Les tableaux typés en JavaScript

Afin de permettre une meilleure efficacité et une meilleure flexibilité, l'implémentation des tableaux typés JavaScript est séparée entre : les tampons de mémoire (buffers) d'une part et les vues (views) d'autre part. Un tampon de mémoire, implémenté avec l'objet ArrayBuffer, est un objet qui représente un fragment de données, il n'a pas de format à proprement parler et n'offre aucune fonctionnalité pour accéder à son contenu. Afin d'accéder à la mémoire contenue dans le tampon, on doit utiliser une vue. Une vue fournit un contexte (c'est-à-dire un type de donnée, un emplacement pour le début de la lecture (offset) et un nombre d'éléments ; c'est ce contexte qui permet de définir le tableau typé.

Le type ArrayBuffer est un type de données générique pour représenter un tampon de données de longueur fixe. Le contenu d'un ArrayBuffer ne peut pas être manipulé directement, il faut pour cela créer une vue sous forme d'un tableau typé ou une vue DataView qui représente le tampon dans un format donné et utiliser cet objet pour lire et écrire du contenu dans le tampon de données.

Les tableaux typés qui sont les vues sur ces tampons de mémoire possèdent des noms explicites correspondant aux types numériques habituels tels que Int8, Uint32, Float64 et ainsi de suite. Il existe un type de tableau typé spécial, Uint8ClampedArray. Ce type permet de ramener (clamp) les valeurs observées entre 0 et 255. Cela peut notamment être utilisé pour traiter les données d'un canvas par exemple.

Le type DataView permet de créer des objets qui seront des interfaces (bas niveau) pour lire/écrire des données dans le tampon de mémoire. Cela peut par exemple être utile lorsqu'on souhaite manipuler différents types de données. Les vues sous forme de tableaux typés suivent le même boutisme (endianness) que la plate-forme. Avec un objet DataView, il est possible de définir l'ordre des octets à considérer (qui sera par défaut du grand boutisme (big-endian) mais qui pourra être défini en petit boutisme (little-endian) dans les différentes méthodes d'accès/écriture).

FileReader.prototype.readAsArrayBuffer()

La méthode FileReader.prototype.readAsArrayBuffer() permet de lire le contenu d'un Blob ou File donné.

XMLHttpRequest.prototype.send()

XMLHttpRequest et sa méthode send() peuvent désormais être utilisées avec un argument qui est un tableau typé ou un ArrayBuffer.

ImageData.data

Un objet du type Uint8ClampedArray qui représente un tableau unidimensionnel contenant les données de l'image dans l'ordre RGBA, les entiers utilisés sont compris entre 0 et 255 (au sens large).

Tout d'abord, il faut créer un tampon (buffer). Ici, on crée un tampon de 16 octets :

let buffer = new ArrayBuffer(16);

Grâce à cette instruction, on dispose désormais d'un fragment de mémoire dont tous les octets sont pré-initialisés à 0. Si c'est déjà une bonne chose de faite, cela n'a pas grande utilité. On peut déjà confirmer que la longueur du tampon est bien celle spécifiée initialement :

if (buffer.byteLength === 16) {
  console.log("Oui, il mesure bien 16 octets.");
} else {
  console.log("Non, ce n'est pas la bonne taille !");
}

Avant qu'on puisse travailler avec ce tampon, il faut créer une vue. Ici, on crée une vue qui traite le tampon comme un tableau d'entiers signés représentés sur 32 bits :

let int32View = new Int32Array(buffer);

Désormais, on peut accéder aux éléments du tableau typé comme avec un tableau classique :

for (let i = 0; i < int32View.length; i++) {
  int32View[i] = i * 2;
}

Ce fragment de code permet de remplir les 4 éléments du tableau (4 éléments faisant chacun 4 octets, ce qui remplit les 16 octets du tableau) avec les valeurs 0, 2, 4, et 6.

On commence à avoir des cas d'utilisation intéressants quand on peut créer plusieurs vues sur les mêmes données. Ainsi, en utilisant le code précédent, on peut continuer avec :

let int16View = new Int16Array(buffer);

for (let i = 0; i < int16View.length; i++) {
  console.log("Élément " + i + " : " + int16View[i]);
}

Ici, on crée une vue pour des éléments sur 16 bits qui partage le même tampon que la vue précédente (qui était une vue avec des éléments sur 32 bits) et on affiche les valeurs contenues dans le tampon sous formes d'entiers représentés sur 16 bits. Le résultat obtenu est ici 0, 0, 2, 0, 4, 0, 6, 0.

On peut aller encore plus loin, par exemple :

int16View[0] = 32;
console.log("L'élément 0 du tableau 32 bits est désormais " + int32View[0]);

Le résultat obtenu sera "L'élément 0 du tableau 32 bits est désormais 32". Autrement dit, les deux tableaux typés construits ne sont que des vues sur le même tampon de données. Ce genre de manipulation peut être effectué avec n'importe quel type de vue.

En combinant un même tampon et plusieurs vues de différents types, chacune commençant à un endroit différent dans le tampon, il est possible d'interagir avec des données qui représentent des objets contenant plusieurs types de données. Cela permet entre autres d'interagir avec des structures de données complexes telles que WebGL, ou des fichiers de données.

Si on a cette structure C :

struct uneStruct {
  unsigned long id;
  char nom_utilisateur[16];
  float montant;
};

On peut réceptionner les données d'un tampon qui contiendrait des objets de ce type grâce à :

let buffer = new ArrayBuffer(24);

// ... on lit les données dans le tampon ...

let vueId = new Uint32Array(buffer, 0, 1);
let vueNomUtilisateur = new Uint8Array(buffer, 4, 16);
let vueMontant = new Float32Array(buffer, 20, 1);

On peut ensuite accéder au montant lié à un utilisateur, par exemple, avec vueMontant[0].

Dans certains cas d'utilisation, après avoir traité un tableau typé, il peut être utile de convertir le tableau typé en un tableau normal (Array) afin de bénéficier des propriétés du prototype d'Array. Pour cela, on peut utiliser la méthode Array.from. Si Array.from() n'est pas disponible, on peut effectuer cette conversion de la façon suivante :

const tableauType = new Uint8Array([1, 2, 3, 4]);
const tableauNormal = Array.from(tableauType);

On peut tout aussi bien utiliser la syntaxe de décomposition d'un tableau :

const tableauType = new Uint8Array([1, 2, 3, 4]);
const tableauNormal = [...tableauType];

Et si Array.from() n'est pas pris en charge, on pourra recourir à :

const tableauType = new Uint8Array([1, 2, 3, 4]);
const tableauNormal = Array.prototype.slice.call(tableauType);

• Manipuler des chaînes encodées en base 64 avec des ArrayBuffers ou des tableaux typés
• Manipuler les pixels d'un canevas plus efficacement avec les tableaux typés (en anglais)
• Les tableaux typés : des données binaires arrivent dans le navigateur (en anglais)
• Boutisme sur le glossaire MDN