图片上传姿势以及你不知道的Typed Arrays

2019-11-01 admin

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-likenew 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

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:

  1. 获取base64
  2. 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;
}

<p class=“codepen” data-height=“355” data-theme-id=“0” data-default-tab=“js,result” data-user=“ineo6” data-slug-hash=“MWgpGQZ” data-preview=“true” style=“height: 355px; box-sizing: border-box; display: flex; align-items: center; justify-content: center; border: 2px solid; margin: 1em 0; padding: 1em;” data-pen-title=“url image转为base64”> <span>See the Pen url image转为base64 by neo (@ineo6) on CodePen.</span> </p> <script async src="https://static.codepen.io/ass…;></script>

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FileBlob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);
    }
  }
}

demo

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TypedArrayDataView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TypedArrayTypedArray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();

15722463800941.jpg

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

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

3.2.3 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

本文同步发表于作者博客: 图片上传姿势以及你不知道的Typed Arrays

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