數據結構Blob

本文目錄：

1.Blob 是什麼
2.Blob API 簡介
- 2.1構造函數
- 2.2屬性和方法
3.Blob 使用場景
- 3.1分片上傳
- 3.2從互聯網下載數據
- 3.3Blob 用作 URL
- 3.4Blob 轉換爲 Base64
- 3.5圖片壓縮
- 3.6生成 PDF
4.Blob 與 ArrayBuffer 的區別

在我們進行上傳和下載功能開發的時候，一定會接觸到blob類型，有時候我們找了一些別人寫好的示例，然後稍加修改就實現了需求，但並不會對此進行深一步的瞭解。
作爲一名前端，雖不需要和數據產生太多交集，但是本着知其所以然的精神，還是有必要對這種常見的類型進行深一步的瞭解。

1.Blob 是什麼

Blob（Binary Large Object）表示二進制類型的大對象。在數據庫管理系統中，將二進制數據存儲爲一個單一個體的集合。Blob 通常是影像、聲音或多媒體文件。在 JavaScript 中 Blob 類型的對象表示不可變的類似文件對象的原始數據。爲了更直觀的感受 Blob 對象，我們先來使用 Blob 構造函數，創建一個 myBlob 對象並打印一下

var aBlob = new Blob();
console.log(aBlob)

打印結果如下
Blob {size: 0, type: ""}
如上所示，myBlob 對象含有兩個屬性：size 和 type。其中 size 屬性用於表示數據的大小（以字節爲單位），type 是 MIME 類型的字符串。Blob 表示的不一定是 JavaScript 原生格式的數據。比如 File 接口基於 Blob，繼承了 blob 的功能並將其擴展使其支持用戶系統上的文件。

2.Blob API 簡介

Blob 由一個可選的字符串 type（通常是 MIME 類型）和 blobParts 組成。

MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions）多用途互聯網郵件擴展類型，是設定某種擴展名的文件用一種應用程序來打開的方式類型，當該擴展名文件被訪問的時候，瀏覽器會自動使用指定應用程序來打開。多用於指定一些客戶端自定義的文件名，以及一些媒體文件打開方式。
常見的 MIME 類型有：超文本標記語言文本 .html text/html、PNG圖像 .png image/png、普通文本 .txt text/plain 等。

2.1 構造函數

Blob 構造函數的語法爲：
var aBlob = new Blob(blobParts, options);
相關的參數說明如下：

blobParts：它是一個由 ArrayBuffer，ArrayBufferView，Blob，DOMString 等對象構成的數組。DOMStrings 會被編碼爲 UTF-8。
options：一個可選的對象，包含以下兩個屬性：
- type —— 默認值爲 ""，它代表了將會被放入到 blob 中的數組內容的 MIME 類型。
- endings —— 默認值爲 "transparent"，用於指定包含行結束符 \n 的字符串如何被寫入。它是以下兩個值中的一個："native"，代表行結束符會被更改爲適合宿主操作系統文件系統的換行符，或者 "transparent"，代表會保持 blob 中保存的結束符不變。

示例一：從字符串創建 Blob

let myBlobParts = ['<html><h2>Hello Semlinker</h2></html>']; // an array consisting of a single DOMString
let myBlob = new Blob(myBlobParts, {type : 'text/html', endings: "transparent"}); // the blob

console.log(myBlob.size + " bytes size");
// Output: 37 bytes size
console.log(myBlob.type + " is the type");
// Output: text/html is the type

示例二：從類型化數組和字符串創建 Blob

let hello = new Uint8Array([72, 101, 108, 108, 111]); // 二進制格式的 "hello"
let blob = new Blob([hello, ' ', 'semlinker'], {type: 'text/plain'});

介紹完 Blob 構造函數，接下來我們來分別介紹 Blob 類的屬性和方法：

2.2 屬性

前面我們已經知道 Blob 對象包含兩個屬性：

size（只讀）：表示 Blob 對象中所包含數據的大小（以字節爲單位）。
type（只讀）：一個字符串，表明該 Blob 對象所包含數據的 MIME 類型。如果類型未知，則該值爲空字符串。

2.3 方法

slice([start[, end[, contentType]]])：返回一個新的 Blob 對象，包含了源 Blob 對象中指定範圍內的數據。
stream()：返回一個能讀取 blob 內容的 ReadableStream。
text()：返回一個 Promise 對象且包含 blob 所有內容的 UTF-8 格式的 USVString。
arrayBuffer()：返回一個 Promise 對象且包含 blob 所有內容的二進制格式的 ArrayBuffer。

