HTML5引入的新数组TypedArray介绍

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HTML5引入的新数组TypedArray介绍

来源: 作者: 时间:2015-10-29 10:06
Javascript中的数组是个强大的家伙:你可以创建的时候不规定长度,而是动态的去改变长度。你可以把他当成普通的数组去读取,也可以当他是堆栈来使用。你可以改变数组中每个元素的
Javascript中的数组是个强大的家伙:你可以创建的时候不规定长度,而是动态的去改变长度。你可以把他当成普通的数组去读取,也可以当他是堆栈来使用。你可以改变数组中每个元素的值甚至是类型

Javascript中的数组是个强大的家伙

你可以创建的时候不规定长度,而是动态的去改变长度。你可以把他当成普通的数组去读取,也可以当他是堆栈来使用。你可以改变数组中每个元素的值甚至是类型。

好吧,其实他是一个对象,比如我们可以这样去创建数组:

复制代码
代码如下:

var array = new Array(10);

Javascript的数组的强大以及全能,给我们带来了便捷性。但一般而言:

全能的东西能在各种环境下使用,但却不一定适用于各种环境。

而TypedArray正是为了解决Javascript中数组“干太多事”而出现的。

起源

TypedArray是一种通用的固定长度缓冲区类型,允许读取缓冲区中的二进制数据。

其在WEBGL规范中被引入用于解决Javascript处理二进制数据的问题。

TypedArray已经被大部分现代浏览器支持,例如可以用下面方法创建TypedArray:

复制代码
代码如下:

// 创建一个8-byte的ArrayBuffer
var b = new ArrayBuffer(8);
// 创建一个b的引用,类型是Int32,起始位置在0,结束位置为缓冲区尾部
var v1 = new Int32Array(b);
// 创建一个b的引用,类型是Uint8,起始位置在2,结束位置为缓冲区尾部
var v2 = new Uint8Array(b, 2);
// 创建一个b的引用,类型是Int16,起始位置在2,总长度为2
var v3 = new Int16Array(b, 2, 2);

则缓冲和创建的引用布局为:
变量 索引
  字节数
b = 0 1 2 3 4 5 6 7
  索引数
v1 = 0 1
v2 =   0 1 2 3 4 5
v3 =   0 1  

这表示Int32类型的v1数组的第0个元素是ArrayBuffer类型的b的第0-3个字节,如此等等。

构造函数

上面我们通过ArrayBuffer来创建TypedArray,而实际上,TypedArray提供了3个构造函数来创建他的实例。

构造函数
复制代码
代码如下:

TypedArray(unsigned long length)
创建一个新的TypedArray,length是其固定长度。


复制代码
代码如下:

TypedArray(TypedArray array)
TypedArray(type[] array)
创建一个新的TypedArray,其每个元素根据array进行初始化,元素进行了相应的类型转换。


复制代码
代码如下:

TypedArray(ArrayBuffer buffer, optional unsigned long byteOffset, optional unsigned long length)
创建一个新的TypedArray,使其作为buffer的一个引用,byteOffset为其起始的偏移量,length为其长度。

所以通常我们用下面的方式创建TypedArray:

复制代码
代码如下:

var array = new Uint8Array(10);

或者:

复制代码
代码如下:

var array = new Uint8Array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]);
 
数据操作

TypedArray提供了setter、getter、set和subarray四个方法进行数据操作。

方法getter type get(unsigned long index)

返回指定索引的元素。

setter void set(unsigned long index, type value)

设置指定索引的元素为指定值。

void set(TypedArray array, optional unsigned long offset)void set(type[] array, optional unsigned long offset)

根据array设置值,offset为偏移位置。

TypedArray subarray(long begin, optional long end)

返回一个新的TypedArray,起始位为begin,结束位为end。

例如读取元素可以用

var array = new Uint8Array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]);alert(array[4]); //5

设置元素可以用

var array = new Uint8Array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]);alert(array[4]); //5array[4] = 12;alert(array[4]); //12

获取一个副本可以用

var array = new Uint8Array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]);var array2 = array.subarray(0); 数组类型

类型 大小 描述 Web IDL类型 C 类型
Int8Array 1 8位有符号整数 byte signed char
Uint8Array 1 8位无符号整数 octet unsigned char
Uint8ClampedArray 1 8位无符号整数 (clamped) octet unsigned char
Int16Array 2 16位有符号整数 short short
Uint16Array 2 16位无符号整数 unsigned short unsigned short
Int32Array 4 32位有符号整数 long int
Uint32Array 4 32位无符号整数 unsigned long unsigned int
Float32Array 4 32位IEEE浮点数 unrestricted float float
Float64Array 8 64位IEEE浮点数 unrestricted double double

玩过canvas的可能会觉得很眼熟。

因为ImageData中用于存储图像数据的数组便是Uint8ClampedArray类型的。

例如:

var context = document.createElement("canvas").getContext("2d");var imageData = context.createImageData(100, 100);console.log(imageData.data);

