二进制数据 - Bun官方中文文档

本页面旨在介绍在 JavaScript 中处理二进制数据。Bun 实现了许多用于处理二进制数据的数据类型和实用工具，其中大部分是 Web 标准。任何 Bun 特有的 API 都会特别注明。下面是快速”备忘单”，同时也作为目录。点击左栏中的项目跳转到该部分。

类	描述
`TypedArray`	一族类，提供类似 `Array` 的接口来操作二进制数据。包括 `Uint8Array`、`Uint16Array`、`Int8Array` 等。
`Buffer`	`Uint8Array` 的子类，实现了一系列便捷方法。与本表中的其他元素不同，这是一个 Node.js API（Bun 实现了它）。不能在浏览器中使用。
`DataView`	一个类，提供 `get/set` API，用于在 `ArrayBuffer` 的特定字节偏移处写入一定数量的字节。通常用于读取或写入二进制协议。
`Blob`	表示文件的只读二进制数据块。具有 MIME `type`、`size`，以及转换为 `ArrayBuffer`、`ReadableStream` 和字符串的方法。
`File`	`Blob` 的子类，表示一个文件。具有 `name` 和 `lastModified` 时间戳。在 Node.js v20 中有实验性支持。
`BunFile`	仅 Bun。`Blob` 的子类，表示磁盘上的延迟加载文件。通过 `Bun.file(path)` 创建。

`ArrayBuffer` 和视图

直到 2009 年，JavaScript 中没有语言原生的方式来存储和操作二进制数据。ECMAScript v5 引入了一系列新机制来解决这个问题。最基本的构建块是 ArrayBuffer，这是一个简单的数据结构，表示内存中的字节序列。

// 这个缓冲区可以存储 8 个字节
const buf = new ArrayBuffer(8);

尽管名称如此，它并不是数组，也不支持人们期望的数组方法和运算符。实际上，无法直接从 ArrayBuffer 读取或写入值。除了检查其大小并从中创建”切片”之外，几乎没什么可做的。

const buf = new ArrayBuffer(8);
buf.byteLength; // => 8

const slice = buf.slice(0, 4); // 返回新的 ArrayBuffer
slice.byteLength; // => 4

要做任何有趣的事情，我们需要一个被称为”视图”的构造。视图是一个类，它_包装_一个 ArrayBuffer 实例并允许您读取和操作底层数据。有两种类型的视图：_类型化数组_和 DataView。

`DataView`

DataView 类是用于读取和操作 ArrayBuffer 中数据的低级接口。下面我们创建一个新的 DataView 并将第一个字节设置为 3。

const buf = new ArrayBuffer(4);
// [0b00000000, 0b00000000, 0b00000000, 0b00000000]

const dv = new DataView(buf);
dv.setUint8(0, 3); // 在字节偏移量 0 处写入值 3
dv.getUint8(0); // => 3
// [0b00000011, 0b00000000, 0b00000000, 0b00000000]

现在让我们在字节偏移量 1 处写入一个 Uint16。这需要两个字节。我们使用值 513，即 2 * 256 + 1；以字节表示，那就是 00000010 00000001。

dv.setUint16(1, 513);
// [0b00000011, 0b00000010, 0b00000001, 0b00000000]

console.log(dv.getUint16(1)); // => 513

我们现在已经在底层 ArrayBuffer 的前三个字节中分配了一个值。即使第二和第三字节是使用 setUint16() 创建的，我们仍然可以使用 getUint8() 读取其各个字节。

console.log(dv.getUint8(1)); // => 2
console.log(dv.getUint8(2)); // => 1

尝试写入需要比底层 ArrayBuffer 中可用空间更多的值会导致错误。下面我们尝试在字节偏移量 0 处写入一个 Float64（需要 8 个字节），但缓冲区中总共只有四个字节。

dv.setFloat64(0, 3.1415);
// ^ RangeError: Out of bounds access

以下方法可在 DataView 上使用：

获取器	设置器
`getBigInt64()`	`setBigInt64()`
`getBigUint64()`	`setBigUint64()`
`getFloat32()`	`setFloat32()`
`getFloat64()`	`setFloat64()`
`getInt16()`	`setInt16()`
`getInt32()`	`setInt32()`
`getInt8()`	`setInt8()`
`getUint16()`	`setUint16()`
`getUint32()`	`setUint32()`
`getUint8()`	`setUint8()`