這裏我們需要注意的是，Blob 對象是不可改變的。我們不能直接在一個 Blob 中更改數據，但是我們可以對一個 Blob 進行分割，從其中創建新的 Blob 對象，將它們混合到一個新的 Blob 中。這種行爲類似於 JavaScript 字符串：我們無法更改字符串中的字符，但可以創建新的更正後的字符串。

3.Blob 使用場景

3.1 分片上傳

File 對象是特殊類型的 Blob，且可以用在任意的 Blob 類型的上下文中。所以針對大文件傳輸的場景，我們可以使用 slice 方法對大文件進行切割，然後分片進行上傳，具體示例如下：

const file = new File(["a".repeat(1000000)], "test.txt");

const chunkSize = 40000;
const url = "https://httpbin.org/post";

async function chunkedUpload() {
  for (let start = 0; start < file.size; start += chunkSize) {
      const chunk = file.slice(start, start + chunkSize + 1);
      const fd = new FormData();
      fd.append("data", chunk);

      await fetch(url, { method: "post", body: fd }).then((res) =>
        res.text()
      );
  }
}

3.2 從互聯網下載數據

我們可以使用以下方法從互聯網上下載數據並將數據存儲到 Blob 對象中，比如：

const downloadBlob = (url, callback) => {
 const xhr = new XMLHttpRequest()
 xhr.open('GET', url)
 xhr.responseType = 'blob'
 xhr.onload = () => {
    callback(xhr.response)
 }
 xhr.send(null)
}

當然除了使用 XMLHttpRequest API 之外，我們也可以使用 fetch API 來實現以流的方式獲取二進制數據。這裏我們來看一下如何使用 fetch API 獲取線上圖片並本地顯示，具體實現如下：

const myImage = document.querySelector('img');
const myRequest = new Request('flowers.jpg');

fetch(myRequest)
  .then(function(response) {
    return response.blob();
  })
 .then(function(myBlob) {
   let objectURL = URL.createObjectURL(myBlob);
   myImage.src = objectURL;
});

當 fetch 請求成功的時候，我們調用 response 對象的 blob() 方法，從 response 對象中讀取一個 Blob 對象，然後使用 createObjectURL() 方法創建一個 objectURL，然後把它賦值給 img 元素的 src 屬性從而顯示這張圖片。

3.3 Blob 用作 URL

Blob 可以很容易的作爲 <a>、<img> 或其他標籤的 URL，多虧了 type 屬性，我們也可以上傳/下載 Blob 對象。下面我們將舉一個 Blob 文件下載的示例，不過在看具體示例前我們得簡單介紹一下 Blob URL。
1.Blob URL/Object URL
Blob URL/Object URL 是一種僞協議，允許 Blob 和 File 對象用作圖像，下載二進制數據鏈接等的 URL 源。在瀏覽器中，我們使用 URL.createObjectURL 方法來創建 Blob URL，該方法接收一個 Blob 對象，併爲其創建一個唯一的 URL，其形式爲 blob:<origin>/<uuid>，對應的示例如下：
blob:https://example.org/40a5fb5a-d56d-4a33-b4e2-0acf6a8e5f641
瀏覽器內部爲每個通過 URL.createObjectURL 生成的 URL 存儲了一個 URL → Blob 映射。因此，此類 URL 較短，但可以訪問 Blob。生成的 URL 僅在當前文檔打開的狀態下才有效。它允許引用 <img>、<a> 中的 Blob，但如果你訪問的 Blob URL 不再存在，則會從瀏覽器中收到 404 錯誤。
上述的 Blob URL 看似很不錯，但實際上它也有副作用。雖然存儲了 URL → Blob 的映射，但 Blob 本身仍駐留在內存中，瀏覽器無法釋放它。映射在文檔卸載時自動清除，因此 Blob 對象隨後被釋放。
但是，如果應用程序壽命很長，那不會很快發生。因此，如果我們創建一個 Blob URL，即使不再需要該 Blob，它也會存在內存中。
針對這個問題，我們可以調用 URL.revokeObjectURL(url) 方法，從內部映射中刪除引用，從而允許刪除 Blob（如果沒有其他引用），並釋放內存。接下來，我們來看一下 Blob 文件下載的具體示例。
2.Blob 文件下載示例
index.html

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <title>Blob 文件下載示例</title>
  </head>

