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詳解Nodejs Buffer模組的常用API

青灯夜游
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2021-05-13 10:49:591954瀏覽

本篇文章帶大家詳細介紹一下Nodejs Buffer模組的常用API。有一定的參考價值,有需要的朋友可以參考一下,希望對大家有幫助。

詳解Nodejs Buffer模組的常用API

模組概覽

Buffer是node的核心模組,開發者可以利用它來處理二進位數據,例如文件流的讀寫、網路請求資料的處理等。

Buffer的API非常多,本文只挑選 比較常用/容易理解 的API進行講解,包括Buffer實例的創建、比較、連接、拷貝、查找、遍歷、類型轉換、截取、編碼轉換等。 【推薦學習:《nodejs 教程》】

建立

  • #new Buffer(array)
  • ##Buffer. alloc(length)
  • Buffer.allocUnsafe(length)
  • Buffer.from(array)

透過new Buffer(array)
// Creates a new Buffer containing the ASCII bytes of the string 'buffer'
const buf = new Buffer([0x62, 0x75, 0x66, 0x66, 0x65, 0x72]);

驗證下:

var array = 'buffer'.split('').map(function(v){
    return '0x' + v.charCodeAt(0).toString(16)
});

console.log( array.join() );
// 输出:0x62,0x75,0x66,0x66,0x65,0x72

透過Buffer.alloc(length)
var buf1 = Buffer.alloc(10);  // 长度为10的buffer,初始值为0x0
var buf2 = Buffer.alloc(10, 1);  // 长度为10的buffer,初始值为0x1
var buf3 = Buffer.allocUnsafe(10);  // 长度为10的buffer,初始值不确定
var buf4 = Buffer.from([1, 2, 3])  // 长度为3的buffer,初始值为 0x01, 0x02, 0x03

透過Buffer.from()

#例子一:Buffer.from(array)

// [0x62, 0x75, 0x66, 0x66, 0x65, 0x72] 为字符串 "buffer" 
// 0x62 为16进制,转成十进制就是 98,代表的就是字母 b
var buf = Buffer.from([0x62, 0x75, 0x66, 0x66, 0x65, 0x72]);
console.log(buf.toString());

例子二:Buffer.from(string[, encoding])

透過string建立buffer,跟著將buffer轉成字符字串時,記得編碼保持一致,不然會出現亂碼,如下圖。

var buf = Buffer.from('this is a tést');  // 默认采用utf8

// 输出:this is a tést
console.log(buf.toString());  // 默认编码是utf8,所以正常打印

// 输出:this is a tC)st
console.log(buf.toString('ascii'));  // 转成字符串时,编码不是utf8,所以乱码

對亂碼的分析如下:

var letter = 'é';
var buff = Buffer.from(letter);  // 默认编码是utf8,这里占据两个字节 <Buffer c3 a9>
var len = buff.length;  // 2
var code = buff[0]; // 第一个字节为0xc3,即195:超出ascii的最大支持范围
var binary = code.toString(2);  // 195的二进制:10101001
var finalBinary = binary.slice(1);  // 将高位的1舍弃,变成:0101001
var finalCode = parseInt(finalBinary, 2);  // 0101001 对应的十进制:67
var finalLetter = String.fromCharCode(finalCode);  // 67对应的字符:C

// 同理 0xa9最终转成的ascii字符为)
// 所以,最终输出为 this is a tC)st

例子三:Buffer.from(buffer)

建立新的Buffer實例,並將buffer的資料拷貝到新的實例子中去。

var buff = Buffer.from(&#39;buffer&#39;);
var buff2 = Buffer.from(buff);

console.log(buff.toString());  // 输出:buffer
console.log(buff2.toString());  // 输出:buffer

buff2[0] = 0x61;

console.log(buff.toString());  // 输出:buffer
console.log(buff2.toString());  // 输出:auffer

buffer比較

buf.equals(otherBuffer)

