Node.js Buffer使用詳解

這次帶給大家Node.js Buffer使用詳解，Node.js Buffer使用的注意事項有哪些，下面就是實戰案例，一起來看一下。

Buffer是什麼？

Buffer作為存在於全域物件上，無需引入模組即可使用，你絕對不可以忽略它。

可以理解Buffer是在記憶體中開闢的一片區域，用來存放二進位資料。 Buffer所開闢的是堆外記憶體。

Buffer的應用程式場景有哪些？

流

怎麼理解流呢？流是資料的集合（與資料、字串類似），但是流的資料不能一次獲取到，資料也不會全部load到記憶體中，因此流非常適合大數據處理以及斷斷續續返回chunk的外部來源。流的生產者與消費者之間的速度通常是不一致的，因此需要buffer來暫存一些數據。 buffer大小透過highWaterMark參數指定，預設為16Kb。

儲存需要佔用大量記憶體的資料

Buffer 物件佔用的記憶體空間是不計算在Node.js 進程記憶體空間限制上的，所以可以用來存儲大對象，但是對象的大小還是有限制的。一般情況下32位元系統大約是1G，64位元系統大約是2G。

如何建立Buffer

除了串流自動隱含建立Buffer之外，也可以手動建立Buffer，方式如下：

Buffer中儲存的資料已確定

Buffer.from(obj)  // obj支援的類型string, buffer, arrayBuffer, array, or array-like object

注意：Buffer.from不支援傳入數字，如下所示：

Buffer.from(1234);
buffer.js:208
  throw new errors.TypeError(
  ^
TypeError [ERR_INVALID_ARG_TYPE]: The "value" argument must not be of type number. Received type number
  at Function.from (buffer.js:208:11)
  ...

若要傳入數字可以採用傳入數組的方式：

const buf = Buffer.from([1, 2, 3, 4]);
console.log(buf); // <Buffer 01 02 03 04>

但是這種方式存在一個問題，當存入不同的數值的時候buffer中記錄的二進位資料會相同，如下所示：

const buf2 = Buffer.from([127, -1]);
console.log(buf2);   // <Buffer 7f ff>
const buf3 = Buffer.from([127, 255]);
console.log(buf3);  // <Buffer 7f ff>
console.log(buf3.equals(buf2)); // true

當要記錄的一組數全部落在0到255（readUInt8來讀取）這個範圍, 或者全部落在-128到127（readInt8來讀取）這個範圍那麼就沒有問題，否則的話就強烈不推薦使用Buffer.from來保存一組數。因為不同的數字讀取時應該呼叫不同的方法。

Buffer儲存資料未確定

Buffer.alloc、Buffer.allocUnsafe、Buffer.allocUnsafeSlow

Buffer.alloc會用0值填滿已分配的內存，所以相比後兩者速度上要慢，但是也較為安全。當然也可以透過--zero-fill-buffers flag使allocUnsafe、allocUnsafeSlow在分配完記憶體後也進行0值填滿。

node --zero-fill-buffers index.js

當分配的空間小於4KB的時候，allocUnsafe會直接從先前預先分配的Buffer裡面slice空間，因此速度比allocUnsafeSlow要快，當大於等於4KB的時候二者速度相差無異。

// 分配空间等于4KB
function createBuffer(fn, size) {
 console.time('buf-' + fn);
 for (var i = 0; i < 100000; i++) {
  Buffer[fn](size);
 }
 console.timeEnd(&#39;buf-&#39; + fn);
}
createBuffer(&#39;alloc&#39;, 4096);
createBuffer(&#39;allocUnsafe&#39;, 4096);
createBuffer(&#39;allocUnsafeSlow&#39;, 4096);
// 输出
buf-alloc:      294.002ms
buf-allocUnsafe:   224.072ms
buf-allocUnsafeSlow: 209.22ms

function createBuffer(fn, size) {
 console.time('buf-' + fn);
 for (var i = 0; i < 100000; i++) {
  Buffer[fn](size);
 }
 console.timeEnd(&#39;buf-&#39; + fn);
}
createBuffer(&#39;alloc&#39;, 4095);
createBuffer(&#39;allocUnsafe&#39;, 4095);
createBuffer(&#39;allocUnsafeSlow&#39;, 4095);
// 输出
buf-alloc:      296.965ms
buf-allocUnsafe:   135.877ms
buf-allocUnsafeSlow: 205.225ms

要謹記一點：new Buffer(xxxx) 方式已經不建議使用了

##Buffer使用

#buffer轉字串

const buf = Buffer.from('test');
console.log(buf.toString('utf8'));         // test
console.log(buf.toString('utf8', 0, 2));      // te

buffer轉json

const buf = Buffer.from([0x1, 0x2, 0x3, 0x4, 0x5]);
console.log(buf.toJSON());  // { type: 'Buffer', data: [ 1, 2, 3, 4, 5 ] }

buffer裁剪，裁剪後傳回的新的buffer與原buffer指向同一塊記憶體

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

###start 起始位置#############end 結束位置(不包含)######### ###範例：###

var buf1 = Buffer.from('test');
var buf2 = buf1.slice(1, 3).fill('xx');
console.log("buf2 content: " + buf2.toString()); // xx
console.log("buf1 content: " + buf1.toString()); // txxt