  <body>
    <button id="downloadBtn">文件下載</button>
    <script src="index.js"></script>
  </body>
</html>

index.js

const download = (fileName, blob) => {
  const link = document.createElement("a");
  link.href = URL.createObjectURL(blob);
  link.download = fileName;
  link.click();
  link.remove();
  URL.revokeObjectURL(link.href);
};

const downloadBtn = document.querySelector("#downloadBtn");
downloadBtn.addEventListener("click", (event) => {
  const fileName = "blob.txt";
  const myBlob = new Blob(["一文徹底掌握 Blob Web API"], { type: "text/plain" });
  download(fileName, myBlob);
});

在示例中，我們通過調用 Blob 的構造函數來創建類型爲 "text/plain" 的 Blob 對象，然後通過動態創建 a 標籤來實現文件的下載。

3.4 Blob 轉換爲 Base64

URL.createObjectURL 的一個替代方法是，將 Blob 轉換爲 base64 編碼的字符串。Base64 是一種基於 64 個可打印字符來表示二進制數據的表示方法，它常用於在處理文本數據的場合，表示、傳輸、存儲一些二進制數據，包括 MIME 的電子郵件及 XML 的一些複雜數據。
在 MIME 格式的電子郵件中，base64 可以用來將二進制的字節序列數據編碼成 ASCII 字符序列構成的文本。使用時，在傳輸編碼方式中指定 base64。使用的字符包括大小寫拉丁字母各 26 個、數字 10 個、加號 + 和斜槓 /，共 64 個字符，等號 = 用來作爲後綴用途。
下面我們來介紹如何在 HTML 中嵌入 base64 編碼的圖片。在編寫 HTML 網頁時，對於一些簡單圖片，通常會選擇將圖片內容直接內嵌在網頁中，從而減少不必要的網絡請求，但是圖片數據是二進制數據，該怎麼嵌入呢？絕大多數現代瀏覽器都支持一種名爲 Data URLs 的特性，允許使用 base64 對圖片或其他文件的二進制數據進行編碼，將其作爲文本字符串嵌入網頁中。
Data URLs 由四個部分組成：前綴（data:）、指示數據類型的 MIME 類型、如果非文本則爲可選的 base64 標記、數據本身：
data:[<mediatype>][;base64],<data>
mediatype 是個 MIME 類型的字符串，例如 "image/jpeg" 表示 JPEG 圖像文件。如果被省略，則默認值爲 text/plain;charset=US-ASCII。如果數據是文本類型，你可以直接將文本嵌入（根據文檔類型，使用合適的實體字符或轉義字符）。如果是二進制數據，你可以將數據進行 base64 編碼之後再進行嵌入。比如嵌入一張圖片：
<img alt="logo" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUg...">
但需要注意的是：如果圖片較大，圖片的色彩層次比較豐富，則不適合使用這種方式，因爲該圖片經過 base64 編碼後的字符串非常大，會明顯增大 HTML 頁面的大小，從而影響加載速度。除此之外，利用 FileReader API，我們也可以方便的實現圖片本地預覽功能，具體代碼如下：

<input type="file" accept="image/*" onchange="loadFile(event)">
<img id="output"/>

<script>
  const loadFile = function(event) {
    const reader = new FileReader();
    reader.onload = function(){
      const output = document.querySelector('output');
      output.src = reader.result;
    };
    reader.readAsDataURL(event.target.files[0]);
  };
</script>

在以上示例中，我們爲 file 類型輸入框綁定 onchange 事件處理函數 loadFile，在該函數中，我們創建了一個 FileReader 對象併爲該對象綁定 onload 相應的事件處理函數，然後調用 FileReader 對象的 readAsDataURL() 方法，把本地圖片對應的 File 對象轉換爲 Data URL。
在完成本地圖片預覽之後，我們可以直接把圖片對應的 Data URLs 數據提交到服務器。針對這種情形，服務端需要做一些相關處理，才能正常保存上傳的圖片，這裏以 Express 爲例，具體處理代碼如下：

const app = require('express')();
app.post('/upload', function(req, res){
    let imgData = req.body.imgData; // 獲取POST請求中的base64圖片數據
    let base64Data = imgData.replace(/^data:image\/\w+;base64,/, "");
    let dataBuffer = Buffer.from(base64Data, 'base64');
    fs.writeFile("image.png", dataBuffer, function(err) {
        if(err){
          res.send(err);
        }else{
          res.send("圖片上傳成功！");
        }
    });
});

