ArrayBuffer对象

ArrayBuffer 对象、TypedArray视图和DataView视图是JavaScript操作二进制数据的一个接口，它们都是以数组的语法处理二进制数据，所以统称为二进制数据。

这个接口的原始设计目的，与WebGL项目有关。所谓 WebGL ,就是指浏览器与显卡之间的通信接口，为了满足JavaScript与显卡之间大量的、实时的数据交换，它们之间的数据通信必须是二进制的，而不能是传统的文本格式。文本格式传递一个32位整数，两端的JavaScript脚本与显卡都要进行格式转换，将非常耗时，这时要是存在一种机制，可以像C语言那样，直接操作字节，将4个字节的32位整数，以二进制形式原封不动地送入显卡，脚本的性能就会大幅提升。

二进制数组就是在这种背景下诞生的，它很像C语言的数组，允许开发者以数组下标的形式，直接操作内存，大大增强了javascript处理二进制数据的能力，使得开发者有可能通过JavaScript与操作系统的原生接口进行二进制通信。

ArrayBuffer 对象

相对ArrayBuffer来说，可能Array会更熟悉些。

那么ArrayBuffer是什么鬼？

Array使用单独的变量名来存储一系列的值。

ArrayBuffer对象代表储存二进制数据的一段内存。

Array

var array = new Array(32);

上面代码创建32长度的Array(当然也可以不指定长度)，由于未赋值，只存储32个[undefined]，Array的长度可以随意更改，存储的数据也可以随意新增或删减更改。

ArrayBuffer

var buf = new ArrayBuffer(32);

上面代码生成了一段32字节(Byte)长度的内存区域，每个字节(Byte)的默认值都是为0。

Array和ArrayBuffer只是区别存储的数据不一样，ArrayBuffer只能存储Byte数据，一但确定长度后不允许更改，由于是一段内存地址，它不能直接读写，只能通过TypeArray和DataView操作

字节（Byte ）是计算机信息技术用于计量存储容量的一种计量单位，也表示一些计算机编程语言中的数据类型和语言字符。

1 byte = 8 bit

1 bit = 0 或 1

8个bit = （00000000或11111111）进制，相当可存储8个bit（0和1）

最小值是00000000（2进制）= 0

最大值是111111111 （2进制）= 255（10进制）=0xFF(16进制)

ASCII码使用指定的7位或8位二进制数组合来表示128或256种可能的字符。标准ASCII码也叫基础ASCII码，使用

7位二进制数（剩下的一位二进制为0）来表示所有的大写和小写字母，数字0到9、标点符号，以及在美式英语中使用的特殊控制字符。

双字节，可以解决中国、日本和韩国的象形文字符和ASCII的某种兼容性。

每个国家也有存储文字的标准，像中国GB2312、GBK等，还有国际标准的Unicode，UTF-8，不同的编码存储，读取的方式也不一样，所以有些不同编码读取的时候引起的乱码就是基于这个原因，像UTF-8、GB2312、BGK。

二进制数组由三类对象组成

（1）ArrayBuffer对象：代表内存之中的一段二进制数据，可以通过“视图”进行操作。“视图”部署了数组接口，这意味着，可以用数组的方法操作内存。

（2）TypeArray视图：共包括9种类型的视图，比如uint8Array（无符号8位整数）数组视图，Int16Array(16 位整数) 数组视图，Float32Array(32位浮点数)数组视图等等。

（3）DataView视图：可以自定义复合格式的视图，比如第一个字节是uint8（无符号8位整数）、第二、三个字节是int16 (16位整数)、第四个字节开始是Float32( 32位浮点数)等等。

简单说，ArrayBuffer对象代表原始的二进制数据，TypedArray视图用来读写简单类型的二进制数据，DataView视图用来读写复杂类型的二进制数据。

TypeArray视图支持的数据类型一共有9种（DataView视图支持除uint8c以外的其他八种），

数据类型	字节长度	含义
Int8	1	8 位带符号整数
Uint8	1	8 位不带符号整数
Uint8C	1	8 位不带符号整数（自动过滤溢出）
Int16	2	16 位带符号整数
Uint16	2	16 位不带符号整数
Int32	4	32 位带符号整数
Uint32	4	32 位不带符号的整数
Float32	4	32 位浮点数
Float64	8	64 位浮点数

