JavaScript中的ArrayBuffer詳細介紹_javascript技巧

相信每個javascript 學習者，都會去了解JS 的各種基本資料類型，陣列就是資料的組合，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。但本文著重要介紹的並不是我們平常看到的 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 以及語音通訊相關的知識，內容著重於音訊串流在AudioContext 各個節點之間的流動情況，而現在要摸清楚音訊到流底是個什麼樣的資料格式，所以對ArrayBuffer 的研究就顯得格外重要了。

Array 在記憶體中的堆疊模型

Array 的取得

Javascript 中如何產生 Array：

複製程式碼 程式碼如下:

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

直接定義，或透過建構函式創建一個 Array，當然也可以使用其他的手段：

複製程式碼 程式碼如下:

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

等等，方式有很多。但是 Array 內部是個什麼樣的結構，恐怕很多人還不太清楚。

堆疊模型

在數組中我們可以放很多不同數據類型的數據，如：

複製程式碼 程式碼如下:

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

上面這個陣列中一次放入了 數字、字串、物件、函數、undefined 和 null，對於上面的資料介面我們可以具象的描述下：

複製程式碼 程式碼如下:

  堆疊
---------                   堆疊者
|   21    |         -------------------
---------          |                   |
|  "李靖" |         |                   |
---------          |  --------        |
| [refer] |----------->| Object |       |
---------          |  --------        |
| [refer] |-----------------> -------- |
---------          |        |function| |
|undefined|         |        -------- |
---------          |                   |
|   null  |         ------------------
---------          Created By Barret Lee

JavaScript 的資料型別分為兩種，一種是值型，一種是參考型別，常見的參考型別有Object 和Array，數組的儲存模型中，如果是諸如Number、String 之類的值類型資料會直接壓入堆疊中，而引用類型只會壓入對該值的索引，用C 語言的概念來解釋就是只保存了資料的指針，這些資料是儲存在堆中的某塊區間中。棧堆並不是獨立的，棧也可以在堆中存放。

好了，對 Array 的說明就到這裡，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麼？我覺得有兩點，一個是數據，一個是數據傳輸，至於數據的展示，紛繁複雜，這個應該是 web 上層的東西。而本文要討論的 ArrayBuffer 就是最基礎的資料類型，甚至不能稱之為資料類型，它是一個資料容易，需要透過其他方式來讀寫。

官方要點的定義：

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 ArificBuffer View. format, and use that to read and write the contents of the buffer.
表示二進位資料的原始緩衝區，該緩衝區用於儲存各種類型化數組的資料。 無法直接讀取或寫入 ArrayBuffer，但可根據需要將其傳遞到類型化陣列或 DataView 物件 來解釋原始緩衝區。

他是一個二進位資料的原始緩衝區，雖然JavaScript 是弱類型語言，但是他本身是對資料的類型和大小都有限制的，我們需要透過某種資料結構將緩衝區的內容有序的讀取出來（寫進去）。

原始緩衝區的建立

透過 ArrayBuffer 這個建構子可以建立一個原始緩衝區：

複製程式碼 程式碼如下:

var buffer  = new ArrayBuffer(30);

從 chrome 控制台可以看到：

buffer 實例擁有一個 byteLength 的屬性，用於取得 buffer 的 size，一個只有 IE11 以及 ios6 支援的 slice 方法，用於對 buffer 長度進行截取操作。

複製程式碼 程式碼如下:

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

可以測試這個 DEMO：

複製程式碼 程式碼如下:

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]);

資料化陣列

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

複製程式碼 程式碼如下:

名稱  大小（以位元組為單位）  描述
Int8Array  1  8 位元二補碼有符號整數
Uint8Array  1  8 位元無符號整數
Int16Array  2  16 位元二補碼有符號整數
Uint16Array  2  16 位元無符號整數
Int32Array  4  32 位元二補碼有符號整數
Uint32Array  4  32 位元無符號整數
Float32Array  4  32 位元 IEEE 浮點數
Float64Array  8  64 位元 IEEE 浮點數

Int 是整數型，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。由於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一個 32位元（4位元組） 的浮點型資料。 Float32Array 一旦創建其大小不能再修改。

我們可以直接建立一個 Float32Array:

複製程式碼 程式碼如下:

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

需要有這麼一個概念，他依然是一個數組，只不過該數組中的每個元素都是 Float 32 位元的資料型別，再如：

複製程式碼 程式碼如下:

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

我們把一個陣列的值直接賦給了 x 這個 Float32Array 對象，那麼在儲存之前會將它轉換成一個 32位元浮點數。

由於該類別數組的每個元素都是同一型，所以在堆疊模型中，他們全部會被壓入到堆疊之中，因此資料化數組都是值類型，他並不是引用類型！這個要引起注意，從下面的例子也可以反映出來：

複製程式碼 程式碼如下:

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 的值複製給 y，修改 x[0], y[0] 並沒有改變。

除了上面的方式，我們還可以透過其他方式來建立一個資料化數組：

複製程式碼 程式碼如下:

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

解釋下這裡為什麼回 7.

複製程式碼 程式碼如下:

  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麼？我覺得我不用繼續解釋了。可以把 ArrayBuffer 的單位看成 1，而 Float32Array 的單位是 4.

DataView物件

DataView 物件對資料的操作更加細緻，不過我覺得沒啥意思，上面提到的各種資料化數組已經可以基本滿足應用了，所以這裡就一筆帶過，一個簡單的示例：

複製程式碼 程式碼如下:

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

如果有興趣，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想提高資料處理效能，那一定是少不了 ArrayBuffer 。

XHR2 並不是什麼新東西，可能你用到了相關的特性，卻不知這就是 XHR2 的內容。最主要的東西就是 xhr.responseType，他的作用是設定回應的資料格式，可選參數有："text"、"arraybuffer"、"blob"或"document"。請注意，設定（或忽略）xhr.responseType = '' 會預設將回應設為"text"。這裡存在著一個這樣的對應關係：

複製程式碼 程式碼如下:

請求            回應
text            DOMString
arraybuffer     ArrayBuffer
blob            Blob
document        Document

舉個栗子：

複製程式碼 程式碼如下:

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 中設定了屬性為 arraybuffer，那麼在拿到的資料中就可以用資料化陣列來接受啦！

小結

本文主要介紹了 Array 在堆疊模型中的存放方式，也詳細描述了 ArrayBuffer 這個原始緩衝區的二進位資料類型，在 web 開發中，資料以及資料的儲存是一個重要的部分，希望引起注意！

本文敘述上可能有錯誤，請多多斧正！