
f64a[] = ;
f64a[] = ;
f64a[] = f64a[] + f64a[];
           

上面代碼生成一個8個成員的Float64Array數組（共64位元組），然後依次對每個成員指派。這時，視圖構造函數的參數就是成員的個數。可以看到，視圖數組的指派操作與普通數組的操作毫無兩樣。

（3）TypedArray(typedArray)

類型化數組的構造函數，可以接受另一個視圖執行個體作為參數。

var typedArray = new Int8Array(new Uint8Array());
           

上面代碼中，Int8Array構造函數接受一個Uint8Array執行個體作為參數。

注意，此時生成的新數組，隻是複制了參數數組的值，對應的底層記憶體是不一樣的。新數組會開辟一段新的記憶體儲存資料，不會在原數組的記憶體之上建立視圖。

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

x[] = ;
y[] // 1
           

上面代碼中，數組y是以數組x為模闆而生成的，當x變動的時候，y并沒有變動。

如果想基于同一段記憶體，構造不同的視圖，可以采用下面的寫法。

var x = new Int8Array([, ]);
var y = new Int8Array(x.buffer);
x[] // 1
y[] // 1

x[] = ;
y[] // 2
           

（4）TypedArray(arrayLikeObject)

構造函數的參數也可以是一個普通數組，然後直接生成TypedArray執行個體。

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

注意，這時TypedArray視圖會重新開辟記憶體，不會在原數組的記憶體上建立視圖。

上面代碼從一個普通的數組，生成一個8位無符号整數的TypedArray執行個體。

TypedArray數組也可以轉換回普通數組。

var normalArray = Array.prototype.slice.call(typedArray);
           

數組方法

普通數組的操作方法和屬性，對TypedArray數組完全适用。

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，請參閱數組方法的介紹，這裡不再重複了。

另外，TypedArray數組與普通數組一樣，部署了Iterator接口，是以可以被周遊。

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

位元組序

位元組序指的是數值在記憶體中的表示方式。

var buffer = new ArrayBuffer();
var int32View = new Int32Array(buffer);

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

上面代碼生成一個16位元組的ArrayBuffer對象，然後在它的基礎上，建立了一個32位整數的視圖。由于每個32位整數占據4個位元組，是以一共可以寫入4個整數，依次為0，2，4，6。

如果在這段資料上接着建立一個16位整數的視圖，則可以讀出完全不一樣的結果。

var int16View = new Int16Array(buffer);

for (var i = ; 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16位整數占據2個位元組，是以整個ArrayBuffer對象現在分成8段。然後，由于x86體系的計算機都采用小端位元組序（little endian），相對重要的位元組排在後面的記憶體位址，相對不重要位元組排在前面的記憶體位址，是以就得到了上面的結果。

比如，一個占據四個位元組的16進制數0x12345678，決定其大小的最重要的位元組是“12”，最不重要的是“78”。小端位元組序将最不重要的位元組排在前面，儲存順序就是78563412；大端位元組序則完全相反，将最重要的位元組排在前面，儲存順序就是12345678。目前，所有個人電腦幾乎都是小端位元組序，是以TypedArray數組内部也采用小端位元組序讀寫資料，或者更準确的說，按照本機作業系統設定的位元組序讀寫資料。

這并不意味大端位元組序不重要，事實上，很多網絡裝置和特定的作業系統采用的是大端位元組序。這就帶來一個嚴重的問題：如果一段資料是大端位元組序，TypedArray數組将無法正确解析，因為它隻能處理小端位元組序！為了解決這個問題，JavaScript引入DataView對象，可以設定位元組序，下文會詳細介紹。

下面是另一個例子。

// 假定某段buffer包含如下位元組 [0x02, 0x01, 0x03, 0x07]
var buffer = new ArrayBuffer();
var v1 = new Uint8Array(buffer);
v1[] = ;
v1[] = ;
v1[] = ;
v1[] = ;

var uInt16View = new Uint16Array(buffer);

// 計算機采用小端位元組序
// 是以頭兩個位元組等于258
if (uInt16View[] === ) {
  console.log('OK'); // "OK"
}

