ArrayBuffer笔记

前言

全文摘抄自阮一峰的<<ECMAScript 6 入门>>,单纯作为笔记使用

ArrayBuffer

Arraybuffer对象, TypedArray视图和DataView视图是Javascript 操作二进制数据的一个接口它们都是以数组的语法处理二进制数据,所以统称为二进制数组.

这个接口原始设计目的与WebGL项目有关,即浏览器与显卡之间的通信接口,为了满足Javascript与显卡1大量的,实时的数据交换,它们之间的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,两端都要进行格式转换将非常耗时)

二进制数组组成

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,意味着可以用数组方法操作内存

TypedArray视图

共9种类型视图,下面会提到

DataView视图

可以自定义复合格式的视图,自定义字节序

总结

1. ArrayBuffer: 代表原始的二进制数据
2. TypedArray: 读写简单类型的二进制数据
3. DataView: 读写复杂类型的二进制数据

ArrayBuffer对象

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。

const 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）。

DataView

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。

const 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，从头读取 8 位二进制数据，结果得到 0，因为原始内存的ArrayBuffer对象，默认所有位都是 0

TypedArray

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。

const buffer = new ArrayBuffer(12);

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

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。

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

typedArray[0] = 5;
typedArray // [5, 1, 2]

实例属性方法

• ArrayBuffer.prototype.byteLength: 返回所分配的内存区域的字节长度
• ArrayBuffer.prototype.slice(): 允许将内存区域的一部分，拷贝生成一个新的ArrayBuffer对象
• ArrayBuffer.isView(): 表示参数是否为ArrayBuffer的视图实例(TypedArray实例或DataView实例)

TypedArray 视图

与普通数组类似,差异在于:

• 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。
• 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。

共9种视图类型

数据类型	字节长度	含义	对应的 C 语言类型
Int8	1	8 位带符号整数	signed char
Uint8	1	8 位不带符号整数	unsigned char
Uint8C	1	8 位不带符号整数（自动过滤溢出）	unsigned char
Int16	2	16 位带符号整数	short
Uint16	2	16 位不带符号整数	unsigned short
Int32	4	32 位带符号整数	int
Uint32	4	32 位不带符号的整数	unsigned int
Float32	4	32 位浮点数	float
Float64	8	64 位浮点数	double

构造函数有多种用法

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

• 第一个参数（必需）：视图对应的底层ArrayBuffer对象。
• 第二个参数（可选）：视图开始的字节序号，默认从 0 开始。
• 第三个参数（可选）：视图包含的数据个数，默认直到本段内存区域结束。

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

注意，byteOffset必须与所要建立的数据类型一致，否则会报错。

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

（2）TypedArray(length)

不通过ArrayBuffer对象，直接分配内存而生成

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

（3）TypedArray(typedArray)

接受另一个TypedArray实例作为参数, 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。

const x = new Int8Array([1, 1]);
const y = new Int8Array(x);
x[0] // 1
y[0] // 1

x[0] = 2;
y[0] // 1

如果想基于同一段内存，构造不同的视图，可以采用下面的写法

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

x[0] = 2;
y[0] // 2

（4）TypedArray(arrayLikeObject)

参数是一个普通数组直接生成TypedArray实例, 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

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

TypedArray 数组也可以转换回普通数组

const normalArray = [...typedArray];
// or
const normalArray = Array.from(typedArray);
// or
const 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.findIndex(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()

因为没有concat方法,想合并TypedArray数组可以用下面方法

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]

字节序

指在内存中的表示方式

const buffer = new ArrayBuffer(16);
// 建立了一个 32 位整数的视图
const int32View = new Int32Array(buffer);
for (let i = 0; i < int32View.length; i++) {
  int32View[i] = i * 2;
  console.log("Entry " + i + ": " + int32View[i]);
}
// 接着建立一个 16 位整数的视图
const int16View = new Int16Array(buffer);
for (let i = 0; i < int16View.length; i++) {
  console.log("Entry " + i + ": " + int16View[i]);
}
// Entry 0: 0
// Entry 1: 2
// Entry 2: 4
// Entry 3: 6

// Entry 0: 0
// Entry 1: 0
// Entry 2: 2
// Entry 3: 0
// Entry 4: 4
// Entry 5: 0
// Entry 6: 6
// Entry 7: 0

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。然后，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

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

const 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');
  }
}

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
Uint8ClampedArray.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