`TypedArray`

类型化数组是一族类，提供类似 Array 的接口来操作 ArrayBuffer 中的数据。与 DataView 允许您在特定偏移量处写入不同大小的数字不同，TypedArray 将底层字节解释为数字数组，每个数字具有固定大小。

通常通过它们的共享超类 TypedArray 来指代这一族类。这个类在 JavaScript 中是内部的；您无法直接创建其实例，而且 TypedArray 在全局作用域中未定义。可以将其视为 interface 或抽象类。

const buffer = new ArrayBuffer(3);
const arr = new Uint8Array(buffer);

// 内容初始化为零
console.log(arr); // Uint8Array(3) [0, 0, 0]

// 像数组一样赋值
arr[0] = 0;
arr[1] = 10;
arr[2] = 255;
arr[3] = 255; // 无操作，超出边界

虽然 ArrayBuffer 是一个通用的字节序列，但这些类型化数组类将字节解释为给定字节大小的数字数组。第一行包含原始字节，后面的行包含当使用不同类型化数组类_查看_时这些字节将如何解释。以下是类型化数组类，以及它们如何解释 ArrayBuffer 中的字节的描述：以下是第一个表格的 Markdown 格式：

类	描述
`Uint8Array`	每个一个（1）字节被解释为无符号 8 位整数。范围 0 到 255。
`Uint16Array`	每两个（2）字节被解释为无符号 16 位整数。范围 0 到 65535。
`Uint32Array`	每四个（4）字节被解释为无符号 32 位整数。范围 0 到 4294967295。
`Int8Array`	每个一个（1）字节被解释为有符号 8 位整数。范围 -128 到 127。
`Int16Array`	每两个（2）字节被解释为有符号 16 位整数。范围 -32768 到 32767。
`Int32Array`	每四个（4）字节被解释为有符号 32 位整数。范围 -2147483648 到 2147483647。
`Float16Array`	每两个（2）字节被解释为 16 位浮点数。范围 -6.104e5 到 6.55e4。
`Float32Array`	每四个（4）字节被解释为 32 位浮点数。范围 -3.4e38 到 3.4e38。
`Float64Array`	每八个（8）字节被解释为 64 位浮点数。范围 -1.7e308 到 1.7e308。
`BigInt64Array`	每八个（8）字节被解释为有符号 `BigInt`。范围 -9223372036854775808 到 9223372036854775807（虽然 `BigInt` 能够表示更大的数字）。
`BigUint64Array`	每八个（8）字节被解释为无符号 `BigInt`。范围 0 到 18446744073709551615（虽然 `BigInt` 能够表示更大的数字）。
`Uint8ClampedArray`	与 `Uint8Array` 相同，但在向元素分配值时自动”限制”到 0-255 范围。

下表演示了使用不同类型化数组类查看时 ArrayBuffer 中的字节是如何解释的。

	字节 0	字节 1	字节 2	字节 3	字节 4	字节 5	字节 6	字节 7
`ArrayBuffer`	`00000000`	`00000001`	`00000010`	`00000011`	`00000100`	`00000101`	`00000110`	`00000111`
`Uint8Array`	0	1	2	3	4	5	6	7
`Uint16Array`	256 (`1 * 256 + 0`)		770 (`3 * 256 + 2`)		1284 (`5 * 256 + 4`)		1798 (`7 * 256 + 6`)
`Uint32Array`	50462976				117835012
`BigUint64Array`	506097522914230528n

从预定义的 ArrayBuffer 创建类型化数组：

// 从 ArrayBuffer 创建类型化数组
const buf = new ArrayBuffer(10);
const arr = new Uint8Array(buf);

arr[0] = 30;
arr[1] = 60;

// 所有元素都初始化为零
console.log(arr); // => Uint8Array(10) [ 30, 60, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ];

如果我们尝试从此相同的 ArrayBuffer 实例化一个 Uint32Array，我们会得到一个错误。

const buf = new ArrayBuffer(10);
const arr = new Uint32Array(buf);
//          ^  RangeError: ArrayBuffer length minus the byteOffset
//             is not a multiple of the element size