// 指派運算
uInt16View[] = ;    // 位元組變為[0xFF, 0x00, 0x03, 0x07]
uInt16View[] = ; // 位元組變為[0x05, 0xFF, 0x03, 0x07]
uInt16View[] = ; // 位元組變為[0x05, 0xFF, 0x10, 0x02]
           

下面的函數可以用來判斷，目前視圖是小端位元組序，還是大端位元組序。

const BIG_ENDIAN = Symbol('BIG_ENDIAN');
const LITTLE_ENDIAN = Symbol('LITTLE_ENDIAN');

function getPlatformEndianness() {
  let arr32 = Uint32Array.of();
  let arr8 = new Uint8Array(arr32.buffer);
  switch ((arr8[]*) + (arr8[]*) + (arr8[]*) + (arr8[])) {
    case :
      return BIG_ENDIAN;
    case :
      return LITTLE_ENDIAN;
    default:
      throw new Error('Unknown endianness');
  }
}
           

總之，與普通數組相比，TypedArray數組的最大優點就是可以直接操作記憶體，不需要資料類型轉換，是以速度快得多。

BYTES_PER_ELEMENT屬性

每一種視圖的構造函數，都有一個BYTES_PER_ELEMENT屬性，表示這種資料類型占據的位元組數。

Int8Array.BYTES_PER_ELEMENT // 1

Uint8Array.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

這個屬性在TypedArray執行個體上也能擷取，即有TypedArray.prototype.BYTES_PER_ELEMENT。

ArrayBuffer與字元串的互相轉換

ArrayBuffer轉為字元串，或者字元串轉為ArrayBuffer，有一個前提，即字元串的編碼方法是确定的。假定字元串采用UTF-16編碼（JavaScript的内部編碼方式），可以自己編寫轉換函數。

// ArrayBuffer轉為字元串，參數為ArrayBuffer對象
function ab2str(buf) {
  return String.fromCharCode.apply(null, new Uint16Array(buf));
}

// 字元串轉為ArrayBuffer對象，參數為字元串
function str2ab(str) {
  var buf = new ArrayBuffer(str.length * ); // 每個字元占用2個位元組
  var bufView = new Uint16Array(buf);
  for (var i = , strLen = str.length; i < strLen; i++) {
    bufView[i] = str.charCodeAt(i);
  }
  return buf;
}
           

溢出

不同的視圖類型，所能容納的數值範圍是确定的。超出這個範圍，就會出現溢出。比如，8位視圖隻能容納一個8位的二進制值，如果放入一個9位的值，就會溢出。

TypedArray數組的溢出處理規則，簡單來說，就是抛棄溢出的位，然後按照視圖類型進行解釋。

var uint8 = new Uint8Array();

uint8[] = ;
uint8[] // 0

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

上面代碼中，uint8是一個8位視圖，而256的二進制形式是一個9位的值100000000，這時就會發生溢出。根據規則，隻會保留後8位，即00000000。uint8視圖的解釋規則是無符号的8位整數，是以00000000就是0。

負數在計算機内部采用“2的補碼”表示，也就是說，将對應的正數值進行否運算，然後加1。比如，-1對應的正值是1，進行否運算以後，得到11111110，再加上1就是補碼形式11111111。uint8按照無符号的8位整數解釋11111111，傳回結果就是255。

一個簡單轉換規則，可以這樣表示。

正向溢出（overflow）：當輸入值大于目前資料類型的最大值，結果等于目前資料類型的最小值加上餘值，再減去1。

負向溢出（underflow）：當輸入值小于目前資料類型的最小值，結果等于目前資料類型的最大值減去餘值，再加上1。

請看下面的例子。

var int8 = new Int8Array();

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

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

上面例子中，int8是一個帶符号的8位整數視圖，它的最大值是127，最小值是-128。輸入值為128時，相當于正向溢出1，根據“最小值加上餘值，再減去1”的規則，就會傳回-128；輸入值為-129時，相當于負向溢出1，根據“最大值減去餘值，再加上1”的規則，就會傳回127。

Uint8ClampedArray視圖的溢出規則，與上面的規則不同。它規定，凡是發生正向溢出，該值一律等于目前資料類型的最大值，即255；如果發生負向溢出，該值一律等于目前資料類型的最小值，即0。

var uint8c = new Uint8ClampedArray();

uint8c[] = ;
uint8c[] // 255

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

上面例子中，uint8C是一個Uint8ClampedArray視圖，正向溢出時都傳回255，負向溢出都傳回0。

TypedArray.prototype.buffer

TypedArray執行個體的buffer屬性，傳回整段記憶體區域對應的ArrayBuffer對象。該屬性為隻讀屬性。

var a = new Float32Array();
var b = new Uint8Array(a.buffer);
           