ArrayBuffer 与字符串的互相转换

ArrayBuffer 和字符串的相互转换，使用原生 TextEncoder 和 TextDecoder 方法

/**
 * Convert ArrayBuffer/TypedArray to String via TextDecoder
 *
 * @see https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/TextDecoder
 */
function ab2str(
  input: ArrayBuffer | Uint8Array | Int8Array | Uint16Array | Int16Array | Uint32Array | Int32Array,
  outputEncoding: string = 'utf8',
): string {
  const decoder = new TextDecoder(outputEncoding)
  return decoder.decode(input)
}

/**
 * Convert String to ArrayBuffer via TextEncoder
 *
 * @see https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/TextEncoder
 */
function str2ab(input: string): ArrayBuffer {
  const view = str2Uint8Array(input)
  return view.buffer
}

/** Convert String to Uint8Array */
function str2Uint8Array(input: string): Uint8Array {
  const encoder = new TextEncoder()
  const view = encoder.encode(input)
  return view
}

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。

const uint8 = new Uint8Array(1);

uint8[0] = 256;
uint8[0] // 0

uint8[0] = -1;
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100000000，这时就会发生溢出。根据规则，只会保留后 8 位，即00000000。uint8视图的解释规则是无符号的 8 位整数，所以00000000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11111110，再加上1就是补码形式11111111。uint8按照无符号的 8 位整数解释11111111，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的绝对值，再加上 1。

const int8 = new Int8Array(1);

int8[0] = 128;
int8[0] // -128

int8[0] = -129;
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（128 除以 127 的余值是 1），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“最大值减去余值的绝对值（-129 除以-128 的余值的绝对值是 1），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。

const uint8c = new Uint8ClampedArray(1);

uint8c[0] = 256;
uint8c[0] // 255

uint8c[0] = -1;
uint8c[0] // 0

原型方法属性

TypedArray.prototype.buffer

返回整段内存区域对应的ArrayBuffer对象。该属性为只读属性。

TypedArray.prototype.byteLength，TypedArray.prototype.byteOffset

返回 TypedArray 数组占据的内存长度，单位为字节

TypedArray.prototype.length

表示 TypedArray 数组含有多少个成员

TypedArray.prototype.set()

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。

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。

const a = new Uint16Array(8);
const b = new Uint16Array(10);

b.set(a, 2)

TypedArray.prototype.subarray()

对于 TypedArray 数组的一部分，再建立一个新的视图

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

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

a.byteLength // 16
b.byteLength // 2

TypedArray.prototype.slice()

返回一个指定位置的新的TypedArray实例

静态方法

TypedArray.of()

将参数转为一个TypedArray实例

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

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

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

TypedArray.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,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 ]

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。

还可以将一种TypedArray实例，转为另一种

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

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”

const buffer = new ArrayBuffer(24);

const idView = new Uint32Array(buffer, 0, 1);
const usernameView = new Uint8Array(buffer, 4, 16);
const amountDueView = new Float32Array(buffer, 20, 1);

DataView 视图

相比较复合视图, 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。

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

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。

如果一次读取两个或两个以上字节，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
const v1 = dv.getUint16(1, true);

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

// 大端字节序
const 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。

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。

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

二进制数组的应用

AJAX

XHR2允许服务器返回二进制数据，这时分成两种情况。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

let 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，可以像下面这样处理。

xhr.onreadystatechange = function () {
  if (req.readyState === 4 ) {
    const arrayResponse = xhr.response;
    const dataView = new DataView(arrayResponse);
    const 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。

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

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

需要注意的是，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

举例来说，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，就必须这样计算：

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。这样做很麻烦，而且影响性能。如果将颜色值设为Uint8ClampedArray类型，计算就简化许多。

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，IE 10 不支持该类型。

WebSocket

let 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
  const typedArray = new Uint8Array(4);
  socket.send(typedArray.buffer);
});

// Receive binary data
socket.addEventListener('message', function (event) {
  const arrayBuffer = event.data;
  // ···
});

Fetch API

Fetch API 取回的数据，就是ArrayBuffer对象。

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

File API

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。

const 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，再建立一个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 processimage(e) {
  const buffer = e.target.result;
  const datav = new DataView(buffer);
  const 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。

const 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，可以根据需要，进行图像变形，或者转换格式，或者展示在Canvas网页元素之中。

SharedArrayBuffer

JavaScript 是单线程的，Web worker 引入了多线程：主线程用来与用户互动，Worker 线程用来承担计算任务。每个线程的数据都是隔离的，通过postMessage()通信