 注意：二进制数组并不是真正的数组，而是类似数组的对象。很多浏览器操作的API，用到了二进制数组操作二进制数据，下面是其中的几个。

-Canvas

-Fetch API

-File API

-WebSockets

-XMLHttpRequest

 ArrayBuffer 对象代表储存二进制数据的一段内存，它不能直接读写，只能通过视图（TypeArray视图和DataView视图）来读写，视图的作用是以指定格式二进制格式解读二进制数据。ArrayBuffer也是一个构造函数，可以分配一段可以存放数据的连续内存区域。

const buf = new ArrayBuffer(32);

上边代码生成了一段32字节的内存区域，每个字节的值默认都是0.可以看到，ArrayBuffer构造函数的参数是所需要的内存大小（单位字节）

为了读写这段内容，需要为它指定视图。DataView视图的创建，需要提供ArrayBuffer对象实例作为参数。

const buf = new ArrayBuffer(32);
const dataView = new DataView(buf);
dataView.getUint8(0) // 0

上边代码对一段32字节的内存，建立DataView视图，然后以不带符号的8位整数格式，从头读取8位二进制数据，结果得到0

另一种 TypedArray视图，与DataView视图的一个区别是，它不是一个构造函数，而是一组构造函数，代表不同的数据格式。

const buffer = new ArrayBuffer(12);

const x1 = new Int32Array(buffer);
x1[0] = 1;

const x2 = new Uint8Array(buffer);
x2[0] = 2;

x[0]  // 2

上边代码对同一段内存，分别建立了两种视图，32位带符号整数（Int32Array构造函数）和8位不带符号整数（Uint8Array构造函数）。由于两个视图对应的是同一段内存，一个视图修改底层内存，会影响到另一个视图。

TypedArray视图的构造函数，除了接受ArrayBuffer实例作为参数，还可以接受普通数组作为参数，直接分配内存生成底层的ArrayBuffer实例，并同时完成对这段内存的赋值。

const typedArray = new Uint8Array([0,1,2]);
typedArray.length  // 3

typedArray[0] = 5;
typedArray //[5,1,2]

上边的代码使用TypedArray视图的Uint8Array构造函数，新建一个不带符号的8位整数视图，可以看到，Uint8Array直接使用普通数组作为参数，对底层内存的赋值同时完成。

 ArrayBuffer.property.byteLength

 ArrayBuffer实例的byteLength属性，返回所分配的内存区域的字节长度

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

如果分配的内存区域很大，有可能分配失败（因为没有那么多的连续空余内存），所以有必要检查是否分配成功。

if(buffer,byteLength === n){
// 成功
}else{
// 失败
}

ArrayBuffer.prototype.slice

ArrayBuffer实例有一个slice方法，语序将内存区域的一部分，拷贝生成新的ArrayBuffer对象

const buffer = new ArrayBuffer(8);
const newBuffer = buffer.slice(0, 3);

上边代码拷贝buffer对象的前3个字节（从0开始，到第3个字节前面结束），生成一个新的ArrayBuffer对象，slice方法其实包含两步，第一步是分配一段新的内存，第二步是将原来那个ArrayBuffer对象拷贝过去。

slice方法接受两个传参，第一个参数表示拷贝开始的字节序号（含该字节），第二个参数表示拷贝截止的字节序号（不含该字节）。如果省略第二个参数，则默认到原对象的结尾。除了slice方法外，ArrayBuffer对象不提供任何一种读写内存的方法，只允许在其上方建立视图，然后通过视图读写。

ArrayBuffer.isView( )

ArrayBuffer 有一个静态方法 isVIew ，返回一个布尔值，表示参数是否为ArrayBuffer的视图实例。这个方法大致相当于判断参数，是否为TypedArray实例或者DataView实例。

const buffer = new ArrayBuffer(8);
ArrayBuffer.isView(buffer) // false

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

ArrayBuffer对象作为内存区域，可以存放多种类型的数据，同一段内存，不同数据有不同的解读方式，这就叫做视图。ArrayBuffer有两种视图，一种是TypedArray视图，另一种是DataView视图，前者的数组成员都是同一个数据类型，后者的数据成员可以是不同的数据类型。

TypedArray 数组提供9种构造函数，用来生成响应类型的数组实例。构造函数有多种用法

（1）TypedArray(buffer,byteOffset=0,dataLength);

 同一个ArrayBuffer 对象之上，可以根据不同的互数据类型，建立多个视图

// 创建一个8字节的ArrayBuffer
const b = new ArrayBuffer(8);