判斷兩個buffer實例儲存的資料是否相同,如果是,回傳true,否則回傳false。

// 例子一:编码一样,内容相同
var buf1 = Buffer.from(&#39;A&#39;);
var buf2 = Buffer.from(&#39;A&#39;);

console.log( buf1.equals(buf2) );  // true

// 例子二:编码一样,内容不同
var buf3 = Buffer.from(&#39;A&#39;);
var buf4 = Buffer.from(&#39;B&#39;);

console.log( buf3.equals(buf4) );  // false

// 例子三:编码不一样,内容相同
var buf5 = Buffer.from(&#39;ABC&#39;);  // <Buffer 41 42 43>
var buf6 = Buffer.from(&#39;414243&#39;, &#39;hex&#39;);

console.log(buf5.equals(buf6));    //true

//只要比较的两者内容相同,`buf.equals(otherBuffer)` 就返回true

buf.compare(target[, targetStart[, targetEnd[, sourceStart[, sourceEnd]]]])##同樣是對兩個buffer實例進行比較,不同的是:

    可以指定特定比較的範圍(透過start、end指定)
  • 傳回值為整數,達標buf、 target的大小關係
  • 假設傳回值為

    0
  • :buf、target大小相同。
  • 1
  • :buf大於target,也就是說buf應該排在target之後。
  • -1
  • :buf小於target,也就是說buf應該排在target之前。
  • 看例子,官方的例子還蠻好的,直接貼一下:
const buf1 = Buffer.from(&#39;ABC&#39;);
const buf2 = Buffer.from(&#39;BCD&#39;);
const buf3 = Buffer.from(&#39;ABCD&#39;);

// Prints: 0
console.log(buf1.compare(buf1));

// Prints: -1
console.log(buf1.compare(buf2));

// Prints: -1
console.log(buf1.compare(buf3));

// Prints: 1
console.log(buf2.compare(buf1));

// Prints: 1
console.log(buf2.compare(buf3));

// Prints: [ <Buffer 41 42 43>, <Buffer 41 42 43 44>, <Buffer 42 43 44> ]
// (This result is equal to: [buf1, buf3, buf2])
console.log([buf1, buf2, buf3].sort(Buffer.compare));

Buffer.compare(buf1, buf2)

buf.compare(target)

大同小異,一般用於排序。直接貼官方例子:<pre class="brush:js;toolbar:false;">const buf1 = Buffer.from(&amp;#39;1234&amp;#39;); const buf2 = Buffer.from(&amp;#39;0123&amp;#39;); const arr = [buf1, buf2]; // Prints: [ &lt;Buffer 30 31 32 33&gt;, &lt;Buffer 31 32 33 34&gt; ] // (This result is equal to: [buf2, buf1]) console.log(arr.sort(Buffer.compare));</pre>

從Buffer.from([62])談起

這裡稍微研究下Buffer.from(array)。下面是官方文件對API的說明,也就是說,每個array的元素對應1個位元組(8位元),取值從0到255。

Allocates a new Buffer using an array of octets.

陣列元素為數字

首先看下,傳入的元素為數字的場景。以下分別是10進制、8進制、16進制,跟預期中的結果一致。

var buff = Buffer.from([62])
// <Buffer 3e>
// buff[0] === parseInt(&#39;3e&#39;, 16) === 62
var buff = Buffer.from([062])
// <Buffer 32>
// buff[0] === parseInt(62, 8) === parseInt(32, 16) === 50
var buff = Buffer.from([0x62])
// <Buffer 62>
// buff[0] === parseInt(62, 16) === 98

陣列元素為字串

再看下,傳入的元素為字串的場景。

  • 0

    開頭的字串,在parseInt('062')時,可以解釋為62,也可以解釋為50(八進位),這裡看到採用了第一種解釋。

  • 字串的場景,跟parseInt()有沒有關係,暫未深入探究,只是這樣猜想。 TODO(找時間研究下)
  • var buff = Buffer.from([&#39;62&#39;])
    // <Buffer 3e>
    // buff[0] === parseInt(&#39;3e&#39;, 16) === parseInt(&#39;62&#39;) === 62
    var buff = Buffer.from([&#39;062&#39;])
    // <Buffer 3e>
    // buff[0] === parseInt(&#39;3e&#39;, 16) === parseInt(&#39;062&#39;) === 62
    var buff = Buffer.from([&#39;0x62&#39;])
    // <Buffer 62>
    // buff[0] === parseInt(&#39;62&#39;, 16) === parseInt(&#39;0x62&#39;) === 98
陣列元素大小超出1個位元組

