Threejs 拓展之二进制数组

在Threejs 的学习过程中，分配缓存区域时需要调用JavaScript中的Uint16Array、Float32Array等对象来分配连续的内存空间。看到Uint16Array、Float32Array时，感觉之前学了假的JavaScript。查资料发现，《ES6标准入门 第二版》的第十二章二进制数组 详细的介绍了上面的几个对象。

二进制数组

二进制数组(ArrayBuffer 对象、TypedArray 视图和 DataView 视图)是JavaScript操作二进制数据的一个接口。这些对象早就存在，属于独立的规格(2011年2月发布)，ES6将它们纳入ECMAScript规格，并增加了新的方法。

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化，将非常耗时。这时要是存在一种机制，类似C语言，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，脚本的性能将会大幅提升。

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。

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，这也就是说，可以用数组的方法操作内存。

2-- TypedArray 视图：共包括9种类型的视图，比如Uint8Array数组视图、Int16Array数组视图、Float32Array数组视图等。

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，第二、三个字节是Int6、第四个字节是Float32等等，此外还可以自定义字节序。

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。

TypedArray 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8种。

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，比如：File API、XML HTTPRequest、Fetch API、Canvas、WebSockets。

ArrayBuffer 对象

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(TypedArray 视图和 DataView 视图)来读写，视图的作用是以指定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。

var buf = new ArrayBuffer(32);

上面代码生成了一段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。

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

上面代码对一段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，读取第一个元素，结果得到0，因为原始内存的ArrayBuffer 对象默认所有位都是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。

var buffer = new ArrayBuffer(12);

var x1 = new Int32Array(buffer);
x1[0] = 1;
var x2 = new Uint8Array(buffer);
x2[0] = 2;

console.log(x1[0]); //2

上面代码对同一段内存，分别建立两种视图：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。

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

typedArray[0] = 5;
console.log(typedArray);  //[5,1,2]

上面代码使用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.prototype.byteLength

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

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

如果要分配的内存区域很大，有可能分配失败(可能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，允许将内存区域的一部分，拷贝生成一个新的 ArrayBuffer 对象。

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

上面代码拷贝 buffer 对象的前3个字节(从0开始，到第3个字节前结束)，生成一个新的 ArrayBuffer 对象。slice 方法其实包括两步，第一步是先分配一段内存，第二步是将原来那个 ArrayBuffer 对象拷贝进去。

slice 方法接受两个参数，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 ArrayBuffer 对象的结尾。

除了slice 方法，ArrayBuffer 对象不提供任何直接读写内存的方法，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 DataView 实例。

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

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

TypedArray 视图

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”(view)。ArrayBuffer 有两种视图，一种是 TypedArray 视图，一种是 DataView 视图。前者的数组成员都是同一个数据类型，后者的数组成员可以使不同的数组类型。

目前，TypedArray 视图一共包括9种类型，每一种视图都是一种构造函数：

    · Int8Array：8位有符号整数，长度1个字节。

    · Uint8Array：8位无符号整数，长度1个字节。

    · Uint8ClampedArray：8位无符号整数，长度1个字节，溢出处理不同。

    · Int16Array：16位有符号整数，长度2个字节。

    · Uint16Array：16位无符号整数，长度2个字节。

    · Int32Array：32位有符号整数，长度4个字节。

    · Uint32Array：32位无符号整数，长度4个字节。

    · Float32Array：32位浮点数，长度4个字节。

    · Float64Array：64位浮点数，长度8个字节。

这9个构造函数生成的数组，统称为 TypedArray 视图。它们很像普通数组，都有length属性，都能用方括号运算符([ ])获取单个元素，所有数组的方法，在它们上面都能使用。普通数组与 TypedArray 数组的差异主要在一下方面：

· TypedArray 数组的所有成员，都是同一种类型。

· TypedArray 数组的成员是连续的，不会有空位。

· TypedArray 数组成员的默认值为0。比如，new Array(10)返回一个普通数组，里面没有任何成员，只是10个空位；new Uint8Array(10) 返回一个 TypedArray 数组，里面10个成员都是0。

· TypedArray 数组只是一层视图，本身不储存数据，它的数据都储存在底层的 ArrayBuffer 对象之中，要获取底层对象必须使用 buffer 属性。

构造函数

TypedArray 数组提供9种构造函数，用来生成相应类型的数组实例。

构造函数有多种方法：

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

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

// 创建一个8字节的ArrayBuffer
var 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
var 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
var 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
var v3 = new Int16Array(b, 2, 2);