// 创建一个指向b的Int32视图，开始于字节0，直到缓冲区的末尾
const v1 = new Int32Array(b);

// 创建一个指向b的Uint8视图，开始于字节2，直到缓冲区的末尾
const v2 = new Uint8Array(b, 2);

// 创建一个指向b的Int16视图，开始于字节2，长度为2
const v3 = new Int16Array(b, 2, 2);

上边代码在一段长度为8个字节的内存（b）上，生成了三个视图：v1、v2和v3。

视图的构造函数可以接受三个参数：

   第一个参数（必须）：视图对应的底层ArrayBuffer对象。

   第二个参数（可选）：试图开始的字节序号，默认从0开始。

   第三个参数（可选）：视图包含的数据个数，默认知道本段内存区域结束。

  注意：byteoffset 必须与所要建立的数据类型一致，否则会报错。

  例：

const buffer = new ArrayBuffer(8);
const i16 = new Int16Array(buffer, 1);
// Uncaught RangeError: start offset of Int16Array should be a multiple of 2

上边的代码，新生成一个8字节的ArrayBuffer对象，然后在这个对象的第一个字节建立带符号的16位整数视图，结果报错。因为带符号的16位整数需要两个字节，所以byteOffset参数必须能够被2整除。想从任意字节开始解读ArrayBuffer对象，必须使用Dataview视图，因为TypedArray视图只提供9种固定的解读方式。

(2) TypedArray(lengtg)

视图可以不通过ArrayBuffer对象，直接分配内存而生成。

const f64a = new Float64Array(8);
f64a[0] = 10;
f64a[1] = 20;
f64a[2] = f64a[0]  + f64a[1] ;

 上边代码生成一个8个成员的Float64Array数组（共64字节），然后一次对每个成员赋值，

（3）TypedArray(typedArray)

 TypedArray 数组的构造函数，可以接受一个TypedArray实例作为参数

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

x[0]  //  1
y[0]  //  1

x[0]  // 2
y[0]  // 1

上边代码中，数组y是以数组x为模板而生成的，当x变动的时候，y并没有变动。

 如果想基于同一段内存，构造不同的视图，可以采用下面的写法。

const x = new Int8Array([1， 1]);
const y = new Int8Array(x.buffer);
x[0]  // 1
y[0]  // 1

x[0] = 2
y[0]  // 2

（4）TypedArray(arrayLikeObject)

  构造函数的参数也可以是一个普通数组，然后直接生成TypedArray实例

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

 这时TypedArray视图会重新开辟内存，不会在原数组的内存上建立视图。

TypedArray 数组没有concat方法。如果想要合并多个 TypedArray 数组，可以用下面这个函数。

function concatenate(resultConstructor, ...arrays) {
  let totalLength = 0;
  for (let arr of arrays) {
    totalLength += arr.length;
  }
  let result = new resultConstructor(totalLength);
  let offset = 0;
  for (let arr of arrays) {
    result.set(arr, offset);
    offset += arr.length;
  }
  return result;
}

concatenate(Uint8Array, Uint8Array.of(1, 2), Uint8Array.of(3, 4))

 ?? 

result.set()

每一种视图的构造函数，都有一个BYTES_PER_ELEMENT属性，表示这种数据类型占据的字节数

Int8Array.BYTES_PER_ELEMENT // 1
Uint8Array.BYTES_PER_ELEMENT // 1
Uint8ClampedArray.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

这个属性在TypedArray实力上也能获取，即有TypedArray.prototype.BYTES_PER_ELEMENT

字节序

字节序指的是数值在内存中的表示方式、

const buffer = new ArrayBuffer(16);
const int32View = new Int32Array(buffer);

for(let i=0;i<int32View.length;i++){
   int32View[i] = i * 2;
}

上边代码生成一个16字节的ArrayBuffer对象，然后在它的基础上，建立了一个32位整数的视图。由于每个32位整数占据4个字节，所以一共可以写入4个整数，依次为 0, 2, 4, 6。

如果在这段数据上建立一个16位整数的视图，则可以读出完全不一样的结果。

const int16View = new Int16Array(buffer);

for(let i=0;i<int16View.length;i++){
  console.log(i+" : "+int16View[i])
}

由于每个16位整数占据2个字节，所以整个ArrayBuffer对象现在分成8段。然后，由于x86体系的计算机采用小端字节序（little endian， 相对重要的字节排在后面的内存地址，相对不重要字节排在前面的内存地址，所以就得到了上边的结果。

