自底向上的web数据操作指南
簡介
本篇文章主要探討JavaScript中的數據操作.
JavaScript一直以來給人一種比較低能的感覺,例如無法讀取系統上的文件,不能做一些底層的操作.
所以在頁面上操作數據會交由服務器處理也就成了主流的做法.
但是很多人沒有發現,實際上JavaScript以及在逐步增強這些功能,現在我們就已經可以放心的在web端進行文件操作了.
起因
N個月前我去新浪面試實習,我提到了原來我做過一個頁面配合上傳Excel可以完成一些功能.
我的這番話勾起了面試官在實際編碼中遇到了一些問題,就是如何不通過服務器來操作數據,我和她討論了一番,最后不了了之了(當然也沒過).
N個月后實習被坑,成了無業游民閑來無事正好也好奇這個問題然后就研究了一下.
涉及的內容
沒有非必要的內容,對于文件操作來說以下API都是必須了解的,本文也會漸進式的討論這些內容.
- Blob
- ArrayBuffer
- TypedArray
- DataView
- FileReader
- File
- URL
兼容性
我沒有詳細考證API的兼容性,不過從MDN提供的數據來看IE10以上的瀏覽器大部分都是兼容的.
總覽
一般來說操作一個文件都要經歷如下的步驟:
- 知道文件的地址(存放的位置)
- 讀取
- 保存到Buffer中,重復上步驟直至結束
- 進行數據編輯
- 知道要寫入的地址
- 獲取要寫入的數據,從Buffer中獲取還是所有數據
- 寫入
- 寫入完成
API名稱以及對應的職責:
| URL | 制造文件地址 |
| FileReader | 讀取文件的接口 |
| Blob | 用于在JavaScript表示文件 |
| File | 用于表示文件對象 |
| ArrayBuffer | 表示Buffer(僅僅提供一片內存空間) |
| TypedArray | 基于數組操作Buffer上的數據(操作的最小單位是數組元素) |
| DataView | 基于字節操作Buffer上的數據 |
上面描述的內容之間的關系很復雜,這里我們逐步來進行分析.
ArrayBuffer
https://developer.mozilla.org...ArrayBuffer對象用于表示一段緩沖區域(可以理解為一段可控的內存區域),它僅僅表示這片被開辟的區域但是不提供操作方式.
const arraybuffer = new ArrayBuffer(8) // 創建一個長度為8字節大小的Buffer默認ArrayBuffer中每一個字節都被填充了0.
利用這個對象我們可以完成如下的操作:
-
獲取
- 該Buffer的大小(字節)
- 該Buffer的副本(范圍)
-
修改
- 該Buffer的大小
-
判斷
- 給定的數據是否是操作視圖(實例方法)
-
異常
- 當創建的Buffer長度超過Number.MAX_SAFE_INTEGER的大小會產生錯誤
DataView
https://developer.mozilla.org...DataView用于操作ArrayBuffer中的數據,這也是它構造函數中接受一個ArrayBuffer的原因:
const arraybuffer = new ArrayBuffer(8); const dataview = new DataView(arraybuffer); // 默認的視圖大小就是buffer的大小 const offset = new DataView(arraybuffer, 0, arraybuffer.byteLength); // 默認的偏移量以及長度利用這個對象我們可以完成如下的操作:
-
獲取
- 被該視圖引入的Buffer(只讀)
- 該視圖從Buffer中讀取的自己長度(只讀)
- 該視圖從Buffer中讀取的偏移量(只讀)
-
異常
- 如果由偏移（byteOffset）和字節長度（byteLength）計算得到的結束位置超出了 buffer 的長度.
-
寫入
- 使用xxx類型寫入(見下方)
-
讀取
- 使用xxx類型讀取
可以使用的類型:
| Int8 | getInt8,setInt8 |
| Uint8 | getUint8,setUint8 |
| Int16 | getInt16,setInt16 |
| Uint16 | getUint16,setUint16 |
| Int32 | getInt32,setInt32 |
| Uint32 | getUint32,setUint32 |
| Float32 | getFloat32,setFloat32 |
| Float64 | getFloat64,setFloat64 |
簡單實例:
const arraybuffer = new ArrayBuffer(1); // 一個字節const dataview = new DataView(arraybuffer); // 默認的視圖大小就是buffer的大小dataview.setInt8(0,127) // 從0開始寫入一個int8(8位無符號整形,一個字節)dataview.getInt8(0) // 從偏移0開始讀取一個int8(8位無符號整形,一個字節)console.log(dataview.getInt8(0));dataview.setInt16(0,65535); // 錯誤超出了ArrayBuffer的空間 int16占兩個字節字節序
簡單來講-使用DataView:
- 在讀寫時不用考慮平臺字節序問題。
https://zh.wikipedia.org/wiki...