一个 Uint32 值需要四个字节（32 位）。由于 ArrayBuffer 长 10 字节，无法干净地将其内容分成 4 字节块。为了解决这个问题，我们可以创建一个 ArrayBuffer 特定”切片”上的类型化数组。下面的 Uint16Array 只”查看”底层 ArrayBuffer 的前 8 个字节。为实现这些，我们指定 byteOffset 为 0，length 为 2，这表示我们希望数组包含的 Uint32 数字的数量。

// 从 ArrayBuffer 切片创建类型化数组
const buf = new ArrayBuffer(10);
const arr = new Uint32Array(buf, 0, 2);

/*
  buf    _ _ _ _ _ _ _ _ _ _    10 字节
  arr   [_______,_______]       2 个 4 字节元素
*/

arr.byteOffset; // 0
arr.length; // 2

您无需显式创建 ArrayBuffer 实例；而是可以直接在类型化数组构造函数中指定长度：

const arr2 = new Uint8Array(5);

// 所有元素都初始化为零
// => Uint8Array(5) [0, 0, 0, 0, 0]

类型化数组也可以直接从数字数组或其他类型化数组实例化：

// 从数字数组
const arr1 = new Uint8Array([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]);
arr1[0]; // => 0;
arr1[7]; // => 7;

// 从其他类型化数组
const arr2 = new Uint8Array(arr);

总的来说，类型化数组提供与常规数组相同的方法，但有一些例外。例如，push 和 pop 在类型化数组上不可用，因为它们需要调整底层 ArrayBuffer 的大小。

const arr = new Uint8Array([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]);

// 支持常见数组方法
arr.filter(n => n > 128); // Uint8Array(1) [255]
arr.map(n => n * 2); // Uint8Array(8) [0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14]
arr.reduce((acc, n) => acc + n, 0); // 28
arr.forEach(n => console.log(n)); // 0 1 2 3 4 5 6 7
arr.every(n => n < 10); // true
arr.find(n => n > 5); // 6
arr.includes(5); // true
arr.indexOf(5); // 5

请参阅 MDN 文档获取有关类型化数组属性和方法的更多信息。

`Uint8Array`

特别值得一提 Uint8Array，因为它表示经典的”字节数组”-0 到 255 之间的 8 位无符号整数序列。这是您在 JavaScript 中遇到的最常见的类型化数组。在 Bun 中，以及将来在其他 JavaScript 引擎中，它具有在字节数组和 base64 或十六进制字符串等序列化表示之间转换的方法。

new Uint8Array([1, 2, 3, 4, 5]).toBase64(); // "AQIDBA=="
Uint8Array.fromBase64("AQIDBA=="); // Uint8Array(4) [1, 2, 3, 4, 5]

new Uint8Array([255, 254, 253, 252, 251]).toHex(); // "fffefdfcfb=="
Uint8Array.fromHex("fffefdfcfb"); // Uint8Array(5) [255, 254, 253, 252, 251]

它是 TextEncoder#encode 的返回值，也是 TextDecoder#decode 的输入类型，这两个实用类设计用于转换字符串和各种二进制编码，最著名的是 "utf-8"。

const encoder = new TextEncoder();
const bytes = encoder.encode("hello world");
// => Uint8Array(11) [ 104, 101, 108, 108, 111, 32, 119, 111, 114, 108, 100 ]

const decoder = new TextDecoder();
const text = decoder.decode(bytes);
// => hello world