计算机硬件有两种储存数据的方式：大端字节序和小端字节序。举例来说，数值0x2211使用两个字节储存：高位字节是0x22，低位字节是0x11。

大端字节序：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：低位字节在前，高位字节在后，即以0x1122形式存储。

比如，一个占据四个自己，

0x1234567的大端字节序和小端字节序的写法如下图。

为什么会有小端字节序

答案是：计算机电路先处理低位字节，按低位顺序先读第一个字节，再读第二个字节，以此类推 所以计算机的内部处理都是小端字节序。

目前，所有个人电脑几乎都是小端字节序，所以TypeAddray数组内部也采用小端字节序读写数据，或者更准确的说，按照本机操作系统设定的字节序读写数据。

这并不意味着大端字节序不重要，事实上，很多网络设备和特定的操作系统采用的是大端字节序，这就带来严重的问题。如果一段数据是大端字节序，TypedArray数组将无法正确解析，因为它只能处理小端字节序，为了解决这个问题，JavaScript引入DataView，可以设定字节序。

不同的视图类型，所能容纳的数值范围是确定的。超出这个范围，就会出现溢出。比如，8 位视图只能容纳一个 8 位的二进制值，如果放入一个 9 位的值，就会溢出。

TypedArray 数组的溢出处理规则，简单来说，就是抛弃溢出的位，然后按照视图类型进行解释。

const uint8 = new Uint8Array(1);

uint8[0] = 256;
uint8[0] // 0

uint8[0] = -1;
uint8[0] // 255

上边代码中，uint8是一个8位视图，而256的二进制形式是一个9位的值100000000，这时就会发生溢出。根据规则，只会保留后8位，即00000000。uint8视图的解释规则是无符号的8位整数，所以00000000就是0。

 负数在计算机内部采用“2的补码”表示，也就是说，将对应的正数值进行否运算，然后加1.比如-1对应的正值是1，进行否运算以后，得到111111110，再加上1就变成补码形式11111111.uint8按照无符号的8位整数解释11111111，返回的结果是255。

const int8 = new Int8Array(1);

int8[0] = 128;
int8[0] // -128

int8[0] = -129;
int8[0] // 127

 上边例子中，int8是一个带符号的8位整数视图，它的最大值是127，最小值是-128。输入值为128时（输入1000 0000）,理解为最前面的是符号位，该值为-128.输入数值为-129时，（输入-129的补码  00111 1111 《= 反码101111110   《= 原码1 1000 0001），截取后八位，得到数127。

Uint8ClampedArray视图的溢出规则，与上面的规则不同i。它规定，凡是发生正向溢出，该值一律等于当前数据类型的最大值，即255；如果发生负向溢出，该值一律等于当前数据类型的最小值，即0

const uint8c = new Uint8ClampedArray(1);

uint8c[0] = 256;
uint8c[0] // 255

uint8c[0] = -1;
uint8c[0] // 0

TypedArray.prototype.buffer

TypedArray实例的buffer属性，返回整段内存区域对应的ArrayBuffer对象。该属性为只读属性。

TypedArray.prototype.byteLength， 属性返回TypedArray 数组占据的内存长度，单位为字节

TypedArray.prototype.byteOffset，返回从底层ArrayBuffer对象的哪个字节开始，

这个两个属性都是只读属性。

const b  = new ArayBuffer(8);

const v1 = new Int32Array9(b);
const v2 = new Uint8Array(b,2);
const v3 = new Int16Array(b,2,2)

v1.byteLength // 8
v2.byteLength // 6
v3.byteLength // 4

v1.byteOffset // 0
v2.byteOffset // 2
v3.byteOffset // 2

TypedArray.prototype.length

length属性表示 TypedArray 数组含有多少个成员，注意将length属性和byteLength属性区分，前者是成员长度，后者是字节长度。

const a = new Int16Array(8);
a.length  // 8
a.bytyLength  //16

TypedArray.prototype.set( )

TypedArray 数组的set方法用于复制数组（普通数组或TypedArray 数组），也就是将一段内容完全复制到玲一段内存。

const a = new Uint16Array(8);
const b = new Uint16Array(10);

b.set(a,2)

上边代码复制a数组的内容到b数组，它是整段内存的复制，比一个个拷贝成员的那种复制快得多。set方法还可以接受第二个参数，表示从b对象的哪一个成员开始复制a对象。

TypedArray.prototype.subarray()

subarray( )方法是对于TypedArray 数组的一部分，再建立一个新的视图

const a = new Uint16Array(8);
const b = a.subarray(2,3);

