Node.js：Buffer(缓冲区)介绍及常用方法

Posted 2020-11-03 古兰精

　　javascript 语言自身只有字符串数据类型，没有二进制数据类型。

　　但在处理像TCP流或文件流时，必须使用到二进制数据。因此在 Node.js中，定义了一个 Buffer 类，该类用来创建一个专门存放二进制数据的缓存区。

　　在 Node.js 中，Buffer 类是随 Node 内核一起发布的核心库。Buffer 库为 Node.js 带来了一种存储原始数据的方法，可以让 Node.js 处理二进制数据，每当需要在 Node.js 中处理 I/O 操作中移动的数据时，就有可能使用 Buffer 库。原始数据存储在 Buffer 类的实例中。一个 Buffer 类似于一个整数数组，但它对应于 V8 堆内存之外的一块原始内存。

　　在v6.0之前创建Buffer对象直接使用new Buffer()构造函数来创建对象实例，但是Buffer对内存的权限操作相比很大，可以直接捕获一些敏感信息，所以在v6.0以后，官方文档里面建议使用 Buffer.from() 接口去创建Buffer对象。

一、Buffer 与字符编码

　　Buffer 实例一般用于表示编码字符的序列，比如 UTF-8 、 UCS2 、 Base64 、或十六进制编码的数据。 通过使用显式的字符编码，就可以在 Buffer 实例与普通的 JavaScript 字符串之间进行相互转换。

const buf = Buffer.from(‘runoob‘, ‘ascii‘);
// 输出 cnVub29i
console.log(buf.toString(‘base64‘));

二、创建 Buffer 类

　　Buffer 提供了以下 API 来创建 Buffer 类：

Buffer.alloc(size[, fill[, encoding]])： 返回一个指定大小的 Buffer 实例，如果没有设置 fill，则默认填满 0

Buffer.allocUnsafe(size)： 返回一个指定大小的 Buffer 实例，但是它不会被初始化，所以它可能包含敏感的数据

Buffer.allocUnsafeSlow(size)

Buffer.from(array)： 返回一个被 array 的值初始化的新的 Buffer 实例（传入的 array 的元素只能是数字，不然就会自动被 0 覆盖）

Buffer.from(arrayBuffer[, byteOffset[, length]])： 返回一个新建的与给定的 ArrayBuffer 共享同一内存的 Buffer。

Buffer.from(buffer)： 复制传入的 Buffer 实例的数据，并返回一个新的 Buffer 实例

Buffer.from(string[, encoding])： 返回一个被 string 的值初始化的新的 Buffer 实例

// 创建一个长度为 10、且用 0 填充的 Buffer。
const buf1 = Buffer.alloc(10);

// 创建一个长度为 10、且用 0x1 填充的 Buffer。 
const buf2 = Buffer.alloc(10, 1);

// 创建一个长度为 10、且未初始化的 Buffer。
// 这个方法比调用 Buffer.alloc() 更快，
// 但返回的 Buffer 实例可能包含旧数据，
// 因此需要使用 fill() 或 write() 重写。
const buf3 = Buffer.allocUnsafe(10);

// 创建一个包含 [0x1, 0x2, 0x3] 的 Buffer。
const buf4 = Buffer.from([1, 2, 3]);

// 创建一个包含 UTF-8 字节 [0x74, 0xc3, 0xa9, 0x73, 0x74] 的 Buffer。
const buf5 = Buffer.from(‘tést‘);

// 创建一个包含 Latin-1 字节 [0x74, 0xe9, 0x73, 0x74] 的 Buffer。
const buf6 = Buffer.from(‘tést‘, ‘latin1‘);

三、写入缓冲区

　　写入 Node 缓冲区的语法如下所示：buf.write(string[, offset[, length]][, encoding])

　　参数描述如下：

　　string - 写入缓冲区的字符串。

　　offset - 缓冲区开始写入的索引值，默认为 0 。

　　length - 写入的字节数，默认为 buffer.length

　　encoding - 使用的编码。默认为 ‘utf8‘ 。

　　根据 encoding 的字符编码写入 string 到 buf 中的 offset 位置。 length 参数是写入的字节数。 如果 buf 没有足够的空间保存整个字符串，则只会写入 string 的一部分。 只部分解码的字符不会被写入。

