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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