Node.js에서 버퍼를 사용하여 이진 데이터를 인코딩 및 디코딩하는 방법

이 글에서는 주로 Buffer를 사용하여 Node.js에서 바이너리 데이터를 인코딩하고 디코딩하는 방법을 자세히 소개합니다. Buffer는 ascii, utf8, ucs2, base64 및 기타 인코딩 형식을 지원하므로 도움이 필요한 친구들이 참고할 수 있습니다.

JavaScript는 매우 능숙합니다. 문자열을 처리하지만 원래 HTML 문서를 처리하도록 설계되었기 때문에 바이너리 데이터를 처리하는 데는 그다지 능숙하지 않습니다. JavaScript에는 바이트 유형, 구조화된 유형, 심지어 바이트 배열도 없고 숫자와 문자열만 있습니다. (원문: ​​JavaScript에는 바이트 유형이 없습니다. 숫자만 있습니다. 또는 구조화된 유형 또는 http://skylitecellars.com/ 심지어 바이트 배열도 있습니다. 단지 문자열만 있습니다.)

Node는 JavaScript를 기반으로 하기 때문에, HTTP와 같은 텍스트 프로토콜을 처리할 뿐만 아니라 데이터베이스와 상호 작용하고 이미지 또는 파일 업로드를 처리하는 데에도 사용할 수 있습니다. 문자열만으로 이러한 작업을 수행하는 것이 얼마나 어려울지 상상할 수 있습니다. 이전에 Node는 바이트를 텍스트 문자로 인코딩하여 이진 데이터를 처리했지만 나중에 이 접근 방식은 실행 불가능하고 리소스가 낭비되며 느리고 유연성이 없으며 유지 관리가 어렵다는 것이 입증되었습니다.

노드에는 이진 버퍼 구현 Buffer가 있습니다. 이 의사 클래스는 이진 데이터 처리를 위한 일련의 API를 제공하여 이진 데이터 처리가 필요한 작업을 단순화합니다. 버퍼의 길이는 바이트 데이터의 길이에 따라 결정되며, 버퍼에 바이트 데이터를 임의로 설정하고 가져올 수 있습니다.

참고: Buffer 클래스에는 특별한 기능이 있습니다. 버퍼의 바이트 데이터가 차지하는 메모리는 JavaScrp

It VM 메모리 힙에 할당되지 않습니다. 이는 이러한 객체가 JavaScript의 가비지 수집에 의해 처리되지 않음을 의미합니다. 대신, 수정되지 않는 영구 메모리 주소가 있어 버퍼 내용의 메모리 복사본으로 인한 CPU 낭비도 방지됩니다.

버퍼 만들기

다음과 같이 UTF-8 문자열로 버퍼를 만들 수 있습니다.

var buf = new Buffer(‘Hello World!');

지정된 인코딩의 문자열로 버퍼를 만들 수도 있습니다.

var buf = new Buffer('8b76fde713ce', 'base64');

허용되는 문자 인코딩 및 식별자는 다음과 같습니다.

1.ascii - ASCI, ASCII 문자 세트에만 적용 가능합니다.
2.utf8 - UTF-8, 이 가변 너비 인코딩은 유니코드 문자 집합의 모든 문자에 적합합니다. 이는 웹 세계에서 선호되는 인코딩이자 Node.js의 기본 인코딩 유형이 되었습니다.
3.base64——Base64, 이 인코딩은 이진 데이터를 나타내는 64개의 인쇄 가능한 ASCII 문자를 기반으로 합니다. Base64는 일반적으로 문자열로 변환할 수 있고 필요할 때 그대로 변환할 수 있는 문자 문서에 이진 데이터를 포함하는 데 사용됩니다. 원래 바이너리 형식.

버퍼를 초기화할 데이터가 없으면 지정된 용량의 빈 버퍼를 생성할 수 있습니다.

var buf = new Buffer(1024); // 创建一个1024字节的缓冲

버퍼 데이터 가져오기 및 설정

버퍼 개체를 생성하거나 받은 후 보거나 수정하고 싶을 수 있습니다. 그 내용은 [] 연산자를 통해 버퍼의 특정 바이트에 접근할 수 있습니다:

var buf = new Buffer('my buffer content');
// 访问缓冲内第10个字节
console.log(buf[10]); // -> 99

참고: 초기화된 버퍼를 생성할 때(버퍼 용량 크기를 사용하여) 버퍼링된 데이터가 0으로 초기화되지 않는다는 점에 유의하세요. , 그러나 임의의 데이터입니다.

var buf = new Buffer(1024);
console.log(buf[100]); // -> 5 (某个随机值)

다음과 같이 버퍼의 어느 위치에서나 데이터를 수정할 수 있습니다.

buf[99] = 125; // 把第100个字节的值设置为125

참고: 경우에 따라 일부 버퍼링 작업으로 인해 다음과 같은 오류가 발생하지 않습니다.

