NodeJS中Buffer模块详解

所谓缓冲区Buffer,就是 "临时存贮区" 的意思,是暂时存放输入输出数据的一段内存。

JS语言自身只有字符串数据类型,没有二进制数据类型,因此NodeJS提供了一个与String对等的全局构造函数Buffer来提供对二进制数据的操作。除了可以读取文件得到Buffer的实例外,还能够直接构造,例如:

复制代码 代码如下:


 var buffer = new Buffer([ 0x68, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x6f ]) ;

Buffer与字符串类似,除了可以用.length属性得到字节长度外,还可以用[index]方式读取指定位置的字节,例如:

复制代码 代码如下:


buffer[0] ; // 0x68;

Buffer与字符串能够互相转化,例如可以使用指定编码将二进制数据转化为字符串:

复制代码 代码如下:


var str = buffer.toString("utf-8");  // hello

将字符串转换为指定编码下的二进制数据:

复制代码 代码如下:


var buffer= new Buffer("hello", "utf-8") ; // <Buffer 68 65 6c 6c 6f>

一点儿区别:

Buffer与字符串有一个重要区别。字符串是只读的,并且对字符串的任何修改得到的都是一个新字符串,原字符串保持不变。

至于Buffer,更像是可以做指针操作的C语言数组。例如,可以用[index]方式直接修改某个位置的字节。

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slice方法也不是返回一个新的Buffer,而更像是返回了指向原Buffer中间的某个位置的指针,如下所示。

[ 0x68, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x6f ]
    ^           ^
    |           |
   bin     bin.slice(2)
因此对slice方法返回的Buffer的修改会作用于原Buffer,例如:

复制代码 代码如下:


 var buffer= new Buffer([ 0x68, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x6f ]) ;
 var sub = bin.slice(2) ;
 sub[0] = 0x65 ;
 console.log(buffer) ; //  <Buffer 68 65 65 6c 6f>

如果想要拷贝一份Buffer,得首先创建一个新的Buffer,并通过.copy方法把原Buffer中的数据复制过去。

这个类似于申请一块新的内存,并把已有内存中的数据复制过去。以下是一个例子。

复制代码 代码如下:


 var buffer= new Buffer([ 0x68, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x6f ]) ;
 var dup = new Buffer(bin.length) ;
 buffer.copy(dup) ;
 dup[0] = 0x48 ;
 console.log(buffer) ;  // <Buffer 68 65 6c 6c 6f>
 console.log(dup) ;  // <Buffer 48 65 65 6c 6f>

总之,Buffer将JS的数据处理能力从字符串扩展到了任意二进制数据。

以上简单让大家了解一下什么是Buffer,下面具体说说如何使用和具体使用场景。

二,聊聊Buffer

JavaScript对字符串处理十分友好,无论是宽字节还是单字节字符串,都被认为是一个字符串。Node中需要处理网络协议、操作数据库、处理图片、文件上传等,还需要处理大量二进制数据,自带的字符串远不能满足这些要求,因此Buffer应运而生。

Buffer结构

Buffer是一个典型的Javascript和C++结合的模块,性能相关部分用C++实现,非性能相关部分用javascript实现。

Node在进程启动时Buffer就已经加装进入内存,并将其放入全局对象,因此无需require

Buffer对象:类似于数组,其元素是16进制的两位数。

Buffer内存分配

Buffer对象的内存分配不是在V8的堆内存中,在Node的C++层面实现内存的申请。

为了高效的使用申请来得内存,Node中采用slab分配机制,slab是一种动态内存管理机制,应用各种*nix操作系统。slab有三种状态:

(1) full:完全分配状态

(2) partial:部分分配状态

(3) empty:没有被分配状态

Buffer的转换
 
Buffer对象可以和字符串相互转换,支持的编码类型如下:

ASCII、UTF-8、UTF-16LE/UCS-2、Base64、Binary、Hex

字符串转Buffer

new Buffer(str, [encoding]),默认UTF-8
buf.write(string, [offset], [length], [encoding])

Buffer转字符串

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

Buffer不支持的编码类型

通过Buffer.isEncoding(encoding)判断是否支持

iconv-lite:纯JavaScript实现,更轻量,性能更好无需C++到javascript的转换

iconv:调用C++的libiconv库完成

Buffer的拼接

注意 "res.on('data', function(chunk) {})",其中的参数chunk是Buffer对象,直接用+拼接会自动转换为字符串,对于宽字节字符可能会导致乱码产生,

解决方法:

(1) 通过可读流中的setEncoding()方法,该方法可以让data事件传递不再是Buffer对象,而是编码后的字符串,其内部使用了StringEncoder模块。

(2) 将Buffer对象暂存到数组中,最后在组装成一个大Buffer让后编码转换为字符串输出。

Buffer在文件I/O和网络I/O中广泛应用,其性能举足轻重,比普通字符串性能要高出很多。

Buffer的使用除了与字符串的转换有性能损耗外,在文件读取时候,有一个highWaterMark设置对性能影响至关重要。

a,highWaterMark设置对Buffer内存的分配和使用有一定影响。

b, highWaterMark设置过小,可能导致系统调用次数过多。

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