可以利用這個函數來進行判斷:
var littleEndian = (function() {var buffer = new ArrayBuffer(2);new DataView(buffer).setInt16(0, 256, true /* 設置值時使用小端字節序 */);// Int16Array 使用系統字節序，由此可以判斷系統是否是小端字節序return new Int16Array(buffer)[0] === 256; })(); console.log(littleEndian); // true or falseTypedArray
https://developer.mozilla.org...在上面一節中我們使用get和set的方式基于數據類型來讀寫內存(ArrayBuffer)中的數據.
而所謂的TypedArray就是使用類似于操作數組的方式來操作我們的Buffer可以理解為數組中的每一個元素都是不同類型的數據,這樣一來我們可以使用數組上的很多方法,相較于干巴巴的使用get和set更加靈活一些,少掉點頭發.
名字叫做TypedArray的這個對象或者全局構造函數并不存在于JavaScript中.因為類型數組并不只有一個,但是TypedArray代指的這些內容擁有統一的構造函數,統一的屬性統一的方法,不同的只是他們的名字以及所對應的數據類型.
TypedArray()指的是以下的其中之一： Int8Array(); Uint8Array(); Uint8ClampedArray(); Int16Array(); Uint16Array(); Int32Array(); Uint32Array(); Float32Array(); Float64Array();看到這里我們立馬聯想到了之前DataView上不同的Get和Set,概念是一樣的,不同于ArrayBuffer的是,這里的最小數據單位是數組中的元素,不同類型元素所占用的空間是不同的,但是我們不需要考慮在字節層面上進行控制.
接下來我們利用Int8Array來進行討論:
-
構造函數
- 傳入一個數值來表示類型數組中元素的數量
- 傳入任意一個類型數組在保留其原有的長度上進行數據類型轉換
-
方法(靜態)
- Int8Array.from()通過可迭代對象創建一個類型數組
- Int8Array.of()通過可變參數創建一個類型數組
例子:
// 32無符號能表示的最大的數值 占4個字節 const int32 = new Int32Array(1); // 使用length int32[0] = 4294967295;// 8位無符號能表示最大的內容是127 占1個字節 const int8 = new Int8Array(int32); // 使用另外一個類型數組 console.log(int8[0]) // -1 32位轉8位要確保,32位的值在8位的范圍內否則無法保證精度const from = Int8Array.from([0,127]); console.log(from.length === 2) // trueconst of = Int8Array.of(0,127); console.log(of.length === 2)// true-
屬性(靜態)
- TypedArray.BYTES_PER_ELEMENT
- TypedArray.length
- TypedArray.name
- get TypedArray[@@species\]
- TypedArray.prototype
-
屬性(實例)
- TypedArray.prototype.buffer
- TypedArray.prototype.byteLength
- TypedArray.prototype.byteOffset
- TypedArray.prototype.length
-
方法(實例)
- 方法是在是太多了Array上的方法TypedArray基本都有,例舉太多都是照搬MDN,給個貼上大家自行查閱吧.
- 方法列表
例子(類數組操作):
const int8 = new Int8Array(2); int8[0] = 0; int8[1] = 127;int8.forEach((value)=>console.log(value));for (const elem of int8) {console.log(elem); }Array.isArray(int8) // false 類數組而不是真的數組Blob
https://developer.mozilla.org...Blob` 對象表示一個不可變、原始數據的類文件對象。Blob 表示的不一定是JavaScript原生格式的數據
這說明了什么意思,類似于ArrayBuffer一樣,ArrayBuffer本身沒有為了達到某種目的而提供具體的操作方法,他的存在就類似于一個占位符一樣,Blob對象也是類似的概念,在JavaScript中我們使用Blob對象來表示一個文件,當這個文件需要進行操作的時候我們在利用其他途徑對這個Blob對象進行操作.(個人理解)
Blob的API和ArrayBuffer非常相似,因為他們有著非常密切的聯系,創建Blob對象有兩種方式,對應著兩種具體的需求:
- 直接調用構造函數傳入JavaScript中的數據結構
- 使用File對象創建,用于表示文件
這里我們不討論由File對象創建的情況,這部分留到下節中討論.
-
構造函數
- 你可以利用現有的JavaScript數據結構來創建一個Blob對象
- 你可以選擇這個Blob對象的MIME類型
- 你可以控制這個Blob對象中的換行符在系統中表現的行為
- 具體參考
-
屬性(實例)
- size - Blob對象所包含的數據大小
- type - Blob對象所描述的MIME類型
-
方法(實例)
- slice()類似于ArrayBuffer.slice()從原有的Blob中分離出一部分組成新的Blob對象
例子:
const blob1 = new Blob([JSON.stringify({content: 'success'})], {type: 'application/json'});const blob2 = new Blob(['<a id="a"><b id="b">hey!</b></a>'],{type:'text/html'});注意:Blob對象接受的第一個參數是一個數組.
