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:
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:
// 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:
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。
- TypedArray(unsigned long length)
- 创建一个新的TypedArray,length是其固定长度。
- TypedArray(TypedArrayarray)
- 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。
- 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:
var array = new Uint8Array(10);
或者:
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。
- gettertypeget(unsigned long index)
-
返回指定索引的元素。
- setter void set(unsigned long index,typevalue)
-
设置指定索引的元素为指定值。
- voidset(TypedArrayarray, optional unsigned long offset)
- voidset(type[] array, optional unsigned long offset)
-
根据array设置值,offset为偏移位置。
- TypedArraysubarray(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]); //5 array[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
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
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
//…… 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
//…… 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)
//…… 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。
参考文献
Typed Array Specification