buffer是什麼？深入瞭解Nodejs中的buffer模組

buffer是什麼？下面本篇文章帶大家深入瞭解一下中的buffer模組，介紹一下建立、複製、拼接、擷取、填充Buffer，以及Buffer與String相互轉換的方法，希望對大家有所幫助！

1.buffer是什麼？

我們知道，JS在對字串、陣列、數位、布林值等都有對應的方法API進行操作處理，而在Node中，還需要檔案操作、網路通訊、運算元據庫、資料傳輸等能力；檔案在儲存層面都是以二進位制形式表示，在http的請求和響應中資料的傳輸也是以二進位制資料進行傳輸，所以僅僅目前的JS能力還是不夠的，也就在中提供了buffer模組。

即：使得NodeJS擁有像操作字串一樣來操作處理二進位制資料的能力。buffer也被稱為臨時性暫存區，即臨時存放輸入和輸出二進位制資料的一段記憶體。

在之前的一篇文章中，我們瞭解到在對大檔案進行讀取操作時候，一般不會一次性全部讀取到記憶體中，而是以流的形式讀取一段資料塊，而連續的資料塊便形成了資料流的概念。而在對資料塊讀取和寫入過程中，資料首先會儲存在buffer(臨時性暫存區)的記憶體中，以待被處理。

1.1 瞭解buffer記憶體分配

buffer物件的記憶體分配並不是在V8的堆記憶體中，而是在Node的C++層面實現記憶體的申請；為了高效的使用申請來得記憶體，Node中採用slab分配機制（一種動態記憶體管理機制）。

1. 2 buffer的全域性性

Node在程序啟動時buffer就已經加裝進入記憶體，並將其放入全域性物件，使用時候可以無需require引入，但是官方但仍然建議通過 import 或 require 語句顯式地參照它。

2. 建立Buffer

buffer範例除了可以在檔案讀取，http請求得到之外，還可以通過手動方式構造建立。

2.1 Buffer.alloc(size[, fill[, encoding]])

引數：

size: buffer長度
fill: 預填充值，預設值：0
encoding: 如果fill是字串，則就是字串的編碼，預設：utf-8

import { Buffer } from 'buffer';

const buf = Buffer.alloc(8);

console.log(buf);
// <Buffer 00 00 00 00 00 00 00 00>

2.2 Buffer.allocUnsafe(size)

引數：

size: 新的buffer所需要長度
以這種方式建立的 Buffer 範例的底層記憶體不會被初始化。新建立的 Buffer 的內容是未知的，可能包含敏感的資料。

import { Buffer } from 'buffer';

const buf = Buffer.allocUnsafe(8);

console.log(buf);
// <Buffer e8 bf 99 e6 98 af e4 b8 80 e6>

2.3 Buffer.from(string[, encoding])

建立包含傳入string的新buffer

引數：

string: 字串
encoding: 編碼,預設值：utf-8

import { Buffer } from 'buffer';

const buf = Buffer.from('hello buffer');

console.log(buf);
// <Buffer 68 65 6c 6c 6f 20 62 75 66 66 65 72>

2.4 Buffer.from(array)

使用 0 – 255 範圍內的位元組 array 分配新的 Buffer。

import { Buffer } from 'buffer';

const array = [0x62, 0x78, 0x84];
const buf = Buffer.from(array);

console.log(buf);
// <Buffer 62 78 84>

3. 複製Buffer

3.1 Buffer.from(buffer)

引數：

buffer,要複製的buffer範例

import { Buffer } from 'buffer';
// 新建
const buf1 = Buffer.alloc(10, 2);
// 複製
const buf2 = Buffer.from(buf1);

console.log(buf1);
// <Buffer 02 02 02 02 02 02 02 02 02 02>
console.log(buf2);
// <Buffer 02 02 02 02 02 02 02 02 02 02>

3.2 buf.copy(target[, targetStart[, sourceStart[, sourceEnd]]])

將buf範例複製到target目標

import { Buffer } from 'buffer';

const buf1 = Buffer.alloc(10, 2);
const buf2 = Buffer.allocUnsafe(10)
// 將buf1複製到buf2
buf1.copy(buf2);

console.log(buf1);
// <Buffer 02 02 02 02 02 02 02 02 02 02>
console.log(buf2);
// <Buffer 02 02 02 02 02 02 02 02 02 02>

