前端二进制文件处理

上一篇文章从 W3C 草案的角度入手过了一遍 File API 的几个方法，这一篇尝试梳理一下二进制数据相关的一些方法，有 Blob、ArrayBuffer、Uint8Array、BufferSource 等。

用于对二进制数据进行操作的方法的描述： ArrayBufferView 是所有这些视图的总称。 BufferSource 是 ArrayBuffer 或 ArrayBufferView 的总称。

「Blob」 Blob 由一个可选的字符串 type （通常是 MIME 类型）和 blobParts 组成 —— 一系列其他 Blob 对象，字符串和 BufferSource。

「ArrayBuffer」 ArrayBuffer 对象用来表示对固定长度的连续内存空间的引用，它是一个字节数组，由于无法直接操作，需要通过 类型数组对象 或 DataView 对象来操作，它们会将缓冲区中的数据表示为特定的格式，并通过这些格式来读写缓冲区的内容。

let buffer = new ArrayBuffer(16); // 创建一个长度为 16 个字节的 buffer
alert(buffer.byteLength); // 16

它会分配一个 16 字节的连续内存空间，并用 0 进行预填充。

ArrayBuffer 不是某种东西的数组 , ArrayBuffer 与 Array没有任何共同之处：

buffer[index]

ArrayBuffer 是一个内存区域。它里面存储了什么？无从判断。只是一个原始的字节序列。 「TypedArray」 因为 ArrayBuffer 是一个原始的字节序列，不是所谓的“数组”，无法用下标来查看，因此需要使用 TypedArray 来实现访问，下面列的是具体的方法，它们统称为 TypeArray。

Uint8Array —— 将 ArrayBuffer 中的每个字节视为 0 到 255 之间的单个数字（每个字节是 8 位，因此只能容纳那么多）。这称为 “8 位无符号整数”。 Uint16Array —— 将每 2 个字节视为一个 0 到 65535 之间的整数。称为 “16 位无符号整数”。 Uint32Array —— 将每 4 个字节视为一个 0 到 4294967295 之间的整数。称为 “32 位无符号整数”。 Float64Array —— 将每 8 个字节视为一个 5.0x10-324 到 1.8x10308 之间的浮点数。 因此，一个 16 字节 ArrayBuffer中的二进制数据可以解释为 16 个“小数字”，或 8 个更大的数字（每个数字 2 个字节），或 4 个更大的数字（每个数字 4 个字节），或 2 个高精度的浮点数（每个数字 8 个字节）。

let buffer = new ArrayBuffer(16); // 创建一个长度为 16 的 buffer

let view = new Uint32Array(buffer); // 将 buffer 视为一个 32 位整数的序列

alert(Uint32Array.BYTES_PER_ELEMENT); // 每个整数 4 个字节

alert(view.length); // 4，它存储了 4 个整数
alert(view.byteLength); // 16，字节中的大小

// 让我们写入一个值
view[0] = 123456;

// 遍历值
for(let num of view) {
  alert(num); // 123456，然后 0，0，0（一共 4 个值）
}

「转换逻辑：」

let arr16 = new Uint16Array([1, 1000]); // 给定数组，根据数组 length 创建
let arr8 = new Uint8Array(arr16); // 根据下文的解释，这里只有 2 个字节，所以 1000 转成 2进制是无法存放的，故截取低 8 位
alert( arr8[0] ); // 1
alert( arr8[1] ); // 232，试图复制 1000，但无法将 1000 放进 8 位字节中

类型化数组的字节长度是 length 乘以单个 TypedArray.BYTES_PER_ELEMENT 中的字节数

let arr = new Uint16Array(4); // 为 4 个整数创建类型化数组
alert( Uint16Array.BYTES_PER_ELEMENT ); // 每个整数 2 个字节
alert( arr.byteLength ); // 8（字节中的大小）

下面是类型化数组的列表：

Uint8Array ， Uint16Array，Uint32Array —— 用于 8、16 和 32 位的整数。 Uint8ClampedArray —— 用于 8 位整数，在赋值时便“固定“其值（见下文）。 Int8Array ，Int16Array ， Int32Array —— 用于有符号整数（可以为负数）。 Float32Array，Float64Array —— 用于 32 位和 64 位的有符号浮点数。 越界行为 正如上面看到的，使用 Uint8Array来存储Uint16Array是无法存储所有数据的，对于越界存储虽然不会报错。但是多余的位被切除。

TypedArray 具有常规的 Array 方法，但有个明显的例外。

我们可以遍历（iterate），map ，slice， find和 reduce 等。

但有几件事我们做不了：

splice
concat

还有两种其他方法：

arr.set(fromArr, [offset]) 将 fromArr 中从offset （默认为 0）开始的所有元素复制到 arr 。 arr.subarray([begin, end]) 创建一个从 begin 到 end（不包括）相同类型的新视图。这类似于 slice 方法（同样也支持），但不复制任何内容 —— 只是创建一个新视图，以对给定片段的数据进行操作。 有了这些方法，我们可以复制、混合类型化数组，从现有数组创建新数组，等。

「DataView」 DataView 方法更具备灵活性，可以对 Buffer 内容进行任何格式访问任何偏移量（offset）的数据。

new DataView(buffer, [byteOffset], [byteLength])

buffer —— 底层的 ArrayBuffer 。与类型化数组不同， DataView 不会自行创建缓冲区（buffer）。我们需要事先准备好。 byteOffset —— 视图的起始字节位置（默认为 0）。 byteLength —— 视图的字节长度（默认至 buffer 的末尾）。

// 4 个字节的二进制数组，每个都是最大值 255
let buffer = new Uint8Array([255, 255, 255, 255]).buffer;

let dataView = new DataView(buffer);

// 在偏移量为 0 处获取 8 位数字
alert( dataView.getUint8(0) ); // 255

// 现在在偏移量为 0 处获取 16 位数字，它由 2 个字节组成，一起解析为 65535
alert( dataView.getUint16(0) ); // 65535（最大的 16 位无符号整数）

// 在偏移量为 0 处获取 32 位数字
alert( dataView.getUint32(0) ); // 4294967295（最大的 32 位无符号整数）

dataView.setUint32(0, 0); // 将 4 个字节的数字设为 0，即将所有字节都设为 0

至此，前端二进制相关的知识点介绍的差不多了。 如果你现在也想学习前端开发技术，在学习前端的过程当中有遇见任何关于学习方法，学习路线，学习效率等方面的问题，你都可以申请加入我的Q群:前114中6649后671希望能够对你们有所帮助。