1 버퍼의 최대 바이트 값은 다음과 같습니다. 255, 바이트에 256보다 큰 숫자가 할당되면 모듈로 256이 되고 결과는 바이트에 할당됩니다.
2. 버퍼의 특정 바이트에 256 값이 할당되면 실제 값은 0이 됩니다. (번역자 참고 사항: 실제로 첫 번째 바이트의 반복, 256%256=0)
3. 숫자는 버퍼에 사용됩니다. 예를 들어 100.7과 같은 바이트에 값을 할당하면 실제 값은 부동 소수점 숫자의 정수 부분인 100
4를 초과하는 위치에 값을 할당하려고 합니다. 버퍼 용량이 부족하면 할당 작업이 실패하고 버퍼가 수정되지 않습니다.

길이 속성을 사용하여 버퍼의 길이를 얻을 수 있습니다:

var buf = new Buffer(100);
console.log(buf.length); // -> 100

버퍼 길이를 사용하여 버퍼의 내용을 반복하여 각 바이트를 읽거나 설정할 수도 있습니다.

var buf = new Buffer(100);
for(var i = 0; i < buf.length; i++) {
    buf[i] = i;
}

위 코드는 새 버퍼를 생성합니다. 100바이트를 포함하고 버퍼 내의 각 바이트를 0에서 99까지 설정합니다.

버퍼 데이터 분할

버퍼를 생성하거나 수신한 후에는 버퍼 데이터의 일부를 추출해야 할 수도 있습니다. 시작 위치를 지정하여 기존 버퍼를 분할하여 또 다른 더 작은 버퍼를 생성할 수 있습니다.

var buffer = new Buffer("this is the content of my buffer");
var smallerBuffer = buffer.slice(8, 19);
console.log(smallerBuffer.toString()); // -> "the content"

참고하세요. 버퍼를 분할할 때 새 메모리는 할당되거나 복사되지 않습니다. 새 버퍼는 부모 버퍼의 특정 데이터 부분(시작 위치로 지정됨)에 대한 참조일 뿐인 부모 버퍼의 메모리를 사용합니다. 이 구절은 여러 가지 의미를 담고 있습니다.

우선, 프로그램이 상위 버퍼의 내용을 수정하는 경우 이러한 수정 사항은 관련 하위 버퍼에도 영향을 미칩니다. 상위 버퍼와 하위 버퍼는 서로 다른 JavaScript 객체이기 때문에 이 문제를 무시하고 리드하기 쉽습니다. 잠재적인 버그가 있습니다.

두 번째로, 이러한 방식으로 상위 버퍼에서 더 작은 하위 버퍼를 생성하면 상위 버퍼 객체는 작업이 완료된 후에도 계속 유지되며 가비지 수집되지 않습니다. 주의하지 않으면 쉽게 메모리 문제가 발생할 수 있습니다. 새다.

참고: 메모리 누수가 걱정되는 경우 아래에서 복사 작업 대신 복사 방법을 사용할 수 있습니다.

버퍼 데이터 복사

你可以像这样用copy将缓冲的一部分复制到另外一个缓冲：

var buffer1 = new Buffer("this is the content of my buffer");
var buffer2 = new Buffer(11);
var targetStart = 0;
var sourceStart = 8;
var sourceEnd = 19;
buffer1.copy(buffer2, targetStart, sourceStart, sourceEnd);
console.log(buffer2.toString()); // -> "the content"

上面代码，复制源缓冲的第9到20个字节到目标缓冲的开始位置。

解码缓冲数据

缓冲数据可以这样转换成一个UTF-8字符串：

var str = buf.toString();

还可以通过指定编码类型来将缓冲数据解码成任何编码类型的数据。比如，你想把一个缓冲解码成base64字符串，可以这么做：

var b64Str = buf.toString("base64");

使用toString函数，你还可以把一个UTF-8字符串转码成base64字符串：

var utf8String = 'my string';
var buf = new Buffer(utf8String);
var base64String = buf.toString('base64')

小结

有时候，你不得不跟二进制数据打交道，但是原生JavaScript又没有明确的方式来做这件事，于是Node提供了Buffer类，封装了一些针对连续内存块的操作。你可以在两个缓冲之间切分或复制内存数据。

你也可以把一个缓冲转换成某种编码的字符串，或者反过来，把一个字符串转化成缓冲，来访问或处理每个bit。

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