有興趣的同學自行探究。

var buff = Buffer.from([256])
// <Buffer 00>

Buffer.from('1')

一開始不自覺的會將

Buffer.from('1')[0]

"1"劃等號,其實"1"對應的編碼是49。 <pre class="brush:js;toolbar:false;">var buff = Buffer.from(&amp;#39;1&amp;#39;) // &lt;Buffer 31&gt; console.log(buff[0] === 1) // false</pre>這樣對比就知道了,編碼為1的是個控製字符,表示 Start of Heading。

console.log( String.fromCharCode(49) )  // &#39;1&#39;
console.log( String.fromCharCode(1) )  // &#39;\u0001&#39;

buffer連結:Buffer.concat(list[, totalLength])

備註:個人覺得

totalLength

這個參數挺多餘的,從官方文檔來看,是處於效能提升的角度考量。不過內部實作也只是遍歷list,將length累加得到totalLength,從這點來看,效能最佳化是幾乎可以忽略不計的。 <pre class="brush:js;toolbar:false;">var buff1 = Buffer.alloc(10); var buff2 = Buffer.alloc(20); var totalLength = buff1.length + buff2.length; console.log(totalLength); // 30 var buff3 = Buffer.concat([buff1, buff2], totalLength); console.log(buff3.length); // 30</pre>除了上述的效能最佳化,totalLength還有兩點要注意。假設list裡面所有buffer的長度累加和為length

  • totalLength > length:返回长度为totalLength的Buffer实例,超出长度的部分填充0。
  • totalLength < length:返回长度为totalLength的Buffer实例,后面部分舍弃。
var buff4 = Buffer.from([1, 2]);
var buff5 = Buffer.from([3, 4]);

var buff6 = Buffer.concat([buff4, buff5], 5);

console.log(buff6.length);  // 
console.log(buff6);  // <Buffer 01 02 03 04 00>

var buff7 = Buffer.concat([buff4, buff5], 3);

console.log(buff7.length);  // 3
console.log(buff7);  // <Buffer 01 02 03>

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

使用比较简单,如果忽略后面三个参数,那就是将buf的数据拷贝到target里去,如下所示:

var buff1 = Buffer.from([1, 2]);
var buff2 = Buffer.alloc(2);

buff1.copy(buff2);

console.log(buff2);  // <Buffer 01 02>

另外三个参数比较直观,直接看官方例子

const buf1 = Buffer.allocUnsafe(26);
const buf2 = Buffer.allocUnsafe(26).fill(&#39;!&#39;);

for (let i = 0 ; i < 26 ; i++) {
  // 97 is the decimal ASCII value for &#39;a&#39;
  buf1[i] = i + 97;
}

buf1.copy(buf2, 8, 16, 20);

// Prints: !!!!!!!!qrst!!!!!!!!!!!!!
console.log(buf2.toString(&#39;ascii&#39;, 0, 25));

查找:buf.indexOf(value[, byteOffset][, encoding])

跟数组的查找差不多,需要注意的是,value可能是String、Buffer、Integer中的任意类型。

  • String:如果是字符串,那么encoding就是其对应的编码,默认是utf8。
  • Buffer:如果是Buffer实例,那么会将value中的完整数据,跟buf进行对比。
  • Integer:如果是数字,那么value会被当做无符号的8位整数,取值范围是0到255。

另外,可以通过byteOffset来指定起始查找位置。

直接上代码,官方例子妥妥的,耐心看完它基本就理解得差不多了。

const buf = Buffer.from(&#39;this is a buffer&#39;);

// Prints: 0
console.log(buf.indexOf(&#39;this&#39;));

// Prints: 2
console.log(buf.indexOf(&#39;is&#39;));

// Prints: 8
console.log(buf.indexOf(Buffer.from(&#39;a buffer&#39;)));

// Prints: 8
// (97 is the decimal ASCII value for &#39;a&#39;)
console.log(buf.indexOf(97));

// Prints: -1
console.log(buf.indexOf(Buffer.from(&#39;a buffer example&#39;)));

// Prints: 8
console.log(buf.indexOf(Buffer.from(&#39;a buffer example&#39;).slice(0, 8)));


const utf16Buffer = Buffer.from(&#39;\u039a\u0391\u03a3\u03a3\u0395&#39;, &#39;ucs2&#39;);

