理解 typed array

_Zhao 發(fā)布于2019-08-21 17:51 / 3248人閱讀

摘要：在內部設計時分成了兩部分和。層表示內存中的數(shù)據(jù)塊，負責提供操作數(shù)據(jù)塊的接口。也就是說通過創(chuàng)建內存塊，通過實現(xiàn)對內存塊的讀寫操作。很顯然中的結果是。有同學可能對輸出的順序不理解，覺得為什么不是呢。上例在小端模式下的存儲形式，每個框框表示位。

我們知道在C語言中，可以使用malloc和free方法來分配和釋放內存。隨著web的發(fā)展中，js在ES6中新增了內存操作的支持。其實現(xiàn)方式就是---typed array。

typed array是個集體的概念。int8Array,Uint8Array,int16Array,Uint16Array等統(tǒng)統(tǒng)等稱為typed array。通過這些類，開發(fā)者可以方便地讀寫內存中的二進制數(shù)據(jù)。

typed array在內部設計時分成了兩部分：buffer和view。buffer層表示內存中的數(shù)據(jù)塊，view負責提供操作數(shù)據(jù)塊的接口。

ArrayBuffer

buffer層的底層實現(xiàn)就是基于ArrayBuffer類。ArrayBuffer的功能與malloc類似，為用戶分配一塊內存。

創(chuàng)建一個ArrayBuffer實例很簡單，它接收一個參數(shù)，參數(shù)表示要分配多大的一塊內存區(qū)域，字節(jié)為單位。下面的代碼片段，分配了一塊8字節(jié)的內存區(qū)：

var buffer = new ArrayBuffer(8);

我們還可以通過byteLength訪問該實例的內存大?。?/p>

console.log(buffer.byteLength) // 8

使用slice方法創(chuàng)建一個新的實例，其內容復制原ArrayBuffer實例中的部分內容。

var buf2 = buffer.slice(0,2);

創(chuàng)建一個新的實例，分配2字節(jié)大小的內存，其內容復制buffer中索引為0和1的內存中的數(shù)據(jù)。

但是ArrayBuffer并不提供對內存讀寫的方法。如果要對該內存塊進行操作，需要用到另一個類DataView。

DataView

DataView類提供了訪問ArrayBuffer的接口。其語法如下：

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

首先接收一個必傳的buffer對象，該對象就是DataView實例接下來將要操作的內存塊。其次是一個可選的byteOffset，該參數(shù)表示DataView實例要操作的buffer對象的開始位置。最后的參數(shù)指定要操作的buffer對象中元素的個數(shù)。
下面的代碼片段演示了DataView如何操作ArrayBuffer：

var buffer = new ArrayBuffer(16);
var dv = new DataView(buffer, 0);

dv.setInt16(1, 42);
dv.getInt16(1); //42

示例中創(chuàng)建了一個DataView實例，該實例將buffer作為被操作的內存塊，并且指定該內存塊的16個字節(jié)都位于可操作區(qū)。
接著調用setInt16方法向從buffer的第2個字節(jié)開始存儲帶符號的16位整數(shù)。調用getInt16方法讀出位于第2個字節(jié)處的帶符號的16位整數(shù)。

typed array

如上所述，typed array的實現(xiàn)是組合了ArrayBuffer和DataView。也就是說typed array 通過ArrayBuffer創(chuàng)建內存塊，通過DataView實現(xiàn)對內存塊的讀寫操作。

typed array提供了多個類實現(xiàn)對同一塊內存中的二進制數(shù)據(jù)按照不同的位數(shù)格式進行讀寫。如使用int8Array從內存中以帶符號的8位整數(shù)的形式讀寫數(shù)據(jù)。

下面看一個例子來加深對typed array的理解

var buffer = new ArrayBuffer(16) //創(chuàng)建16b的內存區(qū)
var int32View = new Int32Array(buffer);
var int16View = new Int16Array(buffer);

for (var i = 0; i < int32View.length; i++) {
  int32View[i] = i * 2;
  console.log(int32View[i]); // 0, 2, 4, 6
}

for (var i = 0; i < int16View.length; i++) {
  console.log(int16View[i]); // 0, 0, 2, 0, 4, 0, 6, 0
}

buffer是一個ArrayBuffer實例，表示一塊16b的內存區(qū)。同時創(chuàng)建了兩個typed array，分別是32位和16位的。區(qū)別在于使用32位的訪問buffer時，會把buffer（16b）以32位為單位劃分為4個元素，讀寫都是以32位為單位進行的。16位的進行訪問時，會把buffer（16b）以16位為單位劃分為8個元素，每次讀寫都是16位。

第一個循環(huán)中，我們使用int32View向buffer中的4個元素中分別寫入了0,2,4,6 4個整數(shù)。
很顯然console中的結果是0,2,4,6。

第二個循環(huán)中，我們使用int16View以16位的格式讀取同一塊內存，可以想象原來的4個元素變成了8個元素，因此讀出的時候也會將原來的32位元素拆分為2個16位元素。因此console中的結果是0,0,2,0,4,0,6,0。

有同學可能對輸出的順序不理解，覺得為什么不是0,0,0,2,0,4,0,6呢。這里稍微解釋一下。
原因是默認情況下typed array 讀取數(shù)據(jù)的時候都是以小端模式來返回的。

所謂的小端模式（Little-endian），是指數(shù)據(jù)的高字節(jié)保存在內存的高地址中，而數(shù)據(jù)的低字節(jié)保存在內存的低地址中，這種存儲模式將地址的高低和數(shù)據(jù)位權有效地結合起來，高地址部分權值高，低地址部分權值低，和我們的邏輯方法一致。

上例在小端模式下的存儲形式，每個框框表示16位。小端模式下數(shù)據(jù)的位權和地址的順序是一致的，從小到大排列。

總結

typed array提供了一組讀取不同字長的類數(shù)組對象如，int8Array,int16Array,int64Array來實現(xiàn)對內存的操作。typed array的底層實現(xiàn)是基于ArrayBuffer和DataView實現(xiàn)的，對內存的分配和內存的讀取做了很好的分層設計。使用typed array使js向C語言等具備了操作二進制數(shù)據(jù)的能力。

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