线程之间的数据交换可以是各种格式，不仅仅是字符串，也可以是二进制数据。这种交换采用的是复制机制，即一个进程将需要分享的数据复制一份，通过postMessage方法交给另一个进程。如果数据量比较大，这种通信的效率显然比较低。很容易想到，这时可以留出一块内存区域，由主线程与 Worker 线程共享，两方都可以读写，那么就会大大提高效率，协作起来也会比较简单（不像postMessage那么麻烦）。

ES2017 引入SharedArrayBuffer，允许 Worker 线程与主线程共享同一块内存。SharedArrayBuffer的 API 与ArrayBuffer一模一样，唯一的区别是后者无法共享数据。

// 主线程

// 新建 1KB 共享内存
const sharedBuffer = new SharedArrayBuffer(1024);

// 主线程将共享内存的地址发送出去
w.postMessage(sharedBuffer);

// 在共享内存上建立视图，供写入数据
const sharedArray = new Int32Array(sharedBuffer);

Worker 线程从事件的data属性上面取到数据。

// Worker 线程
onmessage = function (ev) {
  // 主线程共享的数据，就是 1KB 的共享内存
  const sharedBuffer = ev.data;

  // 在共享内存上建立视图，方便读写
  const sharedArray = new Int32Array(sharedBuffer);

  // ...
};

Atomics 对象

多线程共享内存，最大的问题就是如何防止两个线程同时修改某个地址，或者说，当一个线程修改共享内存以后，必须有一个机制让其他线程同步。SharedArrayBuffer API 提供Atomics对象，保证所有共享内存的操作都是“原子性”的，并且可以在所有线程内同步。

什么叫“原子性操作”呢？现代编程语言中，一条普通的命令被编译器处理以后，会变成多条机器指令。如果是单线程运行，这是没有问题的；多线程环境并且共享内存时，就会出问题，因为这一组机器指令的运行期间，可能会插入其他线程的指令，从而导致运行结果出错

// 主线程
ia[42] = 314159;  // 原先的值 191
ia[37] = 123456;  // 原先的值 163

// Worker 线程
console.log(ia[37]);
console.log(ia[42]);
// 可能的结果
// 123456
// 191

上面代码中，主线程的原始顺序是先对 42 号位置赋值，再对 37 号位置赋值。但是，编译器和 CPU 为了优化，可能会改变这两个操作的执行顺序（因为它们之间互不依赖），先对 37 号位置赋值，再对 42 号位置赋值。而执行到一半的时候，Worker 线程可能就会来读取数据，导致打印出123456和191。

// 主线程
const sab = new SharedArrayBuffer(Int32Array.BYTES_PER_ELEMENT * 100000);
const ia = new Int32Array(sab);

for (let i = 0; i < ia.length; i++) {
  ia[i] = primes.next(); // 将质数放入 ia
}

// worker 线程
ia[112]++; // 错误
Atomics.add(ia, 112, 1); // 正确

上面代码中，Worker 线程直接改写共享内存ia[112]++是不正确的。因为这行语句会被编译成多条机器指令，这些指令之间无法保证不会插入其他进程的指令。请设想如果两个线程同时ia[112]++，很可能它们得到的结果都是不正确的。

Atomics对象就是为了解决这个问题而提出，它可以保证一个操作所对应的多条机器指令，一定是作为一个整体运行的，中间不会被打断。也就是说，它所涉及的操作都可以看作是原子性的单操作，这可以避免线程竞争，提高多线程共享内存时的操作安全。所以，ia[112]++要改写成Atomics.add(ia, 112, 1)。

API

（1）Atomics.store()，Atomics.load()

store()方法用来向共享内存写入数据，load()方法用来从共享内存读出数据。

此外，它们还用来解决一个问题：多个线程使用共享内存的某个位置作为开关（flag），一旦该位置的值变了，就执行特定操作。这时，必须保证该位置的赋值操作，一定是在它前面的所有可能会改写内存的操作结束后执行；而该位置的取值操作，一定是在它后面所有可能会读取该位置的操作开始之前执行。store方法和load方法就能做到这一点，编译器不会为了优化，而打乱机器指令的执行顺序。

Atomics.load(array, index)
Atomics.store(array, index, value)

store方法接受三个参数：SharedBuffer 的视图、位置索引和值，返回sharedArray[index]的值。load方法只接受两个参数：SharedBuffer 的视图和位置索引，也是返回sharedArray[index]的值。

