Nodejs 中的 Buffer 類(lèi)的創(chuàng)建與基本使用
前言
JavaScript 對(duì)于字符串(string)的操作十分友好,無(wú)論是寬字節(jié)字符串還是單字節(jié)字符串,都被認(rèn)為是一個(gè)字符串。
console.log("你好,世界!".length); // 6 console.log("hello,world!".length); // 12 console.log("\u00cc".length); // 1
作為對(duì)比,Rust 中的字符串則相對(duì)難以理解:
let str = String::from("你好,世界!"); println!("{}", str.len()); // 18
這是因?yàn)?Rust 中的 String 類(lèi)型本身就是基于數(shù)組 vec
進(jìn)行的封裝,數(shù)組每個(gè)元素都是一個(gè) u8
類(lèi)型的元素,而 JavaScript 的 String 類(lèi)型的抽象程度要更為高。這符合這兩種語(yǔ)言的應(yīng)用面(一個(gè)作為系統(tǒng)編程語(yǔ)言,一個(gè)為腳本語(yǔ)言)。
而這種高抽象層次,在 Nodejs 拓展了 JavaScript 的應(yīng)用面之后,就顯得有些力不從心了。在 Nodejs 中,應(yīng)用需要處理網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、操作數(shù)據(jù)庫(kù)、處理圖片、接收上傳文件等,在網(wǎng)絡(luò)流和文件的操作中,還要處理大量二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 JavaScript 原有的字符串遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這些需求,于是 Buffer
應(yīng)運(yùn)而生。
Buffer 結(jié)構(gòu)
Buffer 是一個(gè)像 Array 的對(duì)象,但它主要用于操作字節(jié)。
底層實(shí)現(xiàn)
Buffer 是一個(gè) JavaScript 與 C++ 結(jié)合的模塊,它將性能相關(guān)部分用 C++ 實(shí)現(xiàn),將非性能相關(guān)的部分用 JavaScript 實(shí)現(xiàn):
?? Buffer所占用的內(nèi)存不是通過(guò)V8分配的,屬于堆外內(nèi)存,這涉及V8內(nèi)存分配和垃圾回收機(jī)制。
?? Node 在進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)就加載了 Buffer 類(lèi),并將其放在全局對(duì)象(global)上。你無(wú)需通過(guò) require 導(dǎo)入。
Buffer 對(duì)象
Buffer 對(duì)象類(lèi)似于 Rust 中的 String 類(lèi)型,它的元素為無(wú)符號(hào)8位二進(jìn)制數(shù),即0到255的數(shù)值:
console.log(new Buffer.from("hello,world!", "utf-8")); // <Buffer 68 65 6c 6c 6f 2c 77 6f 72 6c 64 21>
?? 在 UTF-8 中,漢字一般占用 3 個(gè)元素,字母和半角標(biāo)點(diǎn)符號(hào)占用 1 個(gè)元素。
類(lèi)似于字符串,你也可以使用 length
查看 Buffer 的長(zhǎng)度:
console.log(new Buffer.from("你好,世界!", "utf-8").length); // 14
你可以使用 alloc()
或 allocUnsafe()
創(chuàng)建一個(gè)指定長(zhǎng)度的 Buffer 對(duì)象:
const buf = new Buffer.alloc(100); const buf = new Buffer.allocUnsafe(100); // 創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)為100的Buffer
如果賦超過(guò)0~255的值,則會(huì)發(fā)生數(shù)值溢出:
const buf = new Buffer.alloc(100); buf[20] = -100; buf[30] = 266; buf[40] = 3.1415; console.log(buf[20], buf[30], buf[40]); // 156 10 3
具體原理涉及計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)值的方法,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō):
- 給元素的賦值如果小于0,就將該值逐次加256,直到得到一個(gè)0到255之間的整數(shù)。
- 如果得到的數(shù)值大于255,就逐次減256,直到得到0~255區(qū)間內(nèi)的數(shù)值。
- 如果是小數(shù),舍棄小數(shù)部分,只保留整數(shù)部分。
?? 上面提到的 Buffer 對(duì)象都是 JavaScript 層面的,能夠被 V8 的垃圾回收標(biāo)記回收。但是其內(nèi)部的parent 指針指向的 SlowBuffer 對(duì)象卻來(lái)自于 Nodejs 自身 C++ 中的定義,是 C++ 層面上的 Buffer 對(duì)象,所用內(nèi)存不在 V8 的堆中,屬于堆外內(nèi)存。
Buffer 轉(zhuǎn)換
Buffer對(duì)象可以與字符串之間相互轉(zhuǎn)換。目前支持包括 ASCII
、utf-8
、base64
、Binary
等多種字符串編碼類(lèi)型。
字符串轉(zhuǎn)Buffer
通過(guò)構(gòu)造函數(shù):
new Buffer.from(str, [encoding]);
一個(gè)Buffer對(duì)象內(nèi)部可以存儲(chǔ)不同編碼類(lèi)型的字符串轉(zhuǎn)碼的值,調(diào)用write()方法可以實(shí)現(xiàn)該目的:
write(string, [offset], [length], [encoding]);
Buffer轉(zhuǎn)字符串
Buffer對(duì)象的toString()可以將Buffer對(duì)象轉(zhuǎn)換為字符串:
toString([encoding], [startIndex], [endIndex])
可以設(shè)置encoding(默認(rèn)為UTF-8)、start、end這3個(gè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)整體或局部的轉(zhuǎn)換。如果Buffer對(duì)象由多種編碼寫(xiě)入,就需要在局部指定不同的編碼,才能轉(zhuǎn)換回正常的編碼。
?? Nodejs 內(nèi)置的 Buffer 支持的字符串編碼有限,如果想要實(shí)現(xiàn)與 GBK、GB2312 的轉(zhuǎn)換,請(qǐng)?jiān)谏鐓^(qū)尋找對(duì)應(yīng)包。
總結(jié)
講完了 Nodejs 中的 Buffer 類(lèi)的創(chuàng)建與基本使用,接下來(lái)我們將介紹 Buffer 的應(yīng)用。Buffer在文件I/O和網(wǎng)絡(luò)I/O中運(yùn)用廣泛,尤其在網(wǎng)絡(luò)傳輸中,更多關(guān)于Nodejs Buffer類(lèi)創(chuàng)建使用的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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