Node.js Buffer(緩沖區(qū))

JavaScript 語言自身只有字符串?dāng)?shù)據(jù)類型，沒有二進(jìn)制數(shù)據(jù)類型。

但在處理像TCP流或文件流時(shí)，必須使用到二進(jìn)制數(shù)據(jù)。因此在 Node.js中，定義了一個(gè) Buffer 類，該類用來創(chuàng)建一個(gè)專門存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)的緩存區(qū)。

在 Node.js 中，Buffer 類是隨 Node 內(nèi)核一起發(fā)布的核心庫。Buffer 庫為 Node.js 帶來了一種存儲原始數(shù)據(jù)的方法，可以讓 Node.js 處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)，每當(dāng)需要在 Node.js 中處理I/O操作中移動的數(shù)據(jù)時(shí)，就有可能使用 Buffer 庫。原始數(shù)據(jù)存儲在 Buffer 類的實(shí)例中。一個(gè) Buffer 類似于一個(gè)整數(shù)數(shù)組，但它對應(yīng)于 V8 堆內(nèi)存之外的一塊原始內(nèi)存。

 在v6.0之前創(chuàng)建Buffer對象直接使用new Buffer()構(gòu)造函數(shù)來創(chuàng)建對象實(shí)例，但是Buffer對內(nèi)存的權(quán)限操作相比很大，可以直接捕獲一些敏感信息，所以在v6.0以后，官方文檔里面建議使用 Buffer.from()  接口去創(chuàng)建Buffer對象。

Buffer 與字符編碼

Buffer 實(shí)例一般用于表示編碼字符的序列，比如 UTF-8 、 UCS2 、 Base64 、或十六進(jìn)制編碼的數(shù)據(jù)。 通過使用顯式的字符編碼，就可以在 Buffer 實(shí)例與普通的 JavaScript 字符串之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。

const buf = Buffer.from('w3cschool', 'ascii');

// 輸出 72756e6f6f62
console.log(buf.toString('hex'));

// 輸出 cnVub29i
console.log(buf.toString('base64'));

Node.js 目前支持的字符編碼包括：

• ascii - 僅支持 7 位 ASCII 數(shù)據(jù)。如果設(shè)置去掉高位的話，這種編碼是非?？斓?。
• utf8 - 多字節(jié)編碼的 Unicode 字符。許多網(wǎng)頁和其他文檔格式都使用 UTF-8 。
• utf16le - 2 或 4 個(gè)字節(jié)，小字節(jié)序編碼的 Unicode 字符。支持代理對（U+10000 至 U+10FFFF）。
• ucs2 - utf16le 的別名。
• base64 - Base64 編碼。
• latin1 - 一種把 Buffer 編碼成一字節(jié)編碼的字符串的方式。
• binary - latin1 的別名。
• hex - 將每個(gè)字節(jié)編碼為兩個(gè)十六進(jìn)制字符。

創(chuàng)建 Buffer 類

Buffer 提供了以下 API 來創(chuàng)建 Buffer 類：

• Buffer.alloc(size[, fill[, encoding]])： 返回一個(gè)指定大小的 Buffer 實(shí)例，如果沒有設(shè)置 fill，則默認(rèn)填滿 0
• Buffer.allocUnsafe(size)： 返回一個(gè)指定大小的 Buffer 實(shí)例，但是它不會被初始化，所以它可能包含敏感的數(shù)據(jù)
• Buffer.allocUnsafeSlow(size)
• Buffer.from(array)： 返回一個(gè)被 array 的值初始化的新的 Buffer 實(shí)例（傳入的 array 的元素只能是數(shù)字，不然就會自動被 0 覆蓋）
• Buffer.from(arrayBuffer[, byteOffset[, length]])： 返回一個(gè)新建的與給定的 ArrayBuffer 共享同一內(nèi)存的 Buffer。
• Buffer.from(buffer)： 復(fù)制傳入的 Buffer 實(shí)例的數(shù)據(jù)，并返回一個(gè)新的 Buffer 實(shí)例
• Buffer.from(string[, encoding])： 返回一個(gè)被 string 的值初始化的新的 Buffer 實(shí)例

// 創(chuàng)建一個(gè)長度為 10、且用 0 填充的 Buffer。
const buf1 = Buffer.alloc(10);

// 創(chuàng)建一個(gè)長度為 10、且用 0x1 填充的 Buffer。 
const buf2 = Buffer.alloc(10, 1);

