Web直播流的解析

原文链接: https://www.villianhr.com/2017/04/16/Web 直播流的解析

Web 进制操作是一个比较底层的话题，因为平常做业务的时候根本用不到太多，或者说，根本用不到。
老铁，没毛病
那什么情况会用到呢？
canvaswebsocketfilefetchwebgl…上面只是列了部分内容。现在比较流行的就是音视频的处理，怎么说呢？
如果，有涉及直播的话，那么这应该就是一个非常！非常！非常！重要的一块内容。我这里就不废话了，先主要看一下里面的基础内容。
整体架构
首先，一开始我们是怎么接触到底层的 bit 流呢？
记住：只有一个对象我们可以搞到 bit 流 --> ArrayBuffer
这很似曾相识，例如在 fetch 使用中，我们可以通过 res.arrayBuffer(); 来直接获取 ArrayBuffer 对象。websocket 中，监听 message，返回来的 event.data 也是 arraybuffer。
let socket = new WebSocket('ws://127.0.0.1:8080'); socket.binaryType = 'arraybuffer'; socket.addEventListener('message', function (event) { let arrayBuffer = event.data; ··· }); 但是，ArrayBuffer 并不能直接提供底层流的获取操作！！！
你可以通过 TypeArray 和 DataView 进行相关查看：
接下来，我们具体看一下 TypeArray 和 DataView 的具体细节吧。
TypedArray
首先声明这并不是一个具体的 array 对象，而是一整个底层 Buffer 的概念集合。首先，我们了解一下底层的二进制：
二进制在一般程序语言里面，最底层的数据大概就可以用 0 和 1 来表示：
00000000000000000000000100111010 根据底层的比特的数据还可以划分为两类：
signed: 从左到右第一位开始，如果为 0 则表示为正，为 1 则表示为负。例如：-127~+127unsigned: 从左到右第一位不作为符号的表示。例如：0~255而我们程序表达时，为了易读性和简便性常常会结合其他进制一起使用。
八进制(octet)十进制(Decimal)十六进制(Hexadecimal)特别提醒的是：
在 JS 中: 使用 0x 字面上表示十六进制。每一位代表 4bit(2^4)。 使用 0o 字面上表示八进制。每一位代表 3bit(2^3)。还有一种是直接使用 0 为开头，不过该种 bug 较多，不推荐。 使用 0b 字面上表示二进制。每一位代表 1bit(2^1)。
了解了二进制之后，接下来我们主要来了解一下 Web 比特位运算的基本内容。
位运算Web 中的位运算和其它语言中类似，有基本的 7 个。
与 (&)在相同位上，都为 1 时，结果才为 1：
// 在 Web 中二进制不能直接表示 001 & 101 = 001 并且，该运算常常会和叫做 bitmask（屏蔽字）结合起来使用。比如，在音视频的 Buffer 中，第 4 位 bit 表示该 media segments 里面是否存在 video。那么为了检验，则需要提取第 4 位，这时候就需要用到我们的 bitmask。
// 和 1000 进行相与 buf & 8 或 (|)在相同位上，有一个为 1 时，结果为 1。
// FROM MDN 9 (base 10) = 00000000000000000000000000001001 (base 2) 14 (base 10) = 00000000000000000000000000001110 (base 2) -------------------------------- 14 ^ 9 (base 10) = 00000000000000000000000000000111 (base 2) = 7 (base 10) 非 (~)只和自己做运算，如果为 0，结果为 1。如果为 1 结果为 0。反正就是相反的意思了：
// FROM MDN 9 (base 10) = 00000000000000000000000000001001 (base 2) -------------------------------- ~9 (base 10) = 11111111111111111111111111110110 (base 2) = -10 (base 10) 异或 (^)当两者中只有一个 1 那么结果才为 1。
// FROM MDN 9 (base 10) = 00000000000000000000000000001001 (base 2) 14 (base 10) = 00000000000000000000000000001110 (base 2) -------------------------------- 14 ^ 9 (base 10) = 00000000000000000000000000000111 (base 2) = 7 (base 10) 左移 (<<)基本格式为：x << y
将 x 向左移动 y 位数。空出来的补 0
// FROM MDN 9 (base 10): 00000000000000000000000000001001 (base 2) -------------------------------- 9 << 2 (base 10): 00000000000000000000000000100100 (base 2) = 36 (base 10) 带位右移 (>>)什么叫带位呢?
