WebSocket系列之JavaScript中数字数据如何转换为二进制数据

概述

本文主要通过对JavaScript中数字数据与二进制数据之间的转换,让读者能够了解在JavaScript中如何对数字类型(包括但不限于Number类型)进行处理。

二进制数据在日常的JavaScript中很少遇到,但是当你使用WebSocket与后端进行数据交互时,就有可能会用到二进制的数据格式。因此,为了更好的理解本系列中之后发布的关于WebSocket传输二进制相关的内容,我们有必要了解二进制数据在JavaScript中是如何进行操作和存储的。

本文内容主要为:

  • JavaScript中如何操作与存储二进制数据——ArrayBuffer存储结构相关基础知识以及对应的DataView相关数据类型基础知识和和API接口,同时对字节序问题进行介绍。
  • 以Int和Short为例,说明JavaScript中的数字数据如何转换为二进制数据。
  • 以Long类型为例,说明JavaScript中如何表示Long类型并且如何将其转换为二进制数据。
  • 如何将二进制数据中转换为JavaScript中的数字数据。

本文与WebSocket并无太强关联,不过作为在WebSocket中传递二进制数据的基础知识储备,因此放入了此系列当中。

如果读者对WebSocket并不了解,或者说不明白它的使用场景和细节,可以阅读我的前一篇博客——WebSocket系列之基础知识入门篇

如果读者想了解String类型与二进制之间的处理和转换,可以于都WebSocket系列稍后发布的文章(文章发布后会替换此段)。

如果读者想了解在WebSocket中如何进行二进制的传递和解析,可以阅读WebSocket系列稍后发布的文章(文章发布后会替换此段)。

JavaScript中如何存储和操作二进制数据

了解了为什么需要使用二进制数据,我们来看下,在JavaScript中如何存储和操作二进制数据。

ArrayBuffer

首先,我们要介绍下在JavaScript中用来存储二进制数据的ArrayBuffer

ArrayBuffer 对象用来表示通用的、固定长度的原始二进制数据缓冲区。

MDN的文档中,我们能够看到ArrayBuffer的介绍。它是在JavaScript中用来进行二进制数据存储的一种数据对象。

下面我们通过一个示例来简单介绍下ArrayBuffer相关操作。

const buffer = new ArrayBuffer(8);

buffer.byteLength; // 结果为8

上面的示例通过创建一个长度为8Byte的二进制数据缓冲区。缓冲区只是一个数据存储的空间,如何对这个存储空间进行读取,完全取决于使用者。例如:8个字节可以当成是2个Int类型的数据,也可以是一个Long类型的数据,或者4个Short型的数据。

DataView

看完了存储数据的ArrayBuffer,我们来看下数据读写的DataView

DataView 视图是一个可以从 ArrayBuffer 对象中读写多种数值类型的底层接口,在读写时不用考虑平台字节序问题。

这个是在MDN中关于DataView的介绍。DataView提供了大量的API接口来进行数据的读和写操作,我们在后三章将会举例进行说明。但是,首先我们得先看下说明中提到的字节序问题。

字节序

在现有的计算机体系中,有两种字节序:

  • 大端字节序:高位在前,低位在后。符合人类阅读习惯。
  • 小端字节序:低位在前,高位在后。符合计算机读取习惯。

上面所说的顺序均是针对多字节对象而言,如Int类型,Long类型。以Int类型数据0x1234为例,如果是大端字节序,那么数据从人类对数值的通常写法上来看就是0x1234;如果是小端字节序,那么从人类对数值的通常写法上来看,应该写成0x3412

对于单字节对象如Byte类型数据而言,没有字节序一说。

在不同的平台中,可能使用不同的字节序,这就是所谓的字节序问题。DataView所谓的在读写时不需要考虑平台字节序问题是指:同时使用DataView进行写入和读取的数据保持一致。

JavaScript中的数字数据如何转换为二进制数据

对ArrayBuffer和DataView有了一个大概的了解,下面让我们来看下它是如何进行二进制数据操作的。

本章,我以Short类型和Int类型为例,介绍下相关操作步骤。

let buffer = new ArrayBuffer(6); // 初始化3个Byte的二进制数据缓冲区
let dataView = new DataView(buffer);

dataView.setInt16(0, 3); // 从第0个Byte位置开始,放置一个数字为3的Short类型数据(占2 Byte)
dataView.setInt32(2, 15); // 从第2个Byte位置开始,放置一个数字为15的Short类型数据(占4 Byte)

通过上面的示例,我们一共初始化了6个Byte的存储空间,使用1个Short类型(占2 Byte)和一个Int类型(占4 Byte)的数据进行填充。

DataView还提供了许多的API接口来进行其他数据类型的处理,如无符号型,浮点数等。他们的使用方法和上面介绍的API相同,我们在这里就不一一进行介绍了,希望了解更多API接口的读者可以查看MDN文档

JavaScript中如何表示Long类型并且如何将其转换为二进制数据

通过DataView提供的API接口,我们知道了如何处理Short类型、Int类型、Float类型和Double类型。那么,如果是对于Long类型这种原生API中没有提供处理函数的数据类型,我们应该如何处理呢?