4. 拼接Buffer

4.1 Buffer.concat(list[, totalLength])

返回list中所有buffer範例連線在一起的新buffer

引數：

list:<Buffer[]> | <Unit8Array[]>
totalLength: 連線總長度。

注意：

如果列表沒有條目，或者 totalLength 為 0，則返回新的零長度 Buffer。
如果未提供 totalLength，則從 list 中的 Buffer 範例通過相加其長度來計算。

import { Buffer } from 'buffer';

const buf1 = Buffer.alloc(4, 2);
const buf2 = Buffer.alloc(4, 3);

const buf3 = Buffer.concat([buf1, buf2]);

console.log(buf1); // <Buffer 02 02 02 02>
console.log(buf2); // <Buffer 03 03 03 03>
console.log(buf3); // <Buffer 02 02 02 02 03 03 03 03>

5. 擷取Buffer

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

從buf範例中返回新的Buffer範例，返回的新Buffer範例只是源buf範例的參照，即對新返回的範例修改會影響原有的Buffer範例

引數：

start: 起始位置，預設0
end: 結束位置，預設buf.length

import { Buffer } from 'buffer';

const buf1 = Buffer.alloc(10, 2);
// 擷取
const buf2 = buf1.slice(1,4);
// 擷取部分修改
buf2[0] = 0x63;

console.log(buf1);
// <Buffer 02 63 02 02 02 02 02 02 02 02>
console.log(buf2);
// <Buffer 63 02 02>

6. 填充Buffer

6.1 buf.fill(value[, offset[, end]][, encoding])

引數：

value,填充值
offset: 在開始填充 buf 之前要跳過的位元組數,預設值0
end: 結束填充buf(不包括在內)的位置，預設值buf.length
encoding,如果value值為字串，則為字串編碼，預設utf-8

import { Buffer } from 'buffer';

const buf1 = Buffer.allocUnsafe(8).fill(2);

console.log(buf1);
// <Buffer 02 02 02 02 02 02 02 02>

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

根據 encoding 中的字元編碼將 string 寫入 buf 的 offset 處。

注意：length 引數是要寫入的位元組數。如果 buf 沒有足夠的空間來容納整個字串，則只會寫入 string 的一部分

引數：

string: 寫入的字串值
offset: 開始寫入 string 之前要跳過的位元組數,預設值為0
length: 寫入的最大位元組數，預設值buf.length - offset
encoding: 編碼，預設utf-8

import { Buffer } from 'buffer';
// buf1 length為12
const buf1 = Buffer.alloc(12, 3);
// write offset大於buf1.length,寫入無效
buf1.write('hello', 12);

console.log(buf1);
// <Buffer 03 03 03 03 03 03 03 03 03 03 03 03>
// 部分寫入
buf1.write('hello', 10);
// <Buffer 03 03 03 03 03 03 03 03 03 03 68 65>

7. Buffer工具方法

7.1 Buffer.isBuffer(obj)

檢驗傳入obj是否為buffer

import { Buffer } from 'buffer';

const buf1 = Buffer.alloc(12, 3);

console.log(Buffer.isBuffer(buf1));
// true

7.2 Buffer.isEncoding(encoding)

檢查傳入的編碼名稱是否被Buffer所支援

import { Buffer } from 'buffer';

console.log(Buffer.isEncoding('utf-8'))
// true

8. Buffer與String的轉換

Buffer轉String

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

引數：

encoding:使用的字串編碼，預設utf-8
start,開始位置，預設0
end,結束位置，預設buf.length

import { Buffer } from 'buffer';

const buf1 = Buffer.allocUnsafe(26)

for (let i = 0; i < 26; i++) {
  // 97 是 'a' 的十進位制 ASCII 值。
  buf1[i] = i + 97;
}

console.log(buf1.toString())
// abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

String轉Buffer

8.2 Buffer.from(string[, encoding])

引數：

string: 字串
encoding: 編碼,預設值：utf-8

import { Buffer } from 'buffer';

const buf = Buffer.from('hello buffer');

console.log(buf);
// <Buffer 68 65 6c 6c 6f 20 62 75 66 66 65 72>

9. Buffer與Array的對比

9.1 與Array類似點

可以使用下標獲取指定位置的值
可以使用length屬性獲取Buffer大小
可以使用for...of遍歷

9.2 與Array不同之處

儲存的是16進位制的兩位數
值為0-255
支援多種編碼格式
記憶體不在v8堆中分配
底層有c++實現，上層由js控制

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