上面代碼的a視圖對象和b視圖對象，對應同一個ArrayBuffer對象，即同一段記憶體。

TypedArray.prototype.byteLength，TypedArray.prototype.byteOffset

byteLength屬性傳回TypedArray數組占據的記憶體長度，機關為位元組。byteOffset屬性傳回TypedArray數組從底層ArrayBuffer對象的哪個位元組開始。這兩個屬性都是隻讀屬性。

var b = new ArrayBuffer();

var v1 = new Int32Array(b);
var v2 = new Uint8Array(b, );
var v3 = new Int16Array(b, , );

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數組含有多少個成員。注意将byteLength屬性和length屬性區分，前者是位元組長度，後者是成員長度。

var a = new Int16Array();

a.length // 8
a.byteLength // 16
TypedArray.prototype.set()
           

TypedArray數組的set方法用于複制數組（正常數組或TypedArray數組），也就是将一段内容完全複制到另一段記憶體。

var a = new Uint8Array();
var b = new Uint8Array();

b.set(a);
           

上面代碼複制a數組的内容到b數組，它是整段記憶體的複制，比一個個拷貝成員的那種複制快得多。set方法還可以接受第二個參數，表示從b對象哪一個成員開始複制a對象。

var a = new Uint16Array();
var b = new Uint16Array();

b.set(a, )
           

上面代碼的b數組比a數組多兩個成員，是以從b[2]開始複制。

TypedArray.prototype.subarray()

subarray方法是對于TypedArray數組的一部分，再建立一個新的視圖。

var a = new Uint16Array();
var b = a.subarray(,);

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

subarray方法的第一個參數是起始的成員序号，第二個參數是結束的成員序号（不含該成員），如果省略則包含剩餘的全部成員。是以，上面代碼的a.subarray(2,3)，意味着b隻包含a[2]一個成員，位元組長度為2。

TypedArray.prototype.slice()
TypeArray執行個體的slice方法，可以傳回一個指定位置的新的TypedArray執行個體。

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

上面代碼中，ui8是8位無符号整數數組視圖的一個執行個體。它的slice方法可以從目前視圖之中，傳回一個新的視圖執行個體。

slice方法的參數，表示原數組的具體位置，開始生成新數組。負值表示逆向的位置，即-1為倒數第一個位置，-2表示倒數第二個位置，以此類推。

TypedArray.of()

TypedArray數組的所有構造函數，都有一個靜态方法of，用于将參數轉為一個TypedArray執行個體。

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

TypedArray.from()

靜态方法from接受一個可周遊的資料結構（比如數組）作為參數，傳回一個基于這個結構的TypedArray執行個體。

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

這個方法還可以将一種TypedArray執行個體，轉為另一種。

var ui16 = Uint16Array.from(Uint8Array.of(, , ));
ui16 instanceof Uint16Array // true
           

from方法還可以接受一個函數，作為第二個參數，用來對每個元素進行周遊，功能類似map方法。

Int8Array.of(, , ).map(x =>  * x)
// Int8Array [ -2, -4, -6 ]

Int16Array.from(Int8Array.of(, , ), x =>  * x)
// Int16Array [ 254, 252, 250 ]
           

上面的例子中，from方法沒有發生溢出，這說明周遊是針對新生成的16位整數數組，而不是針對原來的8位整數數組。也就是說，from會将第一個參數指定的TypedArray數組，拷貝到另一段記憶體之中（占用記憶體從3位元組變為6位元組），然後再進行處理。

複合視圖

由于視圖的構造函數可以指定起始位置和長度，是以在同一段記憶體之中，可以依次存放不同類型的資料，這叫做“複合視圖”。

var buffer = new ArrayBuffer();

var idView = new Uint32Array(buffer, , );
var usernameView = new Uint8Array(buffer, , );
var amountDueView = new Float32Array(buffer, , );
           

