ECMAScript6(7)：二进制数组

摘要：以上每个构造函数都对应如下形式的参数可以指定序列化其中到部分的二进制数据。的构造函数还接受另一个作为参数，开辟新内存复制其值，对原数组不构成影响，也不共用内存。

这个部分如果没有C语言和计算机基础会比较难理解，如果实在理解不了可以收藏它，日后再看。

二进制数组其实很早就有了，不过为了 WebGL 中，数据可以高效和显卡交换数据。分为3类：

ArrayBuffer：代表内存中的一段二进制数据；

TypedArray：读写简单的二进制数据，如 Uint8Array, Int16Array, Float32Array 等9类；

DataView：读写复杂的二进制数据，如 Uint8, Int16, Float32 等8类；

ArrayBuffer 代表内存中的一段二进制数据，我们没法直接操作，需要利用视图(TypedArray,DataView)按一定格式解读二进制数据。但我们依然可以构造一段内存来存放二进制数据:

var buf = new ArrayBuffer(32);  //分配32个字节的内存存放数据, 默认全0
var dataview = new DataView(buf);   //将这段内存转为视图
dataview.getUint8(0);   //得到第一个8字节的值(无符号)，0

这里需要强调的是，分配内存空间不要太大！毕竟你的内存是有限的。
其次，无论使用什么视图，其实例化的内存如果共享，所有的写入操作会修改每一个视图，因为内存共用的：

var buf = new ArrayBuffer(32);
var view16 = new Int16Array(buf);
var viewu8 = new Uint8Array(buf);

console.log(viewu8[0]);   //0
view16[0]=-1;
console.log(viewu8[0]);   //255

这里之所以得到255，是因为内存共用导致的，但为何不是-1？Int16Array 是有符号类型的，这样二进制的最高位用作符号位，负数记为1:1000 0000 0000 0001,之后的数字用移码存储，得到-1的二进制为：1111 1111 1111 1111, 之后利用Uint8Array读取无符号的前8位，得到1111 1111这个计算为十进制为 $2^8-1=255$。具体关于数制转换和反码补码这里不再展开，否则就跑偏了。

ArrayBuffer 对象也有几个方法和属性:

byteLength: 得到内存区域的字节长度

const N = 32;
var buf = new ArrayBuffer(N);
if(buf.byteLength === N){
  //分配成功
} else {
  //分配失败
}

slice(start=0, end=this.byteLength): 分配新内存，并把先有内存 start 到 end 部分复制过去，返回这段新内存区域

var buf = new ArrayBuffer(32);
var newBuf = buf.slice(0,3);

isView(view): 判断传入的 view 是否当前 buffer 的视图，是则返回 true, 否则 false。该方法暂无法使用。

var buf1 = new ArrayBuffer(32);
var buf2 = new ArrayBuffer(32);
var buf1View = new Int8Array(buf1);
var buf2View = new Int8Array(buf2);

buf1.isView(buf1View);   //true
buf1.isView(buf2View);   //false

具有一个构造函数 DataView(), 接受一个ArrayBuffer参数,视图化该段内存；或接受一个数组参数，实例化该数组为二进制内容。得到的值是一个数组，可以直接使用[]访问每个位置的内容，有length属性。其构造函数有9个：

以上9个会对内存进行不同位数的格式化，以得到对应类型值的数组。这个数组不同于普通数组，它不支持稀疏数组，默认值为0，而且同一个数组只能存放同一个类型的变量。

以上每个构造函数都对应如下形式的参数：

(buffer, start=0, len=buffer.byteLength-start*8)

可以指定序列化其中 start到 end部分的二进制数据。注意这里指定的范围必须和数组类型所匹配，不能出现类似new Int32Array(buffer,2,2)的情况。如果你觉得这个不符合你的需求，可以使用 DataView。

如果你觉得上面的写法复杂，可以不写 new ArrayBuffer，直接使用 TypedArray，但注意参数的意义不一样：

var f64a = new Float64Array(4);    //分配32个字节，并作为double类型使用。 32 = 64 / 8 * 4

TypedArray的构造函数还接受另一个TypedArray作为参数，开辟新内存复制其值并改变类型，对原视图和buffer 不构成影响，也不共用内存。
TypeArray的构造函数还接受另一个Array作为参数，开辟新内存复制其值，对原数组不构成影响，也不共用内存。