上面代码在一段长度为8个字节的内存(b)之上，生成了3个视图：v1、v2、v3。

视图的构造函数可以接受三个参数：

    · 第一参数 -- 必需：视图对应的底层 ArrayBuffer 对象。

    · 第二参数 -- 可选：视图开始的字节序号，默认从0开始。

    · 第三参数 -- 可选：视图包含的数据个数，默认直到本段内存区域结束。

So，v1、v2和v3是重叠的：v1[0]是一个32位整数，指向字节0--字节3；v2[0]是一个8位无符号整数，指向字节2；v3[0]是一个16位整数，指向字节2--字节3。只要任何一个视图对内存有所修改，就会在另外两个视图上反映出来。

注意：byteOffset 必须与所要建立的数据类型一致，否则会报错。

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

上面代码中，新生成一个8个字节的 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。

如果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种固定的解读格式。

2> TypedArray(length)

视图还可以不通过 ArrayBuffer 对象，直接分配内存而生成。

var f64a = new Float64Array(8);
f64a[0] = 10;
f64a[1] = 20;
f64a[2] = f64a[0] + f64a[1];   //30

上面代码生成一个8个成员的 Float64Array 数组(共64个字节)，然后依次对每个成员赋值。这时，视图构造函数的参数就是成员的个数。可以看到，视图数组的赋值操作与普通数组的操作并无两样。

3> TypedArray(typedArray)

TypedArray 数组的构造函数，可以接受另一个TypedArray 实例作为参数：

var typedArray = new Int8Array(new Uint8Array(4));

上面代码中，Int8Array 构造函数接受一个 Uint8Array 实例作为参数。

注意，此时生成的新数组，只是复制了参数数组的值，对应的底层内存是不一样的。新数组会开辟一段新的内存储存数据，不会在原数组的内存之上建立视图。

var x = new Int8Array([1, 1]);
var y = new Int8Array(x);
console.log(x[0]); //1
console.log(y[0]); //1

x[0] = 2;
console.log(y[0]); //1

上面代码中，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，可以采用如下的方法。

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

x[0] = 2;
console.log(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。

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

注意，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。

上面代码从一个普通的数组，生成一个8位无符号整数的 TypedArray 实例。

TypedArray 数组也可以转换回普通数组。

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

数组方法

普通数组的操作方法和属性，对 TypedArray 数组完全适用。
· 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.findInex( 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( )

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

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));
//Uint8Array[1,2,3,4]

另外，TypedArray 数组与普通数组一样，部署了 Iterator 接口，所以可以被遍历。

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

字节序

字节序指的是数值在内存中的表示方式。

var buffer = new ArrayBuffer(16);
var int32View = new Int32Array(buffer);
for(var i=0;i

上面代码生成一个16字节的 ArrayBuffer 对象，然后在它的基础上，建立一个32位整数的视图。由于每个32位整数占据4个字节，所有可以写入4个整数，依次为0，2，4，6。

如果在这段数据上接着建立一个16位整数的视图，可以读出完全不一样的结果。

var int16View = new Int16Array(buffer);
for(var i=0;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。由于x86体系的计算机都采用 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，所以就得到了上面的结果。

比如，一个占据四个字节的16进制数0x12345678，决定其大小的最重要的字节是“12”，最不重要的是“78”。小端字节序将最不重要的字节排在前面，储存顺序就是78563412；大端字节序则完全相反，将最重要的字节排在前面，储存顺序就是12345678。目前，所有个人电脑几乎都是小端字节序，所以 TypedArray 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。这就带来一个严重的问题：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 对象，可以设定字节序(后面介绍)。

例子：

// 假定某段 buffer 包含如下字节 [0x02, 0x01, 0x03, 0x07]
var buffer = new ArrayBuffer(4);
var v1 = new Uint8Array(buffer);
v1[0] = 2;
v1[1] = 1;
v1[2] = 3;
v1[3] = 7;

var uInt16View = new Uint16Array(buffer);

// 计算机采用小端字节序
// 所以头两个字节等于258
if(uInt16View[0] === 258) {
	console.log('ok');   //ok
}

// 赋值运算
uInt16View[0] = 255;     // 字节变为 [0xFF, 0x00, 0x03, 0x07]
uInt16View[0] = 0xff05;  // 字节变为 [0x05, 0xFF, 0x03, 0x07]
uInt16View[1] = 0x0210;  // 字节变为 [0x05, 0xFF, 0x10, 0x02] 