上面代碼将一個24位元組長度的ArrayBuffer對象，分成三個部分：

位元組0到位元組3：1個32位無符号整數

位元組4到位元組19：16個8位整數

位元組20到位元組23：1個32位浮點數

這種資料結構可以用如下的C語言描述：

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

DataView視圖

如果一段資料包括多種類型（比如伺服器傳來的HTTP資料），這時除了建立ArrayBuffer對象的複合視圖以外，還可以通過DataView視圖進行操作。

DataView視圖提供更多操作選項，而且支援設定位元組序。本來，在設計目的上，ArrayBuffer對象的各種TypedArray視圖，是用來向網卡、聲霸卡之類的本機裝置傳送資料，是以使用本機的位元組序就可以了；而DataView視圖的設計目的，是用來處理網絡裝置傳來的資料，是以大端位元組序或小端位元組序是可以自行設定的。

DataView視圖本身也是構造函數，接受一個ArrayBuffer對象作為參數，生成視圖。

DataView(ArrayBuffer buffer [, 位元組起始位置 [, 長度]]);

下面是一個例子。

var buffer = new ArrayBuffer();
var dv = new DataView(buffer);
           

DataView執行個體有以下屬性，含義與TypedArray執行個體的同名方法相同。

DataView.prototype.buffer：傳回對應的ArrayBuffer對象

DataView.prototype.byteLength：傳回占據的記憶體位元組長度

DataView.prototype.byteOffset：傳回目前視圖從對應的ArrayBuffer對象的哪個位元組開始

DataView執行個體提供8個方法讀取記憶體。

getInt8：讀取1個位元組，傳回一個8位整數。

getUint8：讀取1個位元組，傳回一個無符号的8位整數。

getInt16：讀取2個位元組，傳回一個16位整數。

getUint16：讀取2個位元組，傳回一個無符号的16位整數。

getInt32：讀取4個位元組，傳回一個32位整數。

getUint32：讀取4個位元組，傳回一個無符号的32位整數。

getFloat32：讀取4個位元組，傳回一個32位浮點數。

getFloat64：讀取8個位元組，傳回一個64位浮點數。

這一系列get方法的參數都是一個位元組序号（不能是負數，否則會報錯），表示從哪個位元組開始讀取。

var buffer = new ArrayBuffer();
var dv = new DataView(buffer);

// 從第1個位元組讀取一個8位無符号整數
var v1 = dv.getUint8();

// 從第2個位元組讀取一個16位無符号整數
var v2 = dv.getUint16();

// 從第4個位元組讀取一個16位無符号整數
var v3 = dv.getUint16();
           

上面代碼讀取了ArrayBuffer對象的前5個位元組，其中有一個8位整數和兩個十六位整數。

如果一次讀取兩個或兩個以上位元組，就必須明确資料的存儲方式，到底是小端位元組序還是大端位元組序。預設情況下，DataView的get方法使用大端位元組序解讀資料，如果需要使用小端位元組序解讀，必須在get方法的第二個參數指定true。

// 小端位元組序
var v1 = dv.getUint16(, true);

// 大端位元組序
var v2 = dv.getUint16(, false);

// 大端位元組序
var v3 = dv.getUint16();
           

DataView視圖提供8個方法寫入記憶體。

setInt8：寫入1個位元組的8位整數。

setUint8：寫入1個位元組的8位無符号整數。

setInt16：寫入2個位元組的16位整數。

setUint16：寫入2個位元組的16位無符号整數。

setInt32：寫入4個位元組的32位整數。

setUint32：寫入4個位元組的32位無符号整數。

setFloat32：寫入4個位元組的32位浮點數。

setFloat64：寫入8個位元組的64位浮點數。

這一系列set方法，接受兩個參數，第一個參數是位元組序号，表示從哪個位元組開始寫入，第二個參數為寫入的資料。對于那些寫入兩個或兩個以上位元組的方法，需要指定第三個參數，false或者undefined表示使用大端位元組序寫入，true表示使用小端位元組序寫入。

// 在第1個位元組，以大端位元組序寫入值為25的32位整數
dv.setInt32(, , false);

// 在第5個位元組，以大端位元組序寫入值為25的32位整數
dv.setInt32(, );