当然利用一下方法，可以把 TypedArray 转换为普通数组：

var arr = [].slice.call(typedArray);

TypedArray具有除了concat()以外的全部数组方法，当然，它也具有 iterator，可以用 for...of 遍历。
以下是 TypedArray 特有的属性和方法：

buffer属性：返回该视图对于的二进制内存区域

BYTES_PER_ELEMENT属性：是个常数，表示数组中每个值的字节大小，不同视图的返回值与上方表格一致

byteLength: 返回该视图对于的内存大小，只读

byteOffset: 返回该视图从对应 buffer 的哪个字节开始，只读

set(arr_or_typeArray, start=0): 在内存层面，从arr_or_typeArray 的 start 下标开始复制数组到当然 typeArray

subarray(start=0,end=this.length),截取 start到 end部分子数组,但是和原数组共用内存

from(): 接受一个可遍历参数，转为该视图实例

of(): 将参数列表转为该视图实例

小技巧，转换字符串和 ArrayBuffer

//该方法仅限转换 utf-16 的字符串
function ab2str(buf){
  return String.fromCharCode.apply(null, new Uint16Array(buf));
}
function str2ab(str){
  var len = str.length;
  var view = new Uint16Array(len);
  for(let i = 0; i < len; i++){
    view[i] = str.charCodeAt(i);
  }
  return view.buffer;
}
var str = "Hello world";
var buf = str2ab(str);
var view = new Uint16Array(buf);
for(var i = 0; i < view.length; i++){
  console.log(String.fromCharCode(view[i]));   //一次输出"Hello world"的每个字母
}
console.log(ab2str(buf));    //"Hello world"

这里扩展一些编码知识，我们知道计算机里面存储的是二进制，并且存储的最小单位是字节。但是不同的系统存储方式不同，分为高位优先和低位优先。比如 20170101 这个数字，其十六进制表示为 0x0133C575, 在低位优先的系统中存储方式为 0x75 0xC5 0x33 0x01, 而在高位优先的系统中存储方式为 0x01 0x33 0xC5 0x75。由于大多数计算机采用低位优先的方式，所以 ES6 采用是也是低位优先的方式，但遇到高位优先的数据时，就不能简单的直接那来使用，具体使用会在 DataView 中介绍，这里说明一种判断低位优先(little endian)还是高位优先(big endian)的方法:

还有需要注意的是数据溢出，这个也是需要数制方面基础比较好理解，这里不过多展开了。举一个例子：
Uint8 只能表示8位无符号整数，最大是1111 1111, 也就是十进制的 0~255；Int8因为有了符号位，只能表示十进制-128~127，如果给它的值不在这个范围内就会发生溢出，得到一个你意想不到但情理之中的值

var view1 = new Uint8Array(2);
view1[0] = 256;   //256 二进制是 1 0000 0000 由于数据只能容纳8个值，进位1就丢了
view1[1] = -1;    //之前说过-1 二进制(补码)为 1111 1111(全1), 作为无符号数8个1就是255

console.log(view1[0]);   //0
console.log(view1[1]);   //255

var view2 = new Int8Array(2);
view2[0] = 128;   //由于符号位溢出，系统自动用32位计算这个数1 000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000，取符号位和最后8位得到-128
view2[1] = -128;  //由于符号位溢出，系统自动用32位计算这个数0 111 1111 1111 1111 1111 1111 0111 1111，取符号位和最后8位得到127
console.log(view2[0]);   //-128
console.log(view2[1]);   //127

为了防止这样的情况，js 有一个 Unit8ClampedArray, 使整数方向的溢出值为255，0方向的易楚志为0。注意这是个无符号的类型；

var view = new Uint8ClampedArray(2);
view[0] = 256;
view[1] = -1;

console.log(view[0]);   //255
console.log(view[1]);   //0

划分一块 buffer 使用得到 C 语言中的结构体

var buf = new ArrayBuffer(24);
var name = new Uint8Array(buf, 0, 16);
var gender = new Uint8Array(buf, 16, 1);
var age = new Uint16Array(buf, 18, 1);
var score = new Float32Array(buf,20,1);

