NodeJs-Buffer(缓冲区)

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。

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。

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

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

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

Node.js 目前支持的字符编码包括:

  • ascii - 仅支持 7 位 ASCII 数据。如果设置去掉高位的话,这种编码是非常快的。
  • utf8 - 多字节编码的 Unicode 字符。许多网页和其他文档格式都使用 UTF-8 。
  • utf16le - 2 或 4 个字节,小字节序编码的 Unicode 字符。支持代理对(U+10000 至 U+10FFFF)。
  • ucs2 - utf16le 的别名。
  • base64 - Base64 编码。
  • latin1 - 一种把 Buffer 编码成一字节编码的字符串的方式。
  • binary - latin1 的别名。
  • hex - 将每个字节编码为两个十六进制字符。

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
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    // 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');
    写入缓冲区

语法

写入 Node 缓冲区的语法如下所示:

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

参数

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。

实例

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buf = Buffer.alloc(256); len = buf.write("123"); console.log("写入字节数 : "+ len);

执行以上代码,输出结果为:

$node main.js 写入字节数 : 14


从缓冲区读取数据

语法

读取 Node 缓冲区数据的语法如下所示:

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

参数

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。

实例

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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

执行以上代码,输出结果为:

$ node main.js
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
abcde
abcde
abcde

将 Buffer 转换为 JSON 对象

语法

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 会隐式地调用该 toJSON()。

返回值

返回 JSON 对象。

实例

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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);

执行以上代码,输出结果为:

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{"type":"Buffer","data":[1,2,3,4,5]}

缓冲区合并

语法

Node 缓冲区合并的语法如下所示:

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Buffer.concat(list[, totalLength])

参数

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。

实例

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var buffer1 = Buffer.from(('123'));
var buffer2 = Buffer.from(('132'));
var buffer3 = Buffer.concat([buffer1,buffer2]); console.log("buffer3 内容: " + buffer3.toString());

执行以上代码,输出结果为:

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buffer3 内容: 123 123

缓冲区比较

语法

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

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。

实例

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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");
}

执行以上代码,输出结果为:

ABC在ABCD之前

拷贝缓冲区

语法

Node 缓冲区拷贝语法如下所示:

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

参数

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。

实例

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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());

执行以上代码,输出结果为:

abRUNOOBijkl


缓冲区裁剪

Node 缓冲区裁剪语法如下所示:

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

参数

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。

实例

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

执行以上代码,输出结果为:

buffer2 content: ru

缓冲区长度

语法

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。

实例

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var buffer = Buffer.from('123');
// 缓冲区长度 console.log("buffer length: " + buffer.length);

执行以上代码,输出结果为:

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buffer length: 14
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