下面的函数可以用来判断 当前视图是小端字节序还是大端字节序。

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('Unknown endianness');
	}
}

与普通数组相比，TypedArray 数组的最大优点就是可以直接操作内存，不需要数据类型转换，所以速度快得多。

BYTES_PER_ELEMENT 属性

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
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 实例上也能获取，即有 TypedArray.prototype.BYTES_PER_ELEMENT 。

ArrayBuffer 与字符串的互相转换

ArrayBuffer 转为字符串，或者字符串转为 ArrayBuffer，有一个前提，即字符串的编码方法是确定的。假定字符串采用UTF-16编码(JavaScript的内部编码方式)，可以自己编写转换函数。

// ArrayBuffer转为字符串，参数为 ArrayBuffer对象
function ab2str(buf) {
	return String.fromCharCode.apply(null, new Uint16Array(buf));
}

// 字符串专为 ArrayBuffer对象，参数为字符串
function str2ab(str) {
	var buf = new ArrayBuffer(str.length * 2); // 每个字符占用两个字节
	var bufView = new Uint16Array(buf);
	for(var i=0,strLen = str.length;i

溢出

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位数，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。

var uint8 = new Uint8Array(1);

uint8[0] = 256;
console.log(uint8[0]);   //0

uint8[0] = -1;
console.log(uint8[0]);   //255

上面代码中，uint8 是一个8位视图，而256的二进制形式是一个9位的值 100 , 000 , 000，这时就会发生溢出。根据规则，只会保留后8位，即00,000,000。uint8 视图的解释规则是无符号的8位整数，所以 00,000,000 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11,111,110，再加上1就是补码形式11,111,111。uint8 按照无符号的8位整数解释11,111,111，返回结果就是255。

一个简单转换规则，可以这样表示：

    · 正向溢出(overflow)：当输入值大于当前数据类型的最大值，结果等于当前数据类型的最小值加上余值，再减去1。

    · 负向溢出(underflow)：当输入值小于当前数据类型的最小值，结果等于当前数据类型的最大值减去余值，再加上1。

var int8 = new Int8Array(1);
int8[0] = 128;
console.log(int8[0]); //-128

int8[0] = -129;
console.log(int8[0]); //127

上面例子中，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，相当于正向溢出1，根据“最小值加上余值，再减去1”的规则，就会返回-128；输入值为-129时，相当于负向溢出1，根据“最大值减去余值，再加上1”的规则，就会返回127。

Uint8ClampedArray 视图的溢出规则，与上面的规则不同。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。

var uint8c = new Uint8ClampedArray(1);
uint8c[0] = 256;
console.log(uint8c[0]);  //255

uint8c[0] = -1;
console.log(uint8c[0]);  //0

上面例子中，uint8c是一个Uint8ClampedArray 视图，正向溢出时都返回255，负向溢出时都返回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。

var a = new Float32Array(64);
var b = new Uint8Array(a.buffer);

上面代码的a视图对象和b视图对象，对应同一个ArrayBuffer 对象，即同一段内存。

TypedArray.prototype.byteLength, TypedArray.prototype.byteOffset

byteLength 属性返回 TypedArray 数组占据的内存长度，单位为字节。byteOffset 属性返回 TypedArray 数组从底层 ArrayBuffer 对象的哪个字节开始。这两个属性都是只读属性。

var b = new ArrayBuffer(8);
var v1 = new Int32Array(b);
var v2 = new Uint8Array(b, 2);
var v3 = new Int16Array(b, 2, 2);

console.log(v1.byteLength) //8
console.log(v2.byteLength) //6
console.log(v3.byteLength) //4

console.log(v1.byteOffset) //0
console.log(v2.byteOffset) //2 
console.log(v3.byteOffset) //2

TypedArray.prototype.length

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

var a = new Int16Array(8);
console.log(a.length); //8
console.log(a.byteLength); //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另一段内存。

var a = new Uint8Array(8);
var b = new Uint8Array(8);

b.set(a);

上面代码复制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。

var a = new Uint8Array(8);
var b = new Uint8Array(10);

b.set(a, 2);

上面代码的b数组比a数组多两个成员，所以从b[2] 开始复制。

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。

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

console.log(a.byteLength); //16
console.log(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，上面代码的 a.subarray(2, 3) 意味着b只包含 a[2] 一个成员，字节长度为2。

TypedArray.prototype.slice( )