`Buffer`

Bun 实现了 Buffer，这是一个用于处理二进制数据的 Node.js API，早于 JavaScript 规范中引入类型化数组。它后来被重新实现为 Uint8Array 的子类。它提供了一系列方法，包括多个类似数组和类似 DataView 的方法。

const buf = Buffer.from("hello world");
// => Buffer(11) [ 104, 101, 108, 108, 111, 32, 119, 111, 114, 108, 100 ]

buf.length; // => 11
buf[0]; // => 104, 'h' 的 ASCII 码
buf.writeUInt8(72, 0); // => 'H' 的 ASCII 码

console.log(buf.toString());
// => Hello world

有关完整文档，请参阅 Node.js 文档。

`Blob`

Blob 是一个 Web API，常用于表示文件。Blob 最初是在浏览器中实现的（不像 ArrayBuffer 是 JavaScript 本身的一部分），但现在在 Node 和 Bun 中得到了支持。直接创建 Blob 实例并不常见。更多时候，您会从外部源（如浏览器中的 <input type="file"> 元素）或库接收 Blob 实例。也就是说，可以从一个或多个字符串或二进制”blob 部分”创建 Blob。

const blob = new Blob(["<html>Hello</html>"], {
  type: "text/html",
});

blob.type; // => text/html
blob.size; // => 19

这些部分可以是 string、ArrayBuffer、TypedArray、DataView 或其他 Blob 实例。blob 部分按提供的顺序连接在一起。

const blob = new Blob([
  "<html>",
  new Blob(["<body>"]),
  new Uint8Array([104, 101, 108, 108, 111]), // "hello" 的二进制形式
  "</body></html>",
]);

Blob 的内容可以异步读取为各种格式。

await blob.text(); // => <html><body>hello</body></html>
await blob.bytes(); // => Uint8Array (复制内容)
await blob.arrayBuffer(); // => ArrayBuffer (复制内容)
await blob.stream(); // => ReadableStream

`BunFile`

BunFile 是 Blob 的子类，用于表示磁盘上的延迟加载文件。像 File 一样，它添加了 name 和 lastModified 属性。与 File 不同，它不需要将文件加载到内存中。

const file = Bun.file("index.txt");
// => BunFile

`File`

仅限浏览器。在 Node.js 20 中有实验性支持。

File 是 Blob 的子类，添加了 name 和 lastModified 属性。它通常在浏览器中用于表示通过 <input type="file"> 元素上传的文件。Node.js 和 Bun 实现了 File。

// 在浏览器中！
// <input type="file" id="file" />

const files = document.getElementById("file").files;
// => File[]

const file = new File(["<html>Hello</html>"], "index.html", {
  type: "text/html",
});

请参阅 MDN 文档获取完整文档信息。

流

流是一种重要的抽象，用于处理二进制数据，而无需将所有数据一次性加载到内存中。它们通常用于读写文件、发送和接收网络请求以及处理大量数据。 Bun 实现了 Web API ReadableStream 和 WritableStream。

Bun 还实现了 node:stream 模块，包括 Readable、 Writable 和 Duplex。有关完整文档，请参阅 Node.js 文档。

要创建一个简单的可读流：

const stream = new ReadableStream({
  start(controller) {
    controller.enqueue("hello");
    controller.enqueue("world");
    controller.close();
  },
});

此流的内容可以使用 for await 语法逐块读取。

for await (const chunk of stream) {
  console.log(chunk);
}

// => "hello"
// => "world"

有关 Bun 中流的更完整讨论，请参见 API > 流。

转换

从一种二进制格式转换为另一种格式是一项常见任务。本节旨在作为参考。

从 `ArrayBuffer`

由于 ArrayBuffer 存储了其他二进制结构（如 TypedArray）所依赖的数据，下面的代码片段并不是真正从 ArrayBuffer_转换_为另一种格式。相反，它们是使用存储的底层数据_创建_新实例。

至 `TypedArray`

new Uint8Array(buf);

至 `DataView`

new DataView(buf);

至 `Buffer`

// 在整个 ArrayBuffer 上创建 Buffer
Buffer.from(buf);

// 在 ArrayBuffer 的切片上创建 Buffer
Buffer.from(buf, 0, 10);

至 `string`

作为 UTF-8：

new TextDecoder().decode(buf);

至 `number[]`

Array.from(new Uint8Array(buf));

至 `Blob`

new Blob([buf], { type: "text/plain" });

至 `ReadableStream`

以下代码片段创建一个 ReadableStream 并将整个 ArrayBuffer 作为一个块排队。

new ReadableStream({
  start(controller) {
    controller.enqueue(buf);
    controller.close();
  },
});