上面我们提到过 signed 和 unsigned。那么这里针对的就是 signed 的位移类型。
格式为： x >> y
将 x 向右移动 y 位数。左边空出来的位置根据最左边的第一位决定，如果为 1 则补 1，反之。
1001 >> 2 = 1110 直接右移 (>>>)该方式和上面具体区别就是，该运算针对的是 unsigned 的移动。不管你左边是啥，都给我补上 0。
格式为： x >> y
1001 >> 2 = 0010 上面这些运算符主要是针对 32bit 的。不过有时候为了简便，可以省去前面多余的 0。不过大家要清楚，这是针对 32 位的即可。
优先级上面简单介绍了位操作符，但是他们的优先级是怎么样的呢？详情可以参考：precedence;
简单来说：(按照下列顺序，优先级降低)
~ >> << >>> & ^ |
位运算具体运用状态改变后台在保存数据的时候，常常会遇到某一个字段有多种状态。例如，填表状态：填完，未填，少填，填错等。一般情况下直接用数字来进行代替就行，只要文档写清楚就没事。例如：
0： 填完1： 未填2：少填3：填错不过，我们还可以通过比特位来进行表示，每一位表示一个具体的状态。
0001： 填完0010： 未填0100：少填1000：填错这样我们只要找到每一位是否为 1 就可以知道里面有哪些状态存在。并且，还可以对状态进行组合，例如，填完并且填错，如果按照数字来说就没啥说明这样的情况。
那么基本的状态值有了，接下来就是怎么进行赋值和修改。
现在假设，某人的填写状态为 填完 + 填错。那么结果可以表示为：
var mask = 0001 | 1000; 后面如果涉及条件判断，例如：该人是否填错，则可以使用 & 来表示：
// 是否填错 if(mask & 1000) doSth; 或者，是否即填完又填错
if(mask & (1000 | 0001)) doSth; 后面涉及到状态改变的话，则需要用到 | 运算。假设，现在该人为填完，现在变为少填。那么状态改变应该为：
// 取填完的反状态 var done = ~0001; // 1110 mask &= done; // 添加少填状态; mask |= 0100 进制转换在 JS 中进制转换有两种方式：toString 和 parseInt。
toString(radix): 该可以将任意进制转换为 2-36 的进制。radix 默认为 10。parseInt(string,radix): 将指定 string 根据 radix 的标识转换成为 10 进制。radix 默认为 10。另外它主要用作于字符串的提取。Number(string): 字面上转换字符串为十进制。parseInt 用于字符串过滤，例如：
parseInt('15px', 10); // return 15 里面的字符不仅只有数字，而且还包括字母。
不过需要注意的是，parseInt 是不认可，以 0 开头的八进制，但认可 0o。所以，在使用的时候需要额外注意。
上面说过，parseInt 是将其它进制转换为 10 进制，其第二个参数主要就是为了表示前面内容的进制，如果没写，引擎内部会进行相关识别，但不保证一定正确。所以，最好写上。
parseInt(' 0xF', 16); // return 15 如果你只是想简单转换一下字符串，那么使用 Number() 无疑是最简单的。
Number('0x11') // 17 Number('0b11') // 3 Number('0o11') // 9 toString
toString 里面的坑就没有 parseInt 这么多了。它也是进制转换非常好用的一个工具。因为是 字符串，所以，这里就只能针对字面量进制进行转换了–2,8,(10),16。这四种进制的相关之间转换。
提醒：如果你是直接使用字面量转换的话，需要注意使用 10 进制转换时，隐式转换会失效。即，100.toString(2) 会报错。
例如：
0b1101101.toString(8); // 155 0b1101101.toString(10); // 109 0b1101101.toString(8); // 6d 如上面所述，他们转换后的结果一般没有进制前缀。这个时候，就需要手动加上相关的前缀即可。
例如：16 进制转换
function hexConvert(str){ return "0x" + str.toString(16); } 到这里，进制转换基本就讲完了。后面我们来看一下具体的 TypeArray
整体架构TypeArray 不是一个可以用程序写出来的概念，它是许多 TypeArray 的总称。参考: TypeArray。可以了解到，它的子类如下：
Int8Array();Uint8Array();Uint8ClampedArray();Int16Array();Uint16Array();Int32Array();Uint32Array();Float32Array();Float64Array();看上去很多，不过在 JS 中，因为它天生都不是用来处理 signed 类型的。所以，Uint 系列在 JS 中应该算是主流。大概排个序：
Uint8Array > Uint16Array > Int8Array > …