首先,我们需要理解Long数据类型的结构,它是由一个高位的4个Byte和低位的4个Byte组成的数据类型。因为Long类型表示的范围比Number类型大,所以我们在JavaScript中是使用了两个Number类型(即Int类型)的对象来表示Long类型数据,相关的具体细节可以见我之前的博客Long.js源码分析与学习

理解了JavaScript中如何存储Long类型,我们就知道如果对其进行存储。

import Long from 'long';

let long = Long.fromString('123');
let buffer = new ArrayBuffer(8);
let dataView = new DataView(buffer);

dataView.setInt32(0, long.high); // 采用大端字节序放置
dataView.setInt32(4, long.low);

通过上面的示例,我们将一个Long类型的数据拆分成了两个Int类型的数据,按照大端字节序放入到了ArrayBuffer中。同理,如果是想按照小端字节序放置,只需要将数据进行部分处理后再放入即可,在此我就不过多介绍了。

如何将二进制数据中转换为JavaScript中的数据类型

当你知道了如何将数据转换为ArrayBuffer中存储的二进制数据后,就能够简单推测出如何进行反向操作——将数据从ArrayBuffer中读取出来,再转换成JavaScript中常用数据类型。

import Long from 'long';

let buffer = new ArrayBuffer(14); // 初始化3个Byte的二进制数据缓冲区
let dataView = new DataView(buffer);
let long = Long.fromString('123');


// 数据写入过程

dataView.setInt16(0, 3); // 从第0个Byte位置开始,放置一个数字为3的Short类型数据(占2 Byte)
dataView.setInt32(2, 15); // 从第2个Byte位置开始,放置一个数字为15的Short类型数据(占4 Byte)

dataView.setInt32(6, long.high); // 采用大端字节序放置
dataView.setInt32(10, long.low);

// 数据读取过程

let shortNumber = dataView.getInt16(0);
let intNumber = dataView.getInt32(2);

let longNumber = Long.fromBits(dataView.getInt32(10), dataView.getInt32(6)); // 根据大端字节序读取,该构造函数入参依次为:低16位,高16位

通过上面的示例,我们将一串二进制数据转换成为了JavaScript中通用的数据类型。

总结

通过使用ArrayBuffer和DataView,我们能够快速的将数字数据从二进制转换为JavaScript常用数据类型如Int、Short等;同时,我们也可以将这些数据类型转换为二进制数据。有了这些基础知识,我们就能够理解在之后的博客中讲到的关于使用WebSocket进行二进制数据传递的过程和处理逻辑。

下一篇博客我们将介绍String类型相关的二进制处理与转换操作,有兴趣的同学可以关注留意下相关内容。

部分参考资料

阮一峰老师关于字节序的介绍

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏zingpLiu

python基础(一)

  python的创始人为吉多·范罗苏姆(Guido van Rossum)。1989年的圣诞节期间,吉多·范罗苏姆为了在阿姆斯特丹打发时间,决心开发一个新的脚...

26820
来自专栏magicsoar

关于字符编码的那些事

一、编码是什么 编码为了某种目的把信息从一种形式集合转换为另一种形式集合的过程,古时的鸣金收兵,从某种意义上讲也是一种编码,将帅发出了退兵的命令,为了让更多的人...

20560
来自专栏PHP实战技术

你真的懂let和const吗?

在ES6之前我们脑海里应该只存在全局作用域和函数级作用域,没有块级作用域。那么为什么要引入块级作用域呢?

432110
来自专栏Java架构沉思录

你真的懂Java中的String、StringBuilder和StringBuffer吗?

相信String这个类是Java中使用得最频繁的类之一,并且又是各大公司面试喜欢问到的地方,今天就来和大家一起学习一下String、StringBui...

17630
来自专栏owent

C++ 新特性学习(七) — 右值引用

C++在效率上有个硬伤。我们知道C#和Java对于类传递都是以引用的方式,而C++默认都是传值。在传值过程中就经常会进行复制构造,这完全没必要而且浪费CPU,为...

10210
来自专栏Play & Scala 技术分享

挑逗 Java 程序员的那些 Scala 绝技

有个问题一直困扰着 Scala 社区,为什么一些 Java 开发者将 Scala 捧到了天上,认为它是来自上帝之吻的完美语言;而另外一些 Java 开发者却对它...

18160
来自专栏奇点大数据

Scala语言学习笔记二

在开始今天的内容前,先回复下在上一篇笔记的热心读者的问题: 1 既然是读书笔记,是读的哪本书? 这本书的名字叫《快学scala》,虽然是本比较久远的书,但是也...

31380
来自专栏JarvanMo的IT专栏

Dart In Action -Dart快速入门(五)

本文基本上是将dart官网部分内容进行翻译,没兴趣的请出门左转至Dart的官网,有兴趣的同志请继续阅读本文。

13630
来自专栏python3

python 递归与高阶函数

在函数内部,可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用自身本身,这个函数就是递归函数。

16640
来自专栏深度学习之tensorflow实战篇

Python中的__init__()方法整理中(两种解释)

解释一:看懂了就不用看第二种了 __init__()方法是Python学习当中重要的基础知识,__init__()方法意义重大的原因有两个。第一个原因是在对...

1.1K60

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券