TypedArray 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);
// Uint8Array [2]

上面代码中，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，用于将参数转为一个 TypedArray 实例。

console.log( Float32Array.of(0.151, -8, 2.9) );
// Float32Array [0.151, -8, 2.9]

下面三种方法都会生成同样一个TypedArray数组。

// 方法一
let arr = new Uint8Array([1,2,3]);

// 方法二
let arr = Uint8Array.of(1,2,3);

// 方法三
let arr = new Uint8Array(3);
arr[0] = 1;
arr[1] = 2;
arr[2] = 3; 

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。

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

这个方法还可以将一种 TypedArray 实例，转为另一种。

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

from 方法还可以接受一个函数，作为第二个参数，用来对每个元素进行遍历，功能类似map方法。

Int8Array.of(127, 126, 125).map(x => 2 * x);
// Int8Array [-2, -4, -6]

console.log( Int16Array.from(Int8Array.of(127, 126, 125), x => 2 * x ) );
// Int16Array [254, 252, 250]

上面的例子中，from 方法没有发生溢出，这说明遍历不是针对原来的8位整数数组。也就是说，from 会将第一个参数指定的TypedArray 数组，拷贝到另一段内存之中，处理之后再将结果转成指定的数组格式。

复合视图

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

var buffer = new ArrayBuffer(24);

var idView = new Uint32Array(buffer, 0, 1);
var usernameView = new Uint8Array(buffer, 4, 16);
var 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

这种数据结构可以用如下的C语言描述：

struct someStruct {
    unsigned long id;
    char username[16];
    float amountDue;
}

DtataView 视图

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。本来，在设计目的上，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，所以大端字节序或小端字节序是可以自行设定的。

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

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

例子：

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

DataView 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8个方法读取内存：

    · getInt8：读取1个字节，返回一个8位整数。

    · getUint8：读取1个字节，返回一个无符号的8位整数。

    · getInt16：读取2个字节，返回一个16位整数。

    · getUint16：读取2个字节，返回一个无符号的16位整数。

    · getInt32：读取4个字节，返回一个32位整数。

    · getUint32：读取4个字节，返回一个无符号的32位整数。

    · getFloat32：读取4个字节，返回一个32位浮点数。

    · getFloat64：读取8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(不能是负数，否则会报错)，表示从哪个字节开始读取。

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

//从第1个字节读取一个8位无符号整数
var v1 = dv.getUint8(0);

//从第2个字节读取一个16位无符号整数
var v2 = dv.getUint16(1);

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

上面代码读取了 ArrayBuffer 对象的前5个字节，其中有一个8位整数和两个十六位整数。

如果一次读取两个或两个以上的字节，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解读，必须在 get 方法的第二个参数指定 true。

// 小端字节序
var v1 = dv.getUint16(1, true);

// 大端字节序
var v2 = dv.getUint16(3, false);

// 大端字节序
var v3 = dv.getUint16(3);

DataView 视图提供8个方法写入内存：

    · setInt8：写入1个字节的8位整数。

    · setUint8：写入1个字节的8位无符号整数。

    · setInt16：写入2个字节的16位整数。

    · setUint16：写入2个字节的16位无符号整数。

    · setInt32：写入4个字节的32位整数。

    · setUint32：写入4个字节的32位无符号整数。

    · setFloat32：写入4个字节的32位浮点数。

    · setFloat64：写入8个字节的64位浮点数。

这一系列 set方法，接受两个参数，第一个参数是字节序号，表示从哪个字节开始写入，第二个参数为写入的数据。对于那些写入两个或两个以上字节的方法，需要指定第三个参数，false 或者 undefined 表示使用大端字节序写入，true 表示使用小端字节序写入。

// 在第1个字节，以大端字节序写入值为25的32位整数
dv.setInt32(0, 25, false);

// 在第5个字节，以大端字节序写入值为25的32位整数
dv.setInt32(4, 25);

// 在第9个字节，以小端字节序写入值为2.5的32位浮点数
dv.setFloat32(8, 2.5, true);

如果不确定正在使用的计算机的字节序，可以采用下面的判断方式。

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

如果返回true，就是小端字节序；如果返回false，就是大端字节序。

二进制数组的应用

大量的Web API 用到了ArrayBuffer 对象和它的视图对象。

AJAX

传统上，服务器通过AJAX操作只能返回文本数据，即responseType属性默认为text。XMLHTTPRequest 第二版XHR2允许服务器返回二进制数据，这时分两种情况。如果明确知道返回的二进制数据类型，可以把返回类型(responseType)设为 arraybuffer；如果不知道，就设为blob。