相当于以下 C语言代码

struct Person{
  char name[16];
  char gender;
  int age;
  float score;
}

共用一块 buffer 使用得到 C 语言中的联合体

var buf = new ArrayBuffer(8);
var num = new Uint16Array(buf);
var dotNum = new Float64Array(buf);

相当于以下 C语言代码

union Example{
  int num[4];
  double dotNum;
}

具有一个构造函数 DataView(), 接受一个ArrayBuffer参数,视图化该段内存。毕竟当一段内存有多种数据时，复合视图也不是那么方便，这时适合使用 DataView 视图。其次 DataView 可以自定义高位优先和低位优先，这样可以读取的数据就更多了。
DataView构造函数形式如下,这一点和 TypedArray 一致：

(buffer, start=0, len=buffer.byteLength-start*8)

它具有以下方法格式化读取 buffer 中的信息：

getInt8(start, isLittleEndian): 从 start 字节处读取 1 个字节，返回一个8位有符号整数, 第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

getUint8(start, isLittleEndian): 从 start 字节处读取 1 个字节，返回一个8位无符号整数, 第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

getInt16(start, isLittleEndian): 从 start 字节处读取 2 个字节，返回一个16位有符号整数, 第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

getUint16(start, isLittleEndian): 从 start 字节处读取 2 个字节，返回一个16位无符号整数, 第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

getInt32(start, isLittleEndian): 从 start 字节处读取 4 个字节，返回一个32位有符号整数, 第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

getUint32(start, isLittleEndian): 从 start 字节处读取 4 个字节，返回一个32位无符号整数, 第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

getFloat32(start, isLittleEndian): 从 start 字节处读取 4 个字节，返回一个32位浮点数, 第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

getFloat64(start, isLittleEndian): 从 start 字节处读取 8 个字节，返回一个64位浮点数, 第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

它具有以下方法格式化写入 buffer 中的信息：

setInt8(start,value,isLittleEndian): 在 start位置写入 1 个字节的8位有符号整数value；第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

setUint8(start,value,isLittleEndian): 在 start位置写入 1 个字节的8位无符号整数value；第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

setInt16(start,value,isLittleEndian): 在 start位置写入 2 个字节的16位有符号整数value；第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

setUint16(start,value,isLittleEndian): 在 start位置写入 2 个字节的16位无符号整数value；第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

setInt32(start,value,isLittleEndian): 在 start位置写入 4 个字节的32位有符号整数value；第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

setUint32(start,value,isLittleEndian): 在 start位置写入 4 个字节的32位无符号整数value；第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

setFloat32(start,value,isLittleEndian): 在 start位置写入 4 个字节的32位浮点数value；第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

setFloat64(start,value,isLittleEndian): 在 start位置写入 8 个字节的64位浮点数value；第二参默认为 false 表示使用高位优先，为 true 表示低位优先；

它具有以下属性和方法：

buffer属性：返回该视图对于的二进制内存区域

byteLength: 返回该视图对于的内存大小，只读

byteOffset: 返回该视图从对应 buffer 的哪个字节开始，只读

如果你不知道计算机使用的是高位优先还是低位优先，也可以自行判断：

//方法1
const BIG_ENDIAN = Symbol("BIG_ENDIAN");
const LITTLE_ENDIAN = Symbol("LITTLE_ENDIAN");
function getPlatformEndianness(){
  let arr32 =  Uint32Array.of(0x12345678);
  let arr8 = new Uint8Array(arr32.buffer);
  switch((arr8[0]*0x1000000)+(arr8[1]*0x10000)+(arr8[2]*0x100)+arr8[3]){
    case 0x12345678: return BIG_ENDIAN;
    case 0x78563412: return LITTLE_ENDIAN;
    default: throw new Error("unknow Endianness");
  }
}

//方法2
window.isLittleEndian = (function(){
  var buffer = new ArrayBuffer(2);
  new DataView(buffer).setInt16(0, 256, true);
  return new Int16Array(buffer)[0] === 256;
}());