// 主线程 main.js
ia[42] = 314159;  // 原先的值 191
Atomics.store(ia, 37, 123456);  // 原先的值是 163

// Worker 线程 worker.js
while (Atomics.load(ia, 37) == 163);
console.log(ia[37]);  // 123456
console.log(ia[42]);  // 314159

上面代码中，主线程的Atomics.store向 42 号位置的赋值，一定是早于 37 位置的赋值。只要 37 号位置等于 163，Worker 线程就不会终止循环，而对 37 号位置和 42 号位置的取值，一定是在Atomics.load操作之后。

下面是另一个例子。

// 主线程
const worker = new Worker('worker.js');
const length = 10;
const size = Int32Array.BYTES_PER_ELEMENT * length;
// 新建一段共享内存
const sharedBuffer = new SharedArrayBuffer(size);
const sharedArray = new Int32Array(sharedBuffer);
for (let i = 0; i < 10; i++) {
  // 向共享内存写入 10 个整数
  Atomics.store(sharedArray, i, 0);
}
worker.postMessage(sharedBuffer);

上面代码中，主线程用Atomics.store()方法写入数据。下面是 Worker 线程用Atomics.load()方法读取数据。

// worker.js
self.addEventListener('message', (event) => {
  const sharedArray = new Int32Array(event.data);
  for (let i = 0; i < 10; i++) {
    const arrayValue = Atomics.load(sharedArray, i);
    console.log(`The item at array index ${i} is ${arrayValue}`);
  }
}, false);

（2）Atomics.exchange()

功能类似,区别Atomics.store()返回写入的值，而Atomics.exchange()返回被替换的值。

（3）Atomics.wait()，Atomics.wake()

Atomics对象提供了wait()和wake()两个方法用于等待通知。这两个方法相当于锁内存，即在一个线程进行操作时，让其他线程休眠（建立锁），等到操作结束，再唤醒那些休眠的线程（解除锁）

Atomics.wait(sharedArray, index, value, timeout)

• sharedArray：共享内存的视图数组。
• index：视图数据的位置（从0开始）。
• value：该位置的预期值。一旦实际值等于预期值，就进入休眠。
• timeout：整数，表示过了这个时间以后，就自动唤醒，单位毫秒。该参数可选，默认值是Infinity，即无限期的休眠，只有通过Atomics.wake()方法才能唤醒。

Atomics.wait()的返回值是一个字符串，共有三种可能的值。如果sharedArray[index]不等于value，就返回字符串not-equal，否则就进入休眠。如果Atomics.wake()方法唤醒，就返回字符串ok；如果因为超时唤醒，就返回字符串timed-out。

Atomics.wake(sharedArray, index, count)

• sharedArray：共享内存的视图数组。
• index：视图数据的位置（从0开始）。
• count：需要唤醒的 Worker 线程的数量，默认为Infinity。

（4）运算方法

共享内存上面的某些运算是不能被打断的，即不能在运算过程中，让其他线程改写内存上面的值。Atomics 对象提供了一些运算方法，防止数据被改写。

// 将value加到sharedArray[index]，返回sharedArray[index]旧的值。
Atomics.add(sharedArray, index, value)

// 将value从sharedArray[index]减去，返回sharedArray[index]旧的值。
Atomics.sub(sharedArray, index, value)

// 将value与sharedArray[index]进行位运算and，放入sharedArray[index]，并返回旧的值。
Atomics.and(sharedArray, index, value)

// 将value与sharedArray[index]进行位运算or，放入sharedArray[index]，并返回旧的值。
Atomics.or(sharedArray, index, value)

// 将vaule与sharedArray[index]进行位运算xor，放入sharedArray[index]，并返回旧的值。
Atomics.xor(sharedArray, index, value)

（5）其他方法

• Atomics.compareExchange(sharedArray, index, oldval, newval)：如果sharedArray[index]等于oldval，就写入newval，返回oldval。
• Atomics.isLockFree(size)：返回一个布尔值，表示Atomics对象是否可以处理某个size的内存锁定。如果返回false，应用程序就需要自己来实现锁定。

Atomics.compareExchange的一个用途是，从 SharedArrayBuffer 读取一个值，然后对该值进行某个操作，操作结束以后，检查一下 SharedArrayBuffer 里面原来那个值是否发生变化（即被其他线程改写过）。如果没有改写过，就将它写回原来的位置，否则读取新的值，再重头进行一次操作。