// 創(chuàng)建一個(gè)長度為 10、且未初始化的 Buffer。
// 這個(gè)方法比調(diào)用 Buffer.alloc() 更快，
// 但返回的 Buffer 實(shí)例可能包含舊數(shù)據(jù)，
// 因此需要使用 fill() 或 write() 重寫。
const buf3 = Buffer.allocUnsafe(10);

// 創(chuàng)建一個(gè)包含 [0x1, 0x2, 0x3] 的 Buffer。
const buf4 = Buffer.from([1, 2, 3]);

// 創(chuàng)建一個(gè)包含 UTF-8 字節(jié) [0x74, 0xc3, 0xa9, 0x73, 0x74] 的 Buffer。
const buf5 = Buffer.from('tést');

// 創(chuàng)建一個(gè)包含 Latin-1 字節(jié) [0x74, 0xe9, 0x73, 0x74] 的 Buffer。
const buf6 = Buffer.from('tést', 'latin1');

寫入緩沖區(qū)

語法

寫入 Node 緩沖區(qū)的語法如下所示：

buf.write(string[, offset[, length]][, encoding])

參數(shù)

參數(shù)描述如下：

• string - 寫入緩沖區(qū)的字符串。
• offset - 緩沖區(qū)開始寫入的索引值，默認(rèn)為 0 。
• length - 寫入的字節(jié)數(shù)，默認(rèn)為 buffer.length
• encoding - 使用的編碼。默認(rèn)為 'utf8' 。

根據(jù) encoding 的字符編碼寫入 string 到 buf 中的 offset 位置。 length 參數(shù)是寫入的字節(jié)數(shù)。 如果 buf 沒有足夠的空間保存整個(gè)字符串，則只會寫入 string 的一部分。 只部分解碼的字符不會被寫入。

返回值

返回實(shí)際寫入的大小。如果 buffer 空間不足， 則只會寫入部分字符串。

實(shí)例

buf = Buffer.alloc(256);
len = buf.write("m.hgci.cn");

console.log("寫入字節(jié)數(shù) : "+  len);

執(zhí)行以上代碼，輸出結(jié)果為：

$node main.js
寫入字節(jié)數(shù) : 16

從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)

語法

讀取 Node 緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的語法如下所示：

buf.toString([encoding[, start[, end]]])

參數(shù)

參數(shù)描述如下：

• encoding - 使用的編碼。默認(rèn)為 'utf8' 。
• start - 指定開始讀取的索引位置，默認(rèn)為 0。
• end - 結(jié)束位置，默認(rèn)為緩沖區(qū)的末尾。

返回值

解碼緩沖區(qū)數(shù)據(jù)并使用指定的編碼返回字符串。

實(shí)例

buf = Buffer.alloc(26);
for (var i = 0 ; i < 26 ; i++) {
  buf[i] = i + 97;
}

console.log( buf.toString('ascii'));       // 輸出: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
console.log( buf.toString('ascii',0,5));   //使用 'ascii' 編碼, 并輸出: abcde
console.log( buf.toString('utf8',0,5));    // 使用 'utf8' 編碼, 并輸出: abcde
console.log( buf.toString(undefined,0,5)); // 使用默認(rèn)的 'utf8' 編碼, 并輸出: abcde

執(zhí)行以上代碼，輸出結(jié)果為：

$ node main.js
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
abcde
abcde
abcde

將 Buffer 轉(zhuǎn)換為 JSON 對象

語法

將 Node Buffer 轉(zhuǎn)換為 JSON 對象的函數(shù)語法格式如下：

buf.toJSON()

當(dāng)字符串化一個(gè) Buffer 實(shí)例時(shí)，JSON.stringify() 會隱式地調(diào)用該 toJSON()。

返回值

返回 JSON 對象。

實(shí)例

const buf = Buffer.from([0x1, 0x2, 0x3, 0x4, 0x5]);
const json = JSON.stringify(buf);

// 輸出: {"type":"Buffer","data":[1,2,3,4,5]}
console.log(json);

const copy = JSON.parse(json, (key, value) => {
  return value && value.type === 'Buffer' ?
    Buffer.from(value.data) :
    value;
});

// 輸出: <Buffer 01 02 03 04 05>
console.log(copy);

執(zhí)行以上代碼，輸出結(jié)果為：

{"type":"Buffer","data":[1,2,3,4,5]}
<Buffer 01 02 03 04 05>

緩沖區(qū)合并

語法

Node 緩沖區(qū)合并的語法如下所示：

Buffer.concat(list[, totalLength])