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

subarray方法的第一个参数是起始的成员序号，第二个参数是结束的成员序号（不含该成员），如果省略则包含剩余的全部成员，所以，上边代码的 a.substring(2, 3)，意味着b只包含a[2]一个成员，字节长度为2，

TypedArray.prototype.slice( )

TypeArray 实例的slice方法，可以返回一个指定位置的新的TypedArray实例

let ui8 = Uint8Array.of(0, 1, 2);
ui8.slice(-1)

 ui8是8位无符号整数数组视图的一个实例、它的slice方法可以从当前视图之中，返回一个新的视图实例。slice方法的参数，表示原数组的具体位置，开始生成新数组。负值表示逆向的位置，即-1为倒数第一个位置，-2表示倒数第二个位置，以此类推、

TypedArray.of( ) 

TypedArray 数组的所有构造函数，都有一个静态方法of，用于将参数转为TypedArray实例。

Float32Array.of(0.151,-8,3.7)

TypedArray.from( ) 

静态方法 from接受一个可遍历的数据结构（比如数组）作为参数，返回一个基于这个结构的TypedArray实例。

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

const ui16 = Uint16Array.from(Uint8Array.of(0 ,1, 2));
ui16 instanceof Uint16Array // true

     由于视图的构造函数可以指定起始位置和长度，所以在同一段内存中，可以一次存放不同类型的数据，这叫做 “复合视图”。

const buffer = new ArrayBuffer(24);

const idView = new Uint32Array(buffer, 0, 1);
const usernameView = new Uint8Array(buffer, 4 ,16);
const amountDueView = new Float32Array(buffer, 20, 1);

上面代码将一个24字节长度的ArrayBuffer对象，分成三个部分：

    字节 0 到 字节 3： 1个32位无符号整数

    字节 4 到 字节 19： 16个8位整数

     字节 20 到字节 23： 1个32位浮点数

如果一段数据包括多种类型( 比如服务器传来的HTTP数据)，这时除了建立ArrayBuffer对象的复合视图以外，还可以通过DataView 视图进行操作。

DataView 视图提供更多操作选项，而且支持设定字节序。在设计之初，ArrayBuffer对象的各种TypedArray视图，是用来向网卡、声卡之类的本机设备传送数据，所以使用本机的字节序就可以了；而DataView视图的设计目的，是用来处理网络设备传来的数据，自行设定大端字节序或小端字节序。

DataView本身也是构造函数，接受一个ArrayBuffer对象作为参数，生成视图，

new DataView(ArrayBuffer buffer  [,  字节起始位置   [,  长度]])；

例

const buffer = new ArrayBuffer(24);
const dv = new DataView(buffer);

  DataVie实例有以下属性，含义与TypedArray实例的同名方法相同

          DataView.prototype.buffer :返回对应的ArrayBuffer 对象

          DataView.prototype.byteLength ：返回占据的内存字节长度

          DataView.prototype.byteOffset：返回当前视图从对应的ArrayBuffer对象的哪个字节开始

DataView实例提供6个方法读取内存

     getInt8： 读取一个字节，返回一个8位整数

     getUint8： 读取一个字节，返回一个无符号的8位整数

      getInt16： 读取两个字节，返回一个无符号的16位整数

      getInt32：读取两个字节，返回一个32位整数

      getUint32：读取四个字节，返回一个无符号的32位整数

      getFloat32：读取四个字节，返回一个32位浮点数

       getFloat64：读取八个字节，返回一个64位浮点数

这一系列 get 方法的参数都是一个字节序号（不能使负数，否则会报错），表示从哪个字节开始读取

const buffer = new ArrayBuffer(24);
const dv = new DataView(buffer);

// 从第一个字节读取一个8位无符号整数
const v1 = dv.getUint8(0);

// 从第二个字节读取一个16位无符号整数
const v2 = dv.getUint16(1);

// 从第4个字节读取一个16位无符号整数
const v3 = dv.getUint16(3)

上边代码读取了ArrayBuffer对象的前5个字节，其中有一个8位整数和两个16位数整数。

 如果一次读取两个或两个以上字节，就必须明确数据的存储方式，到底是小端字节序还是大端字节序。默认情况下，DataView的get方法使用大端字节序解读数据，如果需要使用小端字节序，必须在get系列方法的第二个参数指定true 。