分块

要将 ArrayBuffer 分块流式传输，请使用 Uint8Array 视图并将每个块排队。

const view = new Uint8Array(buf);
const chunkSize = 1024;

new ReadableStream({
  start(controller) {
    for (let i = 0; i < view.length; i += chunkSize) {
      controller.enqueue(view.slice(i, i + chunkSize));
    }
    controller.close();
  },
});

从 `TypedArray`

至 `ArrayBuffer`

这将检索底层 ArrayBuffer。请注意，TypedArray 可能是底层缓冲区的_切片_视图，因此大小可能不同。

arr.buffer;

至 `DataView`

创建覆盖与 TypedArray 相同字节范围的 DataView。

new DataView(arr.buffer, arr.byteOffset, arr.byteLength);

至 `Buffer`

Buffer.from(arr);

至 `string`

作为 UTF-8：

new TextDecoder().decode(arr);

至 `number[]`

Array.from(arr);

至 `Blob`

// 仅当 arr 是其整个支持 TypedArray 的视图时
new Blob([arr.buffer], { type: "text/plain" });

至 `ReadableStream`

new ReadableStream({
  start(controller) {
    controller.enqueue(arr);
    controller.close();
  },
});

分块

要将 ArrayBuffer 分块流式传输，请将 TypedArray 分割成块并分别排队每个块。

new ReadableStream({
  start(controller) {
    for (let i = 0; i < arr.length; i += chunkSize) {
      controller.enqueue(arr.slice(i, i + chunkSize));
    }
    controller.close();
  },
});

从 `DataView`

至 `ArrayBuffer`

view.buffer;

至 `TypedArray`

仅当 DataView 的 byteLength 是 TypedArray 子类的 BYTES_PER_ELEMENT 的倍数时才有效。

new Uint8Array(view.buffer, view.byteOffset, view.byteLength);
new Uint16Array(view.buffer, view.byteOffset, view.byteLength / 2);
new Uint32Array(view.buffer, view.byteOffset, view.byteLength / 4);
// 等等...

至 `Buffer`

Buffer.from(view.buffer, view.byteOffset, view.byteLength);

至 `string`

作为 UTF-8：

new TextDecoder().decode(view);

至 `number[]`

Array.from(view);

至 `Blob`

new Blob([view.buffer], { type: "text/plain" });

至 `ReadableStream`

new ReadableStream({
  start(controller) {
    controller.enqueue(view.buffer);
    controller.close();
  },
});

分块

要将 ArrayBuffer 分块流式传输，请将 DataView 分割成块并分别排队每个块。

new ReadableStream({
  start(controller) {
    for (let i = 0; i < view.byteLength; i += chunkSize) {
      controller.enqueue(view.buffer.slice(i, i + chunkSize));
    }
    controller.close();
  },
});

从 `Buffer`

至 `ArrayBuffer`

buf.buffer;

至 `TypedArray`

new Uint8Array(buf);

至 `DataView`

new DataView(buf.buffer, buf.byteOffset, buf.byteLength);

至 `string`

作为 UTF-8：

buf.toString();

作为 base64：

buf.toString("base64");

作为十六进制：

buf.toString("hex");

至 `number[]`

Array.from(buf);

至 `Blob`

new Blob([buf], { type: "text/plain" });

至 `ReadableStream`

new ReadableStream({
  start(controller) {
    controller.enqueue(buf);
    controller.close();
  },
});

分块

要将 ArrayBuffer 分块流式传输，请将 Buffer 分割成块并分别排队每个块。

new ReadableStream({
  start(controller) {
    for (let i = 0; i < buf.length; i += chunkSize) {
      controller.enqueue(buf.slice(i, i + chunkSize));
    }
    controller.close();
  },
});

从 `Blob`

至 `ArrayBuffer`

Blob 类为此目的提供了一个便捷方法。

await blob.arrayBuffer();

至 `TypedArray`

await blob.bytes();

至 `DataView`

new DataView(await blob.arrayBuffer());

至 `Buffer`

Buffer.from(await blob.arrayBuffer());

至 `string`

作为 UTF-8：

await blob.text();

至 `number[]`

Array.from(await blob.bytes());

至 `ReadableStream`

blob.stream();

