在思否答题遇到几个关于图片上传的问题，中间都涉及到ArrayBuffer的概念，心心念念想整理下这方面的知识，也希望让更多人能有所收获。
各位看官，一起开始吧。
1. 如何上传文件
前端中上传一般使用FormData创建请求数据，示例如下：
var formData = new FormData();
formData.append("username", "Groucho");
// HTML 文件类型input，由用户选择
formData.append("userfile", fileInputElement.files[0]);
// JavaScript file-like 对象
var content = '<a id="a"><b id="b">hey!</b></a>'; // 新文件的正文...
var blob = new Blob([content], { type: "text/xml"});
formData.append("webmasterfile", blob);
var request = new XMLHttpRequest();
request.open("POST", "http://foo.com/submitform.php");
request.send(formData);
FormData 对象的字段类型可以是 Blob, File, 或者 string，如果它的字段类型不是Blob也不是File，则会被转换成字符串。
我们通过<input type="input"/>选择图片，把获取到的file放到FormData，再提交到服务器。
如果上传多个文件，就追加到同一个字段中。
fileInputElement.files.forEach(file => {
formData.append('userfile', file);
})
其中的file-like和new Blob的示例说明我们可以构造一个新的文件直接上传。
场景1：剪辑图片上传
我们通过裁剪库可以得到data url或者canvas。
以cropperjs举例，使用getCroppedCanvas获取到canvas，然后利用自身的toBlob获取到file数据，再通过FormData上传。
转换的核心代码可以参考下面：
canvas = cropper.getCroppedCanvas({
width: 160,
height: 160,
});
initialAvatarURL = avatar.src;
avatar.src = canvas.toDataURL();
// 从canvs获取blob数据
canvas.toBlob(function (blob) {
var formData = new FormData();
formData.append('avatar', blob, 'avatar.jpg');
// 接下来可以发起请求了
makeRequest(formData)
})
场景2：base64图片上传
获取到base64形式的图片后，我们通过下面函数转为blob形式：
function btof(base64Data, fileName) {
const dataArr = base64Data.split(",");
const byteString = atob(dataArr[1]);
const options = {
type: "image/jpeg",
endings: "native"
};
const u8Arr = new Uint8Array(byteString.length);
for (let i = 0; i < byteString.length; i++) {
u8Arr[i] = byteString.charCodeAt(i);
}
return new File([u8Arr], fileName + ".jpg", options);
}
这样我们拿到了文件file，然后就可以继续上传了。
场景3：URL图片上传
想要直接用图片URL上传，我们可以分成两部来做：
- 获取
base64 - 然后转为
file
其中关键代码是如何从URL中创建canvas，这里通过创建Image对象，在图片挂载之后，填充到到canvas中。
var img =
"https://ss0.bdstatic.com/70cFuHSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=508387608,2848974022&fm=26&gp=0.jpg"; //imgurl 就是你的图片路径
var image = new Image();
image.src = img;
image.setAttribute("crossOrigin", "Anonymous");
image.onload = function() {
// 第1步：获取base64形式的图片
var base64 = getBase64Image(image);
var formData = new FormData();
// 第2步：转换base64到file
var file = btof(base64, "test");
formData.append("imageName", file);
};
function getBase64Image(img) {
var canvas = document.createElement("canvas");
canvas.width = img.width;
canvas.height = img.height;
var ctx = canvas.getContext("2d");
ctx.drawImage(img, 0, 0, img.width, img.height);
var ext = img.src.substring(img.src.lastIndexOf(".") + 1).toLowerCase();
var dataURL = canvas.toDataURL("image/" + ext);
return dataURL;
}
See the Pen
url image转为base64 by neo (@ineo6)
on CodePen.