Blob對象還可以根據其他數據結構進行創建:
- ArrayBuffer
- ArrayBufferView(TypedArray)
- Blob
乍一看Blob對象看似很雞肋,不過在JavaScript中能裝載數據還可以指定MIME類型,這種情況多半都是用于和外部進行交互.
回顧前面的內容,我們知道了如何創建一片內存中的區域,還知道了如何利用不同的工具來對這篇內存進行操作,最重要的一個用于描述文件Blob對象接受ArrayBuffer和TypedArray,那么還能玩出什么花樣呢?
File
文件（File）接口提供有關文件的信息，并允許網頁中的 JavaScript 訪問其內容。https://developer.mozilla.org...
File對象用于描述文件,這個對象雖然可以利用構造函數自行創建,但是大多數情況下都是利用瀏覽器上的<input>元素或者拖拽API來獲取的.
File對象繼承Blob對象,所以繼承了Blob對象上的原型方法和屬性,和Blob純粹表示文件不同,File更加接地氣一點,他還擁有了我們操作系統上常見的一些特征:
-
屬性(實例)
- lastModified 最后修改時間
- name 文件名稱
- size 文件大小
- type MIME類型
- 詳細介紹
-
構造函數
- 詳細介紹
例子:
// 創建bufferconst buffer = new Int8Array(2);console.log(buffer.byteLength); // 2buffer[0] = 0;buffer[1] = 127console.log(buffer[0]); // 127// 利用buffer創建一個file對象const file = new File([buffer],'text.txt',{type:'text/plain',lastModified:Date.now()});// file繼承blob所以可以使用slice方法,返回一個blob對象const blob = file.slice(1,2,'text/plain');console.log(blob.size); //1File對象目前看來依然扮演者'載體'的角色,不過在將他交由其他的API的時候才是他真正發揮威力的地方.
FileReader
FileReader一看名字我就有一種想喊JavaScript(瀏覽器端)永不為奴的沖動.前面鋪墊了那么多終于可以看到真正可以實際利用的內容了.
FileReader 對象允許Web應用程序異步讀取存儲在用戶計算機上的文件（或原始數據緩沖區）的內容，使用 File 或 Blob 對象指定要讀取的文件或數據。https://developer.mozilla.org...
FileReader和前面的所提到的內容不同的地方在于,這個API有事件,你可以使用onXXX和addEventListener進行監聽.
基本工作流程:
獲取用戶提供的文件對象(通過input或者拖拽)
利用不同的方法讀取文件內容
示例1讀取計算機上的文件:
<!DOCTYPE html> <html><head><meta charset="utf-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><title>blob</title><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1"> </head><body><!-- 建議選中一個文本 --><label for="file">讀取文件<input id="file" type="file" ></label><script type="text/javascript">document.getElementById('file').addEventListener('change',(event)=>{const files = event.srcElement.files;if(files.length === 0){return console.log('沒有選擇任何內容');}const file = files[0];console.log(file instanceof File); // trueconsole.log(file instanceof Blob); // trueconst reader = new FileReader();reader.addEventListener('abort',()=>console.log('讀取中斷時候觸發'));reader.addEventListener('error',()=>console.log('讀取錯誤時候觸發'));reader.addEventListener('loadstart',()=>console.log('開始讀取的時候觸發'));reader.addEventListener('loadend',()=>console.log('讀取結束觸發'));reader.addEventListener('progress',()=>console.log('讀取過程中觸發'));// 當內容讀取完成后再load事件觸發reader.addEventListener('load',(event)=>{// 輸出文本文件的內容console.log(event.target.result)});// 讀取一個文本文件reader.readAsText(file);});</script> </body></html>如果一切順利,你就可以從計算機上讀取一個文件,并且以文本的形式展現在了控制臺中.
而且不僅如此,利用:
reader.readAsArrayBuffer(file)我們可以讀取任何類型的數據,然后再內存中進行修改,剩下的就差保存了.
FileReaderSync
這個API是FileReader的同步版本,這意味著代碼執行到讀取的時候會等待文件的讀取,所以這個API只能在workers里面使用,如果在主線程中調用它會阻塞用戶界面的執行.
