WebSocket系列之JavaScript中数字数据如何转换为二进制数据

概述

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

二进制数据在平常的JavaScript中不多遇到，可是当你使用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。所以，为了更好的理解本系列中以后发布的关于WebSocket传输二进制相关的内容，咱们有必要了解二进制数据在JavaScript中是如何进行操做和存储的。

本文内容主要为：

• JavaScript中如何操做与存储二进制数据——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类型而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并没有太强关联，不过做为在WebSocket中传递二进制数据的基础知识储备，所以放入了此系列当中。

若是读者对WebSocket并不了解，或者说不明白它的使用场景和细节，能够阅读个人前一篇博客——WebSocket系列之基础知识入门篇。

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

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

JavaScript中如何存储和操做二进制数据

了解了为何须要使用二进制数据，咱们来看下，在JavaScript中如何存储和操做二进制数据。

ArrayBuffer

首先，咱们要介绍下在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。

在MDN的文档中，咱们可以看到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。

下面咱们经过一个示例来简单介绍下ArrayBuffer相关操做。

const buffer = new ArrayBuffer(8);

buffer.byteLength; // 结果为8

上面的示例经过建立一个长度为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，彻底取决于使用者。例如：8个字节能够当成是2个Int类型的数据，也能够是一个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，咱们来看下数据读写的DataView。

DataView 视图是一个能够从 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做，咱们在后三章将会举例进行说明。可是，首先咱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，若是是大端字节序，那么数据从人类对数值的一般写法上来看就是0x1234；若是是小端字节序，那么从人类对数值的一般写法上来看，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。

在不一样的平台中，可能使用不一样的字节序，这就是所谓的字节序问题。DataView所谓的在读写时不须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，下面让咱们来看下它是如何进行二进制数据操做的。

本章，我以Short类型和Int类型为例，介绍下相关操做步骤。

let buffer = new ArrayBuffer(6); // 初始化6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)

经过上面的示例，咱们一共初始化了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接口来进行其余数据类型的处理，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，咱们在这里就不一一进行介绍了，但愿了解更多API接口的读者能够查看MDN文档。

JavaScript中如何表示Long类型而且如何将其转换为二进制数据

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

首先，咱们须要理解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。由于Long类型表示的范围比Number类型大，因此咱们在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，相关的具体细节能够见我以前的博客Long.js源码分析与学习。

理解了JavaScript中如何存储Long类型，咱们就知道若是对其进行存储。

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);

经过上面的示例，咱们将一个Long类型的数据拆分红了两个Int类型的数据，按照大端字节序放入到了ArrayBuffer中。同理，若是是想按照小端字节序放置，只须要将数据进行部分处理后再放入便可，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，就可以简单推测出如何进行反向操做——将数据从ArrayBuffer中读取出来，再转换成JavaScript中经常使用数据类型。

import Long from 'long';

let buffer = new ArrayBuffer(14); // 初始化14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

经过上面的示例，咱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

经过使用ArrayBuffer和DataView，咱们可以快速的将数字数据从二进制转换为JavaScript经常使用数据类型如Int、Short等；同时，咱们也能够将这些数据类型转换为二进制数据。有了这些基础知识，咱们就可以理解在以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。

下一篇博客咱们将介绍String类型相关的二进制处理与转换操做，有兴趣的同窗能够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