2. 思考
虽然前文提到的场景我们解决了，但是里面包含了这些关键词，不得不让人思考：
- Blob
- File
- Uint8Array
- ArrayBuffer
- TypedArray
- Base64
- atob，btoa
这些关键词都指向"文件"、"二进制"、"编码"，也是我们平时不太会注意的点。
之前使用到File、Blob时心里也一直有疑惑。
到底这些有什么作用呢？接下来可以看看我整理的这些知识。
3. 概念
3.1 Blob
Blob 对象表示一个不可变、原始数据的类文件对象。
File接口也是基于Blob对象，并且进行扩展支持用户系统的文件格式。
3.1.1 创建Blob对象
要从其他非blob对象和数据构造Blob，就要使用Blob()构造函数：
var debug = {hello: "world"};
var blob = new Blob([JSON.stringify(debug, null, 2)], {type : 'application/json'});
3.1.1 读取Blob对象
使用FileReader可以读取Blob对象中的内容。
var reader = new FileReader();
reader.addEventListener("loadend", function() {
//reader.result 就是内容
console.log(reader.result)
});
reader.readAsArrayBuffer(blob);
3.1.1 Object URLs
Object URLs指的是以blob:开头的地址，可以用来展示图片、文本信息。
这里就有点类似base64图片的展示，所以我们同样可以用来预览图片。
下面代码片段就是把选中的图片转为Object URLs形式。
function handleFiles(files) {
if (!files.length) {
fileList.innerHTML = "<p>No file!</p>";
} else {
fileList.innerHTML = "";
var list = document.createElement("ul");
fileList.appendChild(list);
for (var i = 0; i < files.length; i++) {
var li = document.createElement("li");
list.appendChild(li);
var img = document.createElement("img");
// 从文件中创建object url
img.src = window.URL.createObjectURL(files[i]);
img.height = 60;
img.onload = function() {
// 加载完成后记得释放object url
window.URL.revokeObjectURL(this.src);
}
li.appendChild(img);
var info = document.createElement("span");
info.innerHTML = files[i].name + ": " + files[i].size + " bytes";
li.appendChild(info);
}
}
}
3.2 Typed Arrays - 类型化数组
类型化数组是一种类似数组的对象，提供了访问原始二进制数据的功能。但是类型化数组和正常数组并不是一类的，
Array.isArray()调用会返回false。
Typed Arrays有两块内容：
- 缓冲(ArrayBuffer)
- 视图(TypedArray 和 DataView)
3.2.1 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。
ArrayBuffer 不能直接操作，而是要通过TypedArray或DataView对象来操作，它们会将缓冲区中的数据表示为特定的格式，并通过这些格式来读写缓冲区的内容。
ArrayBuffer主要用来高效快速的访问二进制数据，比如 WebGL, Canvas 2D 或者 Web Audio 所使用的数据。
接下来我们结合TypedArray一起理解下。
3.2.2 TypedArray
TypedArray可以在ArrayBuffer对象之上，根据不同的数据类型建立视图。
// 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);
Int32Array,Uint8Array之类指的就是TypedArray，TypedArray对象描述的是底层二进制数据缓存区的一个类似数组(array-like)的视图。
它有着众多的成员：
Int8Array();
Uint8Array();
Uint8ClampedArray();
Int16Array();
Uint16Array();
Int32Array();
Uint32Array();
Float32Array();
Float64Array();
再来看一个小栗子：
var buffer = new ArrayBuffer(2)
var bytes = new Uint8Array(buffer)
bytes[0] = 65 // ASCII for 'A'
bytes[1] = 66 // ASCII for 'B'
// 查看buffer内容
var blob = new Blob([buffer], {type: 'text/plain'})
var dataUri = window.URL.createObjectURL(blob)
window.open(dataUri) // AB
demo
字节序
上面的例子中，我们先写入'A'，再写入'B'，当然我们也可以通过Uint16Array一下写入两个字节。
var buffer = new ArrayBuffer(2) // 两个字节的缓冲
var word = new Uint16Array(buffer) // 以16位整型访问缓冲
// 添加'A'到高位，添加'B'到低位
var value = (65 << 8) + 66
word[0] = value
var blob = new Blob([buffer], {type: 'text/plain'})
var dataUri = window.URL.createObjectURL(blob)
window.open(dataUri) // BA
执行这段代码你会发现，为什么看到的是"BA"而不是"AB"？
这是因为还有"字节序"的存在，分别是小端字节序和大端字节序。
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。
因为浏览器使用的是小端字节序，就导致我们看到的是"BA"。为了解决字节序不统一的问题，我们可以使用DataView设定字节序。
TypedArray.prototype.buffer
TypedArray实例的buffer属性，返回整段内存区域对应的ArrayBuffer对象。该属性为只读属性。
const a = new Float32Array(64);
const b = new Uint8Array(a.buffer);
上面代码的a视图对象和b视图对象，对应同一个ArrayBuffer对象，即同一段内存。
TypedArray.prototype.byteLength，TypedArray.prototype.byteOffset