　　返回值：返回实际写入的大小。如果 buffer 空间不足， 则只会写入部分字符串。

buf = Buffer.alloc(256);
len = buf.write("www.runoob.com");
console.log("写入字节数 : "+  len);
//写入字节数 : 14

四、从缓冲区读取数据

　　读取 Node 缓冲区数据的语法如下所示：buf.toString([encoding[, start[, end]]])

　　参数描述如下：

　　encoding - 使用的编码。默认为 ‘utf8‘ 。

　　start - 指定开始读取的索引位置，默认为 0。

　　end - 结束位置，默认为缓冲区的末尾。

　　返回值：解码缓冲区数据并使用指定的编码返回字符串。

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

console.log( buf.toString(‘ascii‘));       // 输出: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
console.log( buf.toString(‘ascii‘,0,5));   // 输出: abcde
console.log( buf.toString(‘utf8‘,0,5));    // 输出: abcde
console.log( buf.toString(undefined,0,5)); // 使用 ‘utf8‘ 编码, 并输出: abcde

五、将 Buffer 转换为 JSON 对象

　　将 Node Buffer 转换为 JSON 对象的函数语法格式如下：buf.toJSON()

　　当字符串化一个 Buffer 实例时，JSON.stringify() 会隐式地调用该 toJSON()。

　　返回值：返回 JSON 对象。

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

// 输出: {"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;
});

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

六、缓冲区合并

　　Node 缓冲区合并的语法如下所示：Buffer.concat(list[, totalLength])

　　参数描述如下：

• list - 用于合并的 Buffer 对象数组列表。

• totalLength - 指定合并后Buffer对象的总长度。

　　返回值：返回一个多个成员合并的新 Buffer 对象。

var buffer1 = Buffer.from((‘百度‘));
var buffer2 = Buffer.from((‘www.baidu.com‘));
var buffer3 = Buffer.concat([buffer1,buffer2]);
console.log("buffer3 内容: " + buffer3.toString());
//buffer3 内容: 百度 www.baidu.com

七、缓冲区比较

　　Node Buffer 比较的函数语法如下所示, 该方法在 Node.js v0.12.2 版本引入：buf.compare(otherBuffer);

　　参数描述如下：

• otherBuffer - 与 buf 对象比较的另外一个 Buffer 对象。

　　返回值：返回一个数字，表示 buf 在 otherBuffer 之前，之后或相同。

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 + " 与 " + buffer2 + "相同");
}else {
   console.log(buffer1 + " 在 " + buffer2 + "之后");
}

八、拷贝缓冲区

　　Node 缓冲区拷贝语法如下所示：buf.copy(targetBuffer[, targetStart[, sourceStart[, sourceEnd]]])

　　参数描述如下：

• targetBuffer - 要拷贝的 Buffer 对象。

• targetStart - 数字, 可选, 默认: 0

• sourceStart - 数字, 可选, 默认: 0

• sourceEnd - 数字, 可选, 默认: buffer.length

　　返回值：没有返回值。

var buf1 = Buffer.from(‘abcdefghijkl‘);
var buf2 = Buffer.from(‘RUNOOB‘);
//将 buf2 插入到 buf1 指定位置上
buf2.copy(buf1, 2);
console.log(buf1.toString());
//abRUNOOBijkl，从索引2开始插入

九、缓冲区裁剪

　　Node 缓冲区裁剪语法如下所示：buf.slice([start[, end]])

　　参数描述如下：

• start - 数字, 可选, 默认: 0

• end - 数字, 可选, 默认: buffer.length

　　返回值：返回一个新的缓冲区，它和旧缓冲区指向同一块内存，但是从索引 start 到 end 的位置剪切。

var buffer1 = Buffer.from(‘runoob‘);
// 剪切缓冲区
var buffer2 = buffer1.slice(0,2);
console.log("buffer2 content: " + buffer2.toString());
//buffer2 content: ru

十、缓冲区长度

　　Node 缓冲区长度计算语法如下所示：buf.length;

　　返回值：返回 Buffer 对象所占据的内存长度。

var buffer = Buffer.from(‘www.baidu.com‘);
//  缓冲区长度--13
console.log("buffer length: " + buffer.length);