對於 FileReader 對象來說，除了支持把 Blob/File 對象轉換爲 Data URL 之外，它還提供了 readAsArrayBuffer() 和 readAsText() 方法，用於把 Blob/File 對象轉換爲其它的數據格式。這裏我們來看個 readAsArrayBuffer() 的使用示例：

// 從 blob 獲取 arrayBuffer
let fileReader = new FileReader();
fileReader.onload = function(event) {
  let arrayBuffer = fileReader.result;
};
fileReader.readAsArrayBuffer(blob);

3.5 圖片壓縮

在一些場合中，我們希望在上傳本地圖片時，先對圖片進行一定的壓縮，然後再提交到服務器，從而減少傳輸的數據量。在前端要實現圖片壓縮，我們可以利用 Canvas 對象提供的 toDataURL() 方法，該方法接收 type 和 encoderOptions 兩個可選參數。
其中 type 表示圖片格式，默認爲 image/png。而 encoderOptions 用於表示圖片的質量，在指定圖片格式爲 image/jpeg 或 image/webp 的情況下，可以從 0 到 1 的區間內選擇圖片的質量。如果超出取值範圍，將會使用默認值 0.92，其他參數會被忽略。
下面我們來看一下具體如何實現圖片壓縮：

// compress.js
const MAX_WIDTH = 800; // 圖片最大寬度

function compress(base64, quality, mimeType) {
  let canvas = document.createElement("canvas");
  let img = document.createElement("img");
  img.crossOrigin = "anonymous";
  return new Promise((resolve, reject) => {
    img.src = base64;
    img.onload = () => {
      let targetWidth, targetHeight;
      if (img.width > MAX_WIDTH) {
        targetWidth = MAX_WIDTH;
        targetHeight = (img.height * MAX_WIDTH) / img.width;
      } else {
        targetWidth = img.width;
        targetHeight = img.height;
      }
      canvas.width = targetWidth;
      canvas.height = targetHeight;
      let ctx = canvas.getContext("2d");
      ctx.clearRect(0, 0, targetWidth, targetHeight); // 清除畫布
      ctx.drawImage(img, 0, 0, canvas.width, canvas.height);
      let imageData = canvas.toDataURL(mimeType, quality / 100);
      resolve(imageData);
    };
  });
}

對於返回的 Data URL 格式的圖片數據，爲了進一步減少傳輸的數據量，我們可以把它轉換爲 Blob 對象：

function dataUrlToBlob(base64, mimeType) {
  let bytes = window.atob(base64.split(",")[1]);
  let ab = new ArrayBuffer(bytes.length);
  let ia = new Uint8Array(ab);
  for (let i = 0; i < bytes.length; i++) {
    ia[i] = bytes.charCodeAt(i);
  }
  return new Blob([ab], { type: mimeType });
}

在轉換完成後，我們就可以壓縮後的圖片對應的 Blob 對象封裝在 FormData 對象中，然後再通過 AJAX 提交到服務器上：

function uploadFile(url, blob) {
  let formData = new FormData();
  let request = new XMLHttpRequest();
  formData.append("image", blob);
  request.open("POST", url, true);
  request.send(formData);
}

其實 Canvas 對象除了提供 toDataURL() 方法之外，它還提供了一個 toBlob() 方法，該方法的語法如下：
canvas.toBlob(callback, mimeType, qualityArgument)
和 toDataURL() 方法相比，toBlob() 方法是異步的，因此多了個 callback 參數，這個 callback 回調方法默認的第一個參數就是轉換好的 blob文件信息。
介紹完上述的內容，我們來看一下本地圖片壓縮完整的示例：

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>本地圖片壓縮</title>
  </head>
  <body>
    <input type="file" accept="image/*" onchange="loadFile(event)" />
    <script src="./compress.js"></script>
    <script>
      const loadFile = function (event) {
        const reader = new FileReader();
        reader.onload = async function () {
          let compressedDataURL = await compress(
            reader.result,
            90,
            "image/jpeg"
          );
          let compressedImageBlob = dataUrlToBlob(compressedDataURL);
          uploadFile("https://httpbin.org/post", compressedImageBlob);
        };
        reader.readAsDataURL(event.target.files[0]);
      };
    </script>
  </body>
</html>

3.6 生成 PDF 文檔

PDF（便攜式文件格式，Portable Document Format）是由 Adobe Systems 在 1993 年用於文件交換所發展出的文件格式。在瀏覽器端，利用一些現成的開源庫，比如 jsPDF，我們也可以方便地生成 PDF 文檔。