从 `ReadableStream`

使用 Response 作为便捷的中间表示形式很常见，这样更容易将 ReadableStream 转换为其他格式。

stream; // ReadableStream

const buffer = new Response(stream).arrayBuffer();

但这种方法比较冗长，增加了不必要的开销，降低了整体性能。Bun 实现了一组优化的便捷函数，用于将 ReadableStream 转换为各种二进制格式。

至 `ArrayBuffer`

// 使用 Response
new Response(stream).arrayBuffer();

// 使用 Bun 函数
Bun.readableStreamToArrayBuffer(stream);

至 `Uint8Array`

// 使用 Response
new Response(stream).bytes();

// 使用 Bun 函数
Bun.readableStreamToBytes(stream);

至 `TypedArray`

// 使用 Response
const buf = await new Response(stream).arrayBuffer();
new Int8Array(buf);

// 使用 Bun 函数
new Int8Array(Bun.readableStreamToArrayBuffer(stream));

至 `DataView`

// 使用 Response
const buf = await new Response(stream).arrayBuffer();
new DataView(buf);

// 使用 Bun 函数
new DataView(Bun.readableStreamToArrayBuffer(stream));

至 `Buffer`

// 使用 Response
const buf = await new Response(stream).arrayBuffer();
Buffer.from(buf);

// 使用 Bun 函数
Buffer.from(Bun.readableStreamToArrayBuffer(stream));

至 `string`

作为 UTF-8：

// 使用 Response
await new Response(stream).text();

// 使用 Bun 函数
await Bun.readableStreamToText(stream);

至 `number[]`

// 使用 Response
const arr = await new Response(stream).bytes();
Array.from(arr);

// 使用 Bun 函数
Array.from(new Uint8Array(Bun.readableStreamToArrayBuffer(stream)));

Bun 提供了一个工具函数，用于将 ReadableStream 解析为其块的数组。每个块可能是字符串、类型化数组或 ArrayBuffer。

// 使用 Bun 函数
Bun.readableStreamToArray(stream);

至 `Blob`

new Response(stream).blob();

至 `ReadableStream`

要将 ReadableStream 分成两个可以独立消费的流：

const [a, b] = stream.tee();

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​ArrayBuffer 和视图

​DataView

​TypedArray

​Uint8Array

​Buffer

​Blob

​BunFile

​File

​流

​转换

​从 ArrayBuffer

​至 TypedArray

​至 DataView

​至 Buffer

​至 string

​至 number[]

​至 Blob

​至 ReadableStream

​从 TypedArray

​至 ArrayBuffer

​至 DataView

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​至 string

​至 number[]

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​从 DataView

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​至 string

​至 number[]

​至 Blob

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​从 Buffer

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​至 TypedArray

​至 DataView

​至 string

​至 number[]

​至 Blob

​至 ReadableStream

​从 Blob

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​至 TypedArray

​至 DataView

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​至 number[]

​至 ReadableStream

​从 ReadableStream

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​至 Uint8Array

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​至 Buffer

​至 string

​至 number[]

​至 Blob

​至 ReadableStream

`ArrayBuffer` 和视图

`DataView`

`TypedArray`

`Uint8Array`

`Buffer`

`Blob`

`BunFile`

`File`

流

转换

从 `ArrayBuffer`

至 `TypedArray`

至 `DataView`

至 `Buffer`

至 `string`

至 `number[]`

至 `Blob`

至 `ReadableStream`

从 `TypedArray`

至 `ArrayBuffer`

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从 `DataView`

至 `ArrayBuffer`

至 `TypedArray`

至 `Buffer`

至 `string`

至 `number[]`

至 `Blob`

至 `ReadableStream`

从 `Buffer`

至 `ArrayBuffer`

至 `TypedArray`

至 `DataView`

至 `string`

至 `number[]`

至 `Blob`

至 `ReadableStream`

从 `Blob`

至 `ArrayBuffer`

至 `TypedArray`

至 `DataView`

至 `Buffer`

至 `string`

至 `number[]`

至 `ReadableStream`

从 `ReadableStream`

至 `ArrayBuffer`

至 `Uint8Array`

至 `TypedArray`

至 `DataView`

至 `Buffer`

至 `string`

至 `number[]`

至 `Blob`

至 `ReadableStream`