其在FireBug中显示为

Uint8ClampedArray { 0=0, 1=0, 2=0, 更多...}

为什么要用TypedArray

我们知道Javascript中数字是64位浮点数。则对于一个二进制图片(图片每个像素点是以8位无符号整数存储的),如果要将其数据在Javascript数组中使用,相当于使用了图片8倍的内存来存储一个图片的数据,这显然是不科学的。而TypedArray能帮助我们只使用原来1/8的内存来存储图片数据。

或者对于WebSocket,如果用base64进行传输也是一个花费较高的方式,转而使用二进制传送可能是更好的方式。

当然,TypedArray还有更多好处,比如具有更好的性能,下面我们进行一些小测试来验证这一点。

参与测试的浏览器为

FireFox 17.0.1 和 Chrome 23.0.1271.97m

Test1:顺序读取速读

复制代码
代码如下:

var timeArray1 = [];
var timeArray2 = [];
function check1(){
var array = new Uint8ClampedArray(5000000);
for(var i = array.length; i--;){
array[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
}
var temp;
var time1 = (new Date()).getTime();
for(var i = array.length; i--;){
temp = array[i];
}
var time2 = (new Date()).getTime();
console.log(time2 - time1);
timeArray1.push(time2 - time1);
}
function check2(){
var array2 = new Array(5000000);
for(var i = array2.length; i--;){
array2[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
}
var temp;
var time3 = (new Date()).getTime();
for(var i = array2.length; i--;){
temp = array2[i];
}
var time4 = (new Date()).getTime();
console.log(time4 - time3);
timeArray2.push(time4 - time3);
}
function timer(__fun, __time, __callback){
var now = 0;
function begin(){
var timeout = setTimeout(function(){
if(now !== __time){
now++;
__fun();
begin();
}else{
if(timeArray1.length && timeArray2.length){
console.log("timeArray1 == " + timeArray1 + ", average == " + average(timeArray1));
console.log("timeArray2 == " + timeArray2 + ", average == " + average(timeArray2));
}
__callback && __callback();
}
}, 100);
}
begin();
}
function average(__array){
var total = 0;
for(var i = __array.length; i--;){
total += __array[i];
}
return (total / __array.length);
}
timer(check1, 10, function(){
timer(check2, 10);
});


可见Uint8ClampedArray的读取速度明显比Array要快(条状柱越长,代表花费时间越多)。

Test2:随机读取

复制代码
代码如下:

//……
function check1(){
var array = new Uint8ClampedArray(5000000);
for(var i = array.length; i--;){
array[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
}
var temp;
var time1 = (new Date()).getTime();
for(var i = array.length; i--;){
temp = array[Math.floor(Math.random() * 5000000)];
}
var time2 = (new Date()).getTime();
console.log(time2 - time1);
timeArray1.push(time2 - time1);
}
function check2(){
var array2 = new Array(5000000);
for(var i = array2.length; i--;){
array2[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
}
var temp;
var time3 = (new Date()).getTime();
for(var i = array2.length; i--;){
temp = array2[Math.floor(Math.random() * 5000000)];
}
var time4 = (new Date()).getTime();
console.log(time4 - time3);
timeArray2.push(time4 - time3);
}
//……

随即读取中Uint8ClampedArray的读取速度也是比Array要快的。

Test3:顺序写入

复制代码
代码如下:

//……
function check1(){
var array = new Uint8ClampedArray(5000000);
var time1 = (new Date()).getTime();
for(var i = array.length; i--;){
array[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
}
var time2 = (new Date()).getTime();
console.log(time2 - time1);
timeArray1.push(time2 - time1);
}
function check2(){
var array2 = new Array(5000000);
var time3 = (new Date()).getTime();
for(var i = array2.length; i--;){
array2[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
}
var time4 = (new Date()).getTime();
console.log(time4 - time3);
timeArray2.push(time4 - time3);
}
//……


Test4:复制操作(U8C to U8C 和 Array to U8C)




复制代码
代码如下:

//……
function check1(){
var array = new Uint8ClampedArray(5000000);
for(var i = array.length; i--;){
array[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
}
var temp;
var array2 = new Uint8ClampedArray(5000000);
var time1 = (new Date()).getTime();
array2.set(array);
var time2 = (new Date()).getTime();
console.log(time2 - time1);
timeArray2.push(time2 - time1);
}
function check2(){
var array = new Array(5000000);
for(var i = array.length; i--;){
array[i] = Math.floor(Math.random() * 100);
}
var temp;
var array2 = new Uint8ClampedArray(5000000);
var time1 = (new Date()).getTime();
array2.set(array);
var time2 = (new Date()).getTime();
console.log(time2 - time1);
timeArray2.push(time2 - time1);
}
//……

可见U8C复制到U8C,比Array复制到U8C快得多。

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