他们之间的具体不同，参照：
|数据类型| 字节长度| 含义| 对应的C语言类型| |:—|:—|:—| |Int8| 1| 8位带符号整数| signed char| |Uint8| 1| 8位不带符号整数| unsigned char| |Uint8C| 1| 8位不带符号整数（自动过滤溢出）| unsigned char| |Int16| 2| 16位带符号整数| short| |Uint16| 2| 16位不带符号整数| unsigned short| |Int32| 4| 32位带符号整数| int| |Uint32| 4| 32位不带符号的整数| unsigned int| |Float32| 4| 32位浮点数| float| |Float64| 8| 64位浮点数| double|
虽然口头上说 TypeArray 没有一个具体的实例，但是私下,上面那几个 array 都是叫他爸爸。因为他定义了一些 uintArray 的基本功能。首先是实例化：
TypeArray 的实例化有 4 种：
new TypedArray(length); // 创建指定长度的 typeArray new TypedArray(typedArray); // 复制新的 typeArray new TypedArray(object); // 不常用 new TypedArray(buffer [, byteOffset [, length]]); // 参数为 arrayBuffer。 上面 4 中最常用的应该为 1 和 4。接着，我们了解一下，具体才创建的时候，TypeArray 到底做了些什么。
当创建实例 TypeArray 的构造函数时，内部会同时创建一个 arrayBuffer 用来作为数据的存储。如果是通过 TypedArray(buffer); 方式创建，那么 TypeArray 会直接使用该 buffer 的内存地址。
接下来，我们就以 Uint8Array 为主要参照，来看一下基本的处理和操作。
该例直接来源于 MDN
// From a length var uint8 = new Uint8Array(2); uint8[0] = 42; console.log(uint8[0]); // 42 console.log(uint8.length); // 2 console.log(uint8.BYTES_PER_ELEMENT); // 1 // From an array var arr = new Uint8Array([21,31]); console.log(arr[1]); // 31 // From another TypedArray var x = new Uint8Array([21, 31]); var y = new Uint8Array(x); console.log(y[0]); // 21 // From an ArrayBuffer var buffer = new ArrayBuffer(8); // 创建 8个字节长度的 arrayBuffer var z = new Uint8Array(buffer, 1, 4); 它上面的方法大家直接参考 MDN 的上的就 OK。一句话总结就是，你可以想操作 Array 一样，操作里面的内容。
根据 ArrayBuffer 的描述，它本身的是从 files 和 base64 编码来获取的。如果只是初始化，他里面的每一位都是 0.不过，为了容易测试，我们可以直接自己指定：
var arrBuffer = Uint8Array.from('123'); // [1,2,3] // 或者 var arrBuffer = Uint8Array.of(1,2,3); // [1,2,3] 多字节图假如一个 Buffer 很长，假设有 80 位，算下来就是 10B。一开始我们的想法就是直接创建一个 typeArray就 OK。不过，根据上面的构造函数上看，其实，可以将一整个 buffer 拆成不同的 typeArray 进行读取。
buf; // 10B 的 buf var firstB = new Uint8Array(buf,0,1); // buf 中第一个字节内容 var theRestB = new Uint8Array(buf,1,9); // buf 中 2~10 的字节内容 字节概念在字节中，还有几个相关的概念需要理解一下。一个是溢出，一个是字节序。同样，还是根据 Uint8 来说明。
Uint8 每一个数组位，表示 8 位二进制，即范围为 0~255。
溢出
var arrBuffer = Uint8Array.from('61545'); arrBuffer; // [6, 1, 5, 4, 5] 然后我们做一下加法：
arrBuffer[0] += 1; // 7 arrBuffer[0] += 0xfe; // 6。因为 7 + 254 溢出 6 然后是字节序。
字节序
在 JS，Java，C 等高级语言中，字节序一般都是大字节序。而一些硬件则会以小字节序作为标准。
