JavaScript数组的进化

JavaScript 数组不是连续（contiguous）的，其实现类似哈希映射（hash-maps）或字典（dictionaries）。觉得这有点像是一门 B 级语言，数组实现根本不恰当。

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为什么说 JavaScript 数组不是真正的数组
数组是一串连续的内存位置，用来保存某些值。注意重点，“连续”（continuous，或 contiguous），这很重要。
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上图展示了数组在内存中存储方式。这个数组保存了 4 个元素，每个元素 4 字节。加起来总共占用了 16 字节的内存区。
假设声明了 tinyInt arr[4];，分配到的内存区的地址从 1201 开始。一旦需要读取 arr[2]，只需要通过数学计算拿到 arr[2] 的地址即可。计算 1201 + (2 X 4)，直接从 1209 开始读取即可。
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JavaScript 中的数据是哈希映射，可以使用不同的数据结构来实现，如链表。所以，如果在 JavaScript 中声明一个数组 var arr = new Array(4)，计算机将生成类似上图的结构。如果程序需要读取 arr[2]，则需要从 1201 开始遍历寻址。
以上急速 JavaScript 数组与真实数组的不同之处。显而易见，数学计算比遍历链表快。就长数组而言，情况尤其如此。
JavaScript 数组的进化
JavaScript 这门语言也进化了不少。从 V8、SpiderMonkey 到 TC39 和与日俱增的 Web 用户，巨大的努力已经使 JavaScript 成为世界级必需品。一旦有了庞大的用户基础，性能提升自然是硬需求。
现代 JavaScript 引擎是会给数组分配连续内存的 —— 如果数组是同质的（所有元素类型相同）。优秀的程序员总会保证数组同质，以便 JIT（即时编译器）能够使用 c 编译器式的计算方法读取元素。
想要在某个同质数组中插入一个其他类型的元素，JIT 将解构整个数组，并按照旧有的方式重新创建。
如果代码写得不太糟，JavaScript Array 对象在幕后依然保持着真正的数组形式，这对现代 JS 开发者来说极为重要。
数组跟随 ES2015/ES6 有了更多的演进。TC39 决定引入类型化数组（Typed Arrays），于是我们就有了 ArrayBuffer。
ArrayBuffer 提供一块连续内存供随意操作。直接操作内存还是太复杂、偏底层。于是便有了处理 ArrayBuffer 的视图（View）。目前已有一些可用视图，未来还会有更多加入。
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了解更多关于类型化数组（Typed Arrays）的知识，请访问 MDN 文档。
高性能、高效率的类型化数组在 WebGL 之后被引入。WebGL 工作者遇到了极大的性能问题，即如何高效处理二进制数据。可以使用 SharedArrayBuffer 在多个 Web Worker 进程之间共享数据提升性能。
从简单的哈希映射到现在的 SharedArrayBuffer
旧式数组 vs 类型化数组：性能
前面已经讨论了 JavaScript 数组的演进，现在来测试现代数组到底能带来多大收益。
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旧式数组和 ArrayBuffer 的性能不相上下，现代编译器已经智能化，能够将元素类型相同的传统数组在内部转换成内存连续的数组。第一个例子正是如此。尽管使用了 new Array(LIMIT)，数组实际依然以现代数组形式存在。
接着修改第一例子，将数组改成异构型（元素类型不完全一致）的，来看看是否存在性能差异。
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改变发生在第 3 行，添加一条语句，将数组变为异构类型。其余代码保持不变。性能差异表现出来了，慢了 22 倍。
旧式数组：读取
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类型化数组的引入是 JavaScript 发展历程中的一大步。Int8Array，Uint8Array，Uint8ClampedArray，Int16Array，Uint16Array，Int32Array，Uint32Array，Float32Array，Float64Array，这些是类型化数组视图，使用原生字节序（与本机相同）。我们还可以使用 DataView 创建自定义视图窗口。希望未来会有更多帮助我们轻松操作 ArrayBuffer 的 DataView 库。
JavaScript 数组的演进非常 nice。现在它们速度快、效率高、健壮，在内存分配时也足够智能。

发表于 2018-02-10 00:00
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