###buffer拷貝，buffer與陣列不同，buffer的長度一旦確定就不再變化，因此當拷貝的來源buffer比目標buffer大時只會複製部分的值###

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

###範例：###

var buf1 = Buffer.from('abcdefghijkl');
var buf2 = Buffer.from('ABCDEF');
buf1.copy(buf2, 1);
console.log(buf2.toString()); //Abcdef

######buffer相等判斷，比較的是二進位值######

buf.equals(otherBuffer)

###範例：###

const buf1 = Buffer.from('ABC');
const buf2 = Buffer.from('414243', 'hex'); 
console.log(buf1.equals(buf2));  // true

###除了equals之外，compare其實也可以用來判斷是否相等（當結果為0則相等），不過compare更主要的作用是用來對數組內的buffer實例排序。 #########buffer是否包含特定值######

buf.includes(value[, byteOffset][, encoding])
buf.indexOf(value[, byteOffset][, encoding])

示例：

const buf = Buffer.from('this is a buffer');
console.log(buf.includes('this')); // true
console.log(buf.indexOf('this')); // 0

写入读取数值

写入方法：

位数固定且超过1个字节的： write{Double| Float | Int16 | Int32| UInt16 | UInt32 }{BE|LE}(value, offset)

位数不固定的： write{Int | UInt}{BE | LE}(value, offset, bytelength) //此方法提供了更灵活的位数表示数据（比如3位、5位）

位数固定是1个字节的： write{Int8 | Unit8}(value, offset)

读取方法：

位数固定且超过1个字节的： read{Double| Float | Int16 | Int32 | UInt16 | UInt32 }{BE|LE}（offset)

位数不固定的： read{Int | UInt}{BE | LE}(offset, byteLength)

位数固定是1个字节的： read{Int8 | Unit8}(offset)

Double、Float、Int16、Int32、UInt16、UInt32既确定了表征数字的位数，也确定了是否包含负数，因此定义了不同的数据范围。同时由于表征数字的位数都超过8位，无法用一个字节来表示，因此就涉及到了计算机的字节序区分（大端字节序与小端字节序）

关于大端小端的区别可以这么理解：数值的高位在buffer的起始位置的是大端，数值的低位buffer的起始位置则是小端

const buf = Buffer.allocUnsafe(2);
buf.writeInt16BE(256, 0) 
console.log(buf);      // <Buffer 01 00> 
buf.writeInt16LE(256, 0)
console.log(buf);      // <Buffer 00 01>

http://tools.jb51.net/transcoding/hexconvert这里可以查看数值的不同进制之间的转换，如果是大端的话，则直接按顺序（0100）拼接16进制即可，如果是小端则需要调换一下顺序才是正确的表示方式。

buffer合并

Buffer.concat(list[, totalLength]) //totalLength不是必须的，如果不提供的话会为了计算totalLength会多一次遍历

const buf1 = Buffer.from('this is');
const buf2 = Buffer.from(' funny');
console.log(Buffer.concat([buf1, buf2], buf1.length + buf2.length));
// <Buffer 74 68 69 73 20 69 73 20 66 75 6e 6e 79>

清空buffer

清空buffer数据最快的办法是buffer.fill(0)

buffer模块与Buffer的关系

Buffer是全局global上的一个引用，指向的其实是buffer.Buffer

 const buffer = require('buffer');
 console.log(buffer.Buffer === Buffer); //true

buffer模块上还有其他一些属性和方法

const buffer = require('buffer');
console.log(buffer);
{ Buffer:
  { [Function: Buffer]
   poolSize: 8192,
   from: [Function: from],
   alloc: [Function: alloc],
   allocUnsafe: [Function: allocUnsafe],
   allocUnsafeSlow: [Function: allocUnsafeSlow],
   isBuffer: [Function: isBuffer],
   compare: [Function: compare],
   isEncoding: [Function: isEncoding],
   concat: [Function: concat],
   byteLength: [Function: byteLength],
   [Symbol(node.isEncoding)]: [Function: isEncoding] },
 SlowBuffer: [Function: SlowBuffer],
 transcode: [Function: transcode],
 INSPECT_MAX_BYTES: 50,
 kMaxLength: 2147483647,
 kStringMaxLength: 1073741799,
 constants: { MAX_LENGTH: 2147483647, MAX_STRING_LENGTH: 1073741799 } }

上面的kMaxLength与MAX_LENGTH代表了新建buffer时内存大小的最大值，当超过限制值后就会报错

32为机器上是(2^30)-1(~1GB)

64位机器上是(2^31)-1(~2GB)

Buffer释放

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