大字节序：假如 0xAABB 被 Uint16 存储为 2 位。那么按照大字节序就是按顺序来，即 0: 0xAA, 1:0xBB。小字节序：和上面相反，即，0:0xBB,1:0xAA。当然如果只是在 PC 上操作了的话，字节序可以使用 IIFE 检测一下：
(function () { let buf = new ArrayBuffer(2); (new DataView(buf)).setInt16(0, 256, true); // little-endian write return (new Int16Array(buf))[0] === 256; // platform-spec read, if equal then LE })(); 关于 TypeArray 的内容差不多就是上面将的。接下来， 我们再来看另外一个重要的对象 DataView。
DataView
DataView 没有 TypeArray 这么复杂，衍生出这么多个 Uint/IntArray。它就是一个构造函数。同样，它的目的也是对底层的 arrayBuffer 进行读取。那么，为什么它会被创建出来呢？
是因为有 字节序 的存在。上面说过字节序有两种。通常，PC 和目前流行的电子设备都是大字节序，而如果是接收一些外部资源，就不能排除会接受一些小字节序的文件。为了解决这个问题，就出现了 DataView。它的实例格式为：
new DataView(buffer [, byteOffset [, byteLength]]) 同样，它的格式和 TypeArray 类似，也是用来作为 buffer 的读写对象。
buffer: 需要接入的底层 ArrayBufferbyteOffset: 偏移量，单位为字节byteLength: 获取长度，单位为字节它的具体操作不是直接通过 [] 获取，而是使用相关的get/set 方法来完成。而他针对 字节序 的操作，主要是针对 >=16 比特的流来区别，即，get/setInt8() 是没有 字节序 的概念的。
先以 16 位的作为例子：
dataview.getInt16(byteOffset [, littleEndian]); // 根据字节序，获得偏移字节后的两个字节。 byteOffset: 单位为 字节。littleEndian[boolean]: 字节序。默认为 false。表示大字节序。var buffer = new ArrayBuffer(8); var dataview = new DataView(buffer); dataview.getInt16(1,true); // 0 Buffer 场景
如上面所述，Buffer 的场景有：
canvaswebsocketfilefetchwebglfile直接看代码吧：
let fileInput = document.getElementById('fileInput'); let file = fileInput.files[0]; let reader = new FileReader(); reader.readAsArrayBuffer(file); reader.onload = function () { let arrayBuffer = reader.result; ··· }; AJAX这里和 fetch 区分一下，作为一种兼容性比较好的选择。
let xhr = new XMLHttpRequest(); xhr.open('GET', someUrl); xhr.responseType = 'arraybuffer'; xhr.onload = function () { let arrayBuffer = xhr.response; ··· }; xhr.send(); fetchfetch(url) .then(request => request.arrayBuffer()) .then(arrayBuffer => ···); canvaslet canvas = document.getElementById('my_canvas'); let context = canvas.getContext('2d'); let imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height); let uint8ClampedArray = imageData.data; websocketlet socket = new WebSocket('ws://127.0.0.1:8080'); socket.binaryType = 'arraybuffer'; socket.addEventListener('message', function (event) { let arrayBuffer = event.data; ··· }); 上面这些都是可以和 Buffer 进行交流的对象。那还有其他的吗？有的，总的一句话：
能提供的 arrayBuffer 的都可以进行底层交流。

网友评论：工作后和同事玩过一次真心话大冒险，有女生脱了男生裤子，有男生隔着衣服解开了女生内衣，很刺激

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