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>客戶端生成 PDF 示例</title>
  </head>
  <body>
    <h3>客戶端生成 PDF 示例</h3>
    <script src="https://unpkg.com/jspdf@latest/dist/jspdf.min.js"></script>
    <script>
      (function generatePdf() {
        const doc = new jsPDF();
        doc.text("Hello semlinker!", 66, 88);
        const blob = new Blob([doc.output()], { type: "application/pdf" });
        blob.text().then((blobAsText) => {
          console.log(blobAsText);
        });
      })();
    </script>
  </body>
</html>

在以上示例中，我們首先創建 PDF 文檔對象，然後調用該對象上的 text() 方法在指定的座標點上添加 Hello semlinker! 文本，然後我們利用生成的 PDF 內容來創建對應的 Blob 對象，需要注意的是我們設置 Blob 的類型爲 application/pdf，最後我們把 Blob 對象中保存的內容轉換爲文本並輸出到控制檯。由於內容較多，這裏我們只列出少部分輸出結果：

%PDF-1.3
%ºß¬à
3 0 obj
<</Type /Page
/Parent 1 0 R
/Resources 2 0 R
/MediaBox [0 0 595.28 841.89]
/Contents 4 0 R
>>
endobj
....

其實 jsPDF 除了支持純文本之外，它也可以生成帶圖片的 PDF 文檔，比如：

let imgData = 'data:image/jpeg;base64,/9j/4AAQSkZJRgABAQEASABIAAD/...'
let doc = new jsPDF();

doc.setFontSize(40)
doc.text(35, 25, 'Paranyan loves jsPDF')
doc.addImage(imgData, 'JPEG', 15, 40, 180, 160)

Blob 的應用場景還很多，這裏我們就不一一列舉了，感興趣的小夥伴可以自行查閱相關資料。

4.Blob 與 ArrayBuffer 的區別

ArrayBuffer 對象用於表示通用的，固定長度的原始二進制數據緩衝區。你不能直接操縱 ArrayBuffer 的內容，而是需要創建一個類型化數組對象或 DataView 對象，該對象以特定格式表示緩衝區，並使用該對象讀取和寫入緩衝區的內容。
Blob 類型的對象表示不可變的類似文件對象的原始數據。Blob 表示的不一定是 JavaScript 原生格式的數據。File 接口基於 Blob，繼承了Blob 功能並將其擴展爲支持用戶系統上的文件。

Blob vs ArrayBuffer

除非你需要使用 ArrayBuffer 提供的寫入/編輯的能力，否則 Blob 格式可能是最好的。
Blob 對象是不可變的，而 ArrayBuffer 是可以通過 TypedArrays 或 DataView 來操作。
ArrayBuffer 是存在內存中的，可以直接操作。而 Blob 可以位於磁盤、高速緩存內存和其他不可用的位置。
雖然 Blob 可以直接作爲參數傳遞給其他函數，比如 window.URL.createObjectURL()。但是，你可能仍需要 FileReader 之類的 File API 才能與 Blob 一起使用。
Blob 與 ArrayBuffer 對象之間是可以相互轉化的：
- 使用 FileReader 的 readAsArrayBuffer() 方法，可以把 Blob 對象轉換爲 ArrayBuffer 對象；
- 使用 Blob 構造函數，如 new Blob([new Uint8Array(data]);，可以把 ArrayBuffer 對象轉換爲 Blob 對象。

對於 HTTP 的場景，比如在 AJAX 場景下，Blob 和 ArrayBuffer 可以通過以下方式來使用：

function GET(url, callback) {
  let xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open('GET', url, true);
  xhr.responseType = 'arraybuffer'; // or xhr.responseType = "blob";
  xhr.send();

  xhr.onload = function(e) {
    if (xhr.status != 200) {
      alert("Unexpected status code " + xhr.status + " for " + url);
      return false;
    }
    callback(new Uint8Array(xhr.response)); // or new Blob([xhr.response]);
  };
}

1.Blob 是什麼

2.Blob API 簡介

2.1 構造函數

2.2 屬性

2.3 方法

3.Blob 使用場景

3.1 分片上傳

3.2 從互聯網下載數據

3.3 Blob 用作 URL

3.4 Blob 轉換爲 Base64

3.5 圖片壓縮

3.6 生成 PDF 文檔

4.Blob 與 ArrayBuffer 的區別

Blob vs ArrayBuffer

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