參數(shù)

參數(shù)描述如下：

• list - 用于合并的 Buffer 對象數(shù)組列表。
• totalLength - 指定合并后Buffer對象的總長度。

返回值

返回一個(gè)多個(gè)成員合并的新 Buffer 對象。

實(shí)例

var buffer1 = Buffer.from(('w3cschool編程獅'));
var buffer2 = Buffer.from(('m.hgci.cn'));
var buffer3 = Buffer.concat([buffer1,buffer2]);
console.log("buffer3 內(nèi)容: " + buffer3.toString());

執(zhí)行以上代碼，輸出結(jié)果為：

buffer3 內(nèi)容: w3cschool編程獅m.hgci.cn

緩沖區(qū)比較

語法

Node Buffer 比較的函數(shù)語法如下所示, 該方法在 Node.js v0.12.2 版本引入：

buf.compare(otherBuffer);

參數(shù)

參數(shù)描述如下：

• otherBuffer - 與 buf 對象比較的另外一個(gè) Buffer 對象。

返回值

返回一個(gè)數(shù)字，表示 buf 在 otherBuffer 之前，之后或相同。

實(shí)例

var buffer1 = Buffer.from('ABC');
var buffer2 = Buffer.from('ABCD');
var result = buffer1.compare(buffer2);

if(result < 0) {
   console.log(buffer1 + " 在 " + buffer2 + "之前");
}else if(result == 0){
   console.log(buffer1 + " 與 " + buffer2 + "相同");
}else {
   console.log(buffer1 + " 在 " + buffer2 + "之后");
}

執(zhí)行以上代碼，輸出結(jié)果為：

ABC在ABCD之前

拷貝緩沖區(qū)

語法

Node 緩沖區(qū)拷貝語法如下所示：

buf.copy(targetBuffer[, targetStart[, sourceStart[, sourceEnd]]])

參數(shù)

參數(shù)描述如下：

• targetBuffer - 要拷貝的 Buffer 對象。
• targetStart - 數(shù)字, 可選, 默認(rèn): 0
• sourceStart - 數(shù)字, 可選, 默認(rèn): 0
• sourceEnd - 數(shù)字, 可選, 默認(rèn): buffer.length

返回值

沒有返回值。

實(shí)例

var buf1 = Buffer.from('abcdefghijkl');
var buf2 = Buffer.from('W3CSCHOOL');

//將 buf2 插入到 buf1 指定位置上
buf2.copy(buf1, 2);

console.log(buf1.toString());

執(zhí)行以上代碼，輸出結(jié)果為：

abW3CSCHOOLijkl

緩沖區(qū)裁剪

Node 緩沖區(qū)裁剪語法如下所示：

buf.slice([start[, end]])

參數(shù)

參數(shù)描述如下：

• start - 數(shù)字, 可選, 默認(rèn): 0
• end - 數(shù)字, 可選, 默認(rèn): buffer.length

返回值

返回一個(gè)新的緩沖區(qū)，它和舊緩沖區(qū)指向同一塊內(nèi)存，但是從索引 start 到 end 的位置剪切。

實(shí)例

var buffer1 = Buffer.from('w3cschool');
// 剪切緩沖區(qū)
var buffer2 = buffer1.slice(0,2);
console.log("buffer2 content: " + buffer2.toString());

執(zhí)行以上代碼，輸出結(jié)果為：

buffer2 content: w3

緩沖區(qū)長度

語法

Node 緩沖區(qū)長度計(jì)算語法如下所示：

buf.length;

返回值

返回 Buffer 對象所占據(jù)的內(nèi)存長度。

實(shí)例

var buffer = Buffer.from('m.hgci.cn');
//  緩沖區(qū)長度
console.log("buffer length: " + buffer.length);

執(zhí)行以上代碼，輸出結(jié)果為：

buffer length: 16

方法參考手冊

以下列出了 Node.js Buffer 模塊常用的方法（注意有些方法在舊版本是沒有的）：

const buf = Buffer.allocUnsafe(6);

buf.writeUIntLE(0x1234567890ab, 0, 6);

// 輸出: <Buffer ab 90 78 56 34 12>
console.log(buf);

const buf = Buffer.allocUnsafe(6);

buf.writeUIntBE(0x1234567890ab, 0, 6);

// 輸出: <Buffer 12 34 56 78 90 ab>
console.log(buf);