// Prints: 4
console.log(utf16Buffer.indexOf(&#39;\u03a3&#39;, 0, &#39;ucs2&#39;));

// Prints: 6
console.log(utf16Buffer.indexOf(&#39;\u03a3&#39;, -4, &#39;ucs2&#39;));

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

将sring写入buf实例,同时返回写入的字节数。

参数如下:

  • string:写入的字符串。
  • offset:从buf的第几位开始写入,默认是0。
  • length:写入多少个字节,默认是 buf.length - offset。
  • encoding:字符串的编码,默认是utf8。

看个简单例子

var buff = Buffer.alloc(4);
buff.write(&#39;a&#39;);  // 返回 1
console.log(buff);  // 打印 <Buffer 61 00 00 00>

buff.write(&#39;ab&#39;);  // 返回 2
console.log(buff);  // 打印 <Buffer 61 62 00 00>

填充:buf.fill(value[, offset[, end]][, encoding])

value填充buf,常用于初始化buf。参数说明如下:

  • value:用来填充的内容,可以是Buffer、String或Integer。
  • offset:从第几位开始填充,默认是0。
  • end:停止填充的位置,默认是 buf.length。
  • encoding:如果value是String,那么为value的编码,默认是utf8。

例子:

var buff = Buffer.alloc(20).fill(&#39;a&#39;);

console.log(buff.toString());  // aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

转成字符串: buf.toString([encoding[, start[, end]]])

把buf解码成字符串,用法比较直观,看例子

var buff = Buffer.from(&#39;hello&#39;);

console.log( buff.toString() );  // hello

console.log( buff.toString(&#39;utf8&#39;, 0, 2) );  // he

转成JSON字符串:buf.toJSON()

var buff = Buffer.from(&#39;hello&#39;);

console.log( buff.toJSON() );  // { type: &#39;Buffer&#39;, data: [ 104, 101, 108, 108, 111 ] }

遍历:buf.values()、buf.keys()、buf.entries()

用于对buf进行for...of遍历,直接看例子。

var buff = Buffer.from(&#39;abcde&#39;);

for(const key of buff.keys()){
    console.log(&#39;key is %d&#39;, key);
}
// key is 0
// key is 1
// key is 2
// key is 3
// key is 4

for(const value of buff.values()){
    console.log(&#39;value is %d&#39;, value);
}
// value is 97
// value is 98
// value is 99
// value is 100
// value is 101

for(const pair of buff.entries()){
    console.log(&#39;buff[%d] === %d&#39;, pair[0], pair[1]);
}
// buff[0] === 97
// buff[1] === 98
// buff[2] === 99
// buff[3] === 100
// buff[4] === 101

截取:buf.slice([start[, end]])

用于截取buf,并返回一个新的Buffer实例。需要注意的是,这里返回的Buffer实例,指向的仍然是buf的内存地址,所以对新Buffer实例的修改,也会影响到buf。

var buff1 = Buffer.from(&#39;abcde&#39;);
console.log(buff1);  // <Buffer 61 62 63 64 65>

var buff2 = buff1.slice();
console.log(buff2);  // <Buffer 61 62 63 64 65>

var buff3 = buff1.slice(1, 3);
console.log(buff3);  // <Buffer 62 63>

buff3[0] = 97;  // parseInt(61, 16) ==> 97
console.log(buff1);  // <Buffer 62 63>

TODO

  • 创建、拷贝、截取、转换、查找

  • buffer、arraybuffer、dataview、typedarray

  • buffer vs 编码

  • Buffer.from()、Buffer.alloc()、Buffer.alocUnsafe()

  • Buffer vs TypedArray

文档摘要

关于buffer内存空间的动态分配

Instances of the Buffer class are similar to arrays of integers but correspond to fixed-sized, raw memory allocations outside the V8 heap. The size of the Buffer is established when it is created and cannot be resized.

相关链接

unicode对照表 https://unicode-table.com/cn/#control-character

字符编码笔记:ASCII,Unicode和UTF-8 http://www.ruanyifeng.com/blog/2007/10/ascii_unicode_and_utf-8.html

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