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

xhr.onload = function() {
	let arraybuffer = xhr.response;
	// ...
};
xhr.send();

如果知道传回来的是32位整数，可以如下处理：

xhr.onreadystatechange = function() {
	if(req.readyState === 4) {
		var arrayResponse = xhr.response;
		var dataView = new DataView(arrayResponse);
		var ints = new Uint32Array(dataView.byteLength / 4);

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

Canvas

网页Canvas元素输出的二进制像素数据，就是TypedArray数组。

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

var imageData = ctx.getImageData(0, 0, cavas.width, canvas.height);
var uint8ClampedArray = imageData.data;

需要注意：上面代码的 uint8ClampedArray 虽然是一个 TypedArray 数组，但是它的视图类型是一种针对 Canvas 元素的专有类型 Uint8ClampedArray。这个视图类型的特点，就是专门针对颜色，把每个字节解读为无符号的8位整数，即只能取值0-255，而且发生运算的时候自动过滤高位溢出。这为图像处理带来了巨大的方便。

举例，如果把像素的颜色值设为 Uint8Array 类型，那么乘以一个 gamma 值的时候，必须这样计算：

u8[i] = Math.min(255, Math.max(0, u8[i] * gamma));

因为 Uint8Array 类型对于大于255的运算结果(比如0xFF+1)，会自动变为0x00，所以图像处理必须要像上面这样算。这样做麻烦且影响性能。如果将颜色值设为 Uint8ClampedArray 类型，计算就简化很多。

pixels[i] *= gamma;

Uint8ClampedArray 类型确保将小于0的值设为0，将大于255的值设为255。注意，IE10不支持该类型。

WebSocket

WebSocket 可以通过 ArrayBuffer ，发送或接收二进制数据。

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(4);
	socket.send(typedArray.buffer);
});

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

Fetch API

Fetch API 取回的数据，就是 ArrayBuffer 对象。

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

File API

如果知道一个文件的二进制数据类型，也可以将这个文件读取为 ArrayBuffer 对象。

var fileInput = document.getElementById('fileInput');
var file = fileInput.files[0];
var reader = new FileReader();
reader.readAsArrayBuffer(file);
reader.onload = function() {
	var arrayBuffer = reader.result;
	// ...
}

下面以处理bmp文件为例。假定file变量是一个指向bmp文件的文件对象，首先读取文件。

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

然后，定义处理图像的回调函数：先在二进制数据之上建立一个 DataView 视图，在建立一个 bitmap 对象，用于存放处理后的数据，最后将图像展示在 Canvas 元素之中。

function processiamge(e) {
	var buffer = e.target.result;
	var datav = new DataView(buffer);
	var bitmap = {};
	// 具体的处理步骤
}

具体处理图像数据时，先处理bmp的文件头。具体每个文件头的格式和定义，请参阅有关资料。

bitmap.fileheader = {};
bitmap.fileheader.bfType = datav.getUint16(0, true);
bitmap.fileheader.bfSize = datav.getUint32(2, true);
bitmap.fileheader.bfReserved1 = datav.getUint16(6, true);
bitmap.fileheader.bfReserved2 = datav.getUint16(8, true);
bitmap.fileheader.bfOffBits = datav.getUint32(10, true);

接着处理图像元信息部分。

bitmap.infoheader = {};
bitmap.infoheader.biSize = datav.getUint32(14, true); 
bitmap.infoheader.biWidth = datav.getUint32(18, true); 
bitmap.infoheader.biHeight = datav.getUint32(22, true); 
bitmap.infoheader.biPlanes = datav.getUint16(26, true); 
bitmap.infoheader.biBitCount = datav.getUint16(28, true); 
bitmap.infoheader.biCompression = datav.getUint32(30, true); 
bitmap.infoheader.biSizeImage = datav.getUint32(34, true); 
bitmap.infoheader.biXPelsPerMeter = datav.getUint32(38, true); 
bitmap.infoheader.biYPelsPerMeter = datav.getUint32(42, true); 
bitmap.infoheader.biClrUsed = datav.getUint32(46, true);
bitmap.infoheader.biClrImportant = datav.getUint32(50, true);

最后处理图像本身的像素信息。

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

至此，图像文件的数据全部处理完成。下一步，根据需要，进行图像变形，或者转换格式，或者展示在Canvas网页元素之中。