// 在第9個位元組，以小端位元組序寫入值為2.5的32位浮點數
dv.setFloat32(, , true);
如果不确定正在使用的計算機的位元組序，可以采用下面的判斷方式。

var littleEndian = (function() {
  var buffer = new ArrayBuffer();
  new DataView(buffer).setInt16(, , true);
  return new Int16Array(buffer)[] === ;
})();
           

如果傳回true，就是小端位元組序；如果傳回false，就是大端位元組序。

二進制數組的應用

大量的Web API用到了ArrayBuffer對象和它的視圖對象。

AJAX

傳統上，伺服器通過AJAX操作隻能傳回文本資料，即responseType屬性預設為text。XMLHttpRequest第二版XHR2允許伺服器傳回二進制資料，這時分成兩種情況。如果明确知道傳回的二進制資料類型，可以把傳回類型（responseType）設為arraybuffer；如果不知道，就設為blob。

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

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

xhr.send();
           

如果知道傳回來的是32位整數，可以像下面這樣處理。

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

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

Canvas

網頁Canvas元素輸出的二進制像素資料，就是類型化數組。

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

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

需要注意的是，上面代碼的typedArray雖然是一個類型化數組，但是它的視圖類型是一種針對Canvas元素的專有類型Uint8ClampedArray。這個視圖類型的特點，就是專門針對顔色，把每個位元組解讀為無符号的8位整數，即隻能取值0～255，而且發生運算的時候自動過濾高位溢出。這為圖像處理帶來了巨大的友善。

舉例來說，如果把像素的顔色值設為Uint8Array類型，那麼乘以一個gamma值的時候，就必須這樣計算：

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

因為Uint8Array類型對于大于255的運算結果（比如0xFF+1），會自動變為0x00，是以圖像處理必須要像上面這樣算。這樣做很麻煩，而且影響性能。如果将顔色值設為Uint8ClampedArray類型，計算就簡化許多。

Uint8ClampedArray類型確定将小于0的值設為0，将大于255的值設為255。注意，IE 10不支援該類型。

WebSocket

WebSocket可以通過ArrayBuffer，發送或接收二進制資料。

var 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
  var typedArray = new Uint8Array();
  socket.send(typedArray.buffer);
});

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

Fetch API

Fetch API取回的資料，就是ArrayBuffer對象。

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

File API

如果知道一個檔案的二進制資料類型，也可以将這個檔案讀取為ArrayBuffer對象。

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

下面以處理bmp檔案為例。假定file變量是一個指向bmp檔案的檔案對象，首先讀取檔案。

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

然後，定義處理圖像的回調函數：先在二進制資料之上建立一個DataView視圖，再建立一個bitmap對象，用于存放處理後的資料，最後将圖像展示在canvas元素之中。

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

具體處理圖像資料時，先處理bmp的檔案頭。具體每個檔案頭的格式和定義，請參閱有關資料。

bitmap.fileheader = {};
bitmap.fileheader.bfType = datav.getUint16(, true);
bitmap.fileheader.bfSize = datav.getUint32(, true);
bitmap.fileheader.bfReserved1 = datav.getUint16(, true);
bitmap.fileheader.bfReserved2 = datav.getUint16(, true);
bitmap.fileheader.bfOffBits = datav.getUint32(, true);
           

接着處理圖像元資訊部分。

bitmap.infoheader = {};
bitmap.infoheader.biSize = datav.getUint32(, true);
bitmap.infoheader.biWidth = datav.getUint32(, true);
bitmap.infoheader.biHeight = datav.getUint32(, true);
bitmap.infoheader.biPlanes = datav.getUint16(, true);
bitmap.infoheader.biBitCount = datav.getUint16(, true);
bitmap.infoheader.biCompression = datav.getUint32(, true);
bitmap.infoheader.biSizeImage = datav.getUint32(, true);
bitmap.infoheader.biXPelsPerMeter = datav.getUint32(, true);
bitmap.infoheader.biYPelsPerMeter = datav.getUint32(, true);
bitmap.infoheader.biClrUsed = datav.getUint32(, true);
bitmap.infoheader.biClrImportant = datav.getUint32(, true);
           

最後處理圖像本身的像素資訊。

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

至此，圖像檔案的資料全部處理完成。下一步，可以根據需要，進行圖像變形，或者轉換格式，或者展示在Canvas網頁元素之中。