byteLength属性返回 TypedArray 数组占据的内存长度，单位为字节。byteOffset属性返回 TypedArray 数组从底层ArrayBuffer对象的哪个字节开始。这两个属性都是只读属性。
const b = new ArrayBuffer(8);
const v1 = new Int32Array(b);
const v2 = new Uint8Array(b, 2);
const v3 = new Int16Array(b, 2, 2);
v1.byteLength // 8
v2.byteLength // 6
v3.byteLength // 4
v1.byteOffset // 0
v2.byteOffset // 2
v3.byteOffset // 2
TypedArray.prototype.length
length属性表示 TypedArray 数组含有多少个成员。注意将 length 属性和 byteLength 属性区分，前者是成员长度，后者是字节长度。
const a = new Int16Array(8);
a.length // 8
a.byteLength // 16
TypedArray.prototype.set()
TypedArray数组的set方法用于复制数组（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。
const a = new Uint8Array(8);
const b = new Uint8Array(8);
b.set(a);
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。
TypedArray.prototype.subarray()
subarray方法是对于 TypedArray 数组的一部分，再建立一个新的视图。
const a = new Uint16Array(8);
const b = a.subarray(2,3);
a.byteLength // 16
b.byteLength // 2
TypedArray.prototype.slice()
TypeArray 实例的slice方法，可以返回一个指定位置的新的TypedArray实例。
let ui8 = Uint8Array.of(0, 1, 2);
ui8.slice(-1)
// Uint8Array [ 2 ]
TypedArray.of()
TypedArray 数组的所有构造函数，都有一个静态方法of，用于将参数转为一个TypedArray实例。
Float32Array.of(0.151, -8, 3.7)
// Float32Array [ 0.151, -8, 3.7 ]
下面三种方法都会生成同样一个 TypedArray 数组。
// 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()
静态方法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。
Uint16Array.from([0, 1, 2])
// Uint16Array [ 0, 1, 2 ]
这个方法还可以将一种TypedArray实例，转为另一种。
const ui16 = Uint16Array.from(Uint8Array.of(0, 1, 2));
ui16 instanceof Uint16Array // true
from方法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。
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);
上面代码将一个 24 字节长度的ArrayBuffer对象，分成三个部分：
- 字节 0 到字节 3：1 个 32 位无符号整数
- 字节 4 到字节 19：16 个 8 位整数
- 字节 20 到字节 23：1 个 32 位浮点数
DataView - 视图
如果一段数据包含多种类型，我们还可以使用DataView视图进行操作。
DataView 视图提供 8 个方法写入内存。
dataview.setXXX(byteOffset, value [, littleEndian])
- byteOffset 偏移量，单位为字节
- value 设置的数值
- littleEndian 传入false或undefined表示使用大端字节序
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。
相应也有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。
下面是表格里是BMP文件的头信息：
| Byte | 描述 |
|---|---|
| 2 | "BM"标记 |
| 4 | 文件大小 |
| 2 | 保留 |
| 2 | 保留 |
| 4 | 文件头和位图数据之间的偏移量 |
我们使用DataView可以这样简单实现：
var buffer = new ArrayBuffer(14)
var view = new DataView(buffer)
view.setUint8(0, 66) // 写入1字节: 'B'
view.setUint8(1, 67) // 写入1字节: 'M'
view.setUint32(2, 1234) // 写入4字节的大小: 1234
view.setUint16(6, 0) // 写入2字节保留位
view.setUint16(8, 0) // 写入2字节保留位
view.setUint32(10, 0) // 写入4字节偏移量
里面对应的结构应该是这样的：
Byte | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ... |
Type | I8 | I8 | I32 | ... |
Data | B | M |00000000|00000000|00000100|11010010| ... |
回到前面遇到的"BA"问题，我们用DataView重新执行下：
var buffer = new ArrayBuffer(2)
var view = new DataView(buffer)
var value = (65 << 8) + 66
view.setUint16(0, value)
var blob = new Blob([buffer], {type: 'text/plain'})
var dataUri = window.URL.createObjectURL(blob)
window.open(dataUri) // AB
这下我们得到了正确结果"AB"，这个也说明DataView默认使用大端字节序
参考文章
- Blob - MDN
- ArrayBuffer - MDN
- ECMAScript 6 入门- ArrayBuffer
- BMP文件读写笔记
- TypedArray or DataView: Understanding byte order
- TypedArray 还是 DataView: 理解字节序
版权声明：本文为原创文章，版权归 neo 所有。
本文链接：https://idayer.com/img-upload-and-typed-arrays/
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