由于是同步讀取,所以沒有回調掉必要存在,也就不需要監聽事件了.
https://developer.mozilla.org...URL
前面我們討論完成了數據的讀取,在FileReader中我們已經可以獲取ArrayBuffer然后使用DateView和TypedArray就可以修改ArrayBuffer完成文件的修改,接下來我們旅行中的最后一程.
https://developer.mozilla.org...在JavaScript(瀏覽器端)中我們可以使用URL來創建一個URL對象:
new URL('https://www.xxx.com?q=10')他返回的對象包含如下的內容:
// 控制臺 new URL('https://www.xxx.com?q=10')URL hash: "" host: "www.xxx.com" hostname: "www.xxx.com" href: "https://www.xxx.com/?q=10" origin: "https://www.xxx.com" password: "" pathname: "/" port: "" protocol: "https:" search: "?q=10" searchParams: URLSearchParams { } username: ""可見該對象是一個工具對象用于幫助我們更加容易的處理URL.
例子(來自MDN):
var a = new URL("/", "https://developer.mozilla.org"); // Creates a URL pointing to 'https://developer.mozilla.org/' var b = new URL("https://developer.mozilla.org"); // Creates a URL pointing to 'https://developer.mozilla.org' var c = new URL('en-US/docs', b); // Creates a URL pointing to 'https://developer.mozilla.org/en-US/docs' var d = new URL('/en-US/docs', b); // Creates a URL pointing to 'https://developer.mozilla.org/en-US/docs' var f = new URL('/en-US/docs', d); // Creates a URL pointing to 'https://developer.mozilla.org/en-US/docs' var g = new URL('/en-US/docs', "https://developer.mozilla.org/fr-FR/toto");// Creates a URL pointing to 'https://developer.mozilla.org/en-US/docs' var h = new URL('/en-US/docs', a); // Creates a URL pointing to 'https://developer.mozilla.org/en-US/docs' var i = new URL('/en-US/docs', ''); // Raises a SYNTAX ERROR exception as '/en-US/docs' is not valid var j = new URL('/en-US/docs'); // Raises a SYNTAX ERROR exception as 'about:blank/en-US/docs' is not valid var k = new URL('http://www.example.com', 'https://developers.mozilla.com');// Creates a URL pointing to 'https://www.example.com' var l = new URL('http://www.example.com', b); // Creates a URL pointing to 'https://www.example.com'實際上這和Node中的URL對象十分相似:
// 終端 > Node > new URL('https://www.xxx.com/?q=10') URL {href: 'https://www.xxx.com/?q=10',origin: 'https://www.xxx.com',protocol: 'https:',username: '',password: '',host: 'www.xxx.com',hostname: 'www.xxx.com',port: '',pathname: '/',search: '?q=10',searchParams: URLSearchParams { 'q' => '10' },hash: '' }它和我們討論的文件下載有什么關系呢,在我們在瀏覽器中一切可以利用的資源都有唯一的標識符那就是URL.
而我們自定義或者讀取的文件需要通過URL對象創建一個指向我們定義資源的鏈接.
那么URL對象上提供了兩個靜態方法:
- URL.createObjectURL() 創建根據URL或者Blob創建一個URL
- URL.revokeObjectURL() 銷毀之前已經創建的URL實例
那么生成的這個URL,可以被用在任何使用URL的地方,在這個例子中我們讀取一個圖片,然后將它賦值給img標簽的src屬性,這會在你的瀏覽器中打開一張圖片.
<!DOCTYPE html> <html><head><meta charset="utf-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><title>blob</title><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1"> </head><body><label for="file">讀取文件<input id="file" accept="image/*" type="file" ></label><img id="img" src="" alt=""><script type="text/javascript">document.getElementById('file').addEventListener('change',(event)=>{const files = event.srcElement.files;if(files.length === 0){return console.log('沒有選擇任何內容');}const file = files[0];document.getElementById('img').src = URL.createObjectURL(file);});</script> </body></html>我們的圖片被如下格式的URL所描述:
blob:http://127.0.0.1:5500/b285f19f-a4e2-48e7-b8c8-5eae11751593導出文件實踐
主要是利用瀏覽器在解析到MIME為application/octet-stream類型的內容會彈出下載對話框的特性.
我們有如下對策:
上面這種方式簡單粗,不過導出的文件你得修改文件名稱.
我們只需要稍稍利用利用a標簽就可以優雅的完成這項任務:
constbuffer = new ArrayBuffer(1024),array = new Int8Array(buffer);array.fill(1);const blob = new Blob(array),file = new File([blob],'test.txt',{lastModified:Date.now(),type:'text/plain;charset=utf-8'});const url = window.URL.createObjectURL(file),a = document.createElement('a');a.href = url; a.download = file.name; // see https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/HTML/Element/a#%E5%B1%9E%E6%80%A7 a.click();大功告成,利用HTML5的API我們終于可以愉快的在WEB上操作數據啦!
MDN上幾篇不錯的指引
分別是:
- 在web應用程序中操作文件指南
- JavaScript 類數組對象
- Base64的編碼與解碼
參考
https://github.com/SheetJS/js...https://github.com/eligrey/Fi...
總結
以上是生活随笔為你收集整理的自底向上的web数据操作指南的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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