前言

JavaScript 對于字符串（string）的操作十分友好，無論是寬字節(jié)字符串還是單字節(jié)字符串，都被認為是一個字符串。

console.log("你好，世界！".length); // 6
console.log("hello,world!".length); // 12
console.log("\u00cc".length); // 1

作為對比，Rust 中的字符串則相對難以理解：

let str = String::from("你好，世界！");
println!("{}", str.len()); // 18

這是因為 Rust 中的 String 類型本身就是基于數(shù)組 vec 進行的封裝，數(shù)組每個元素都是一個 u8 類型的元素，而 JavaScript 的 String 類型的抽象程度要更為高。這符合這兩種語言的應用面（一個作為系統(tǒng)編程語言，一個為腳本語言）。

而這種高抽象層次，在 Nodejs 拓展了 JavaScript 的應用面之后，就顯得有些力不從心了。在 Nodejs 中，應用需要處理網(wǎng)絡協(xié)議、操作數(shù)據(jù)庫、處理圖片、接收上傳文件等，在網(wǎng)絡流和文件的操作中，還要處理大量二進制數(shù)據(jù)。 JavaScript 原有的字符串遠遠不能滿足這些需求，于是 Buffer 應運而生。

Buffer 結(jié)構(gòu)

Buffer 是一個像 Array 的對象，但它主要用于操作字節(jié)。

底層實現(xiàn)

Buffer 是一個 JavaScript 與 C++ 結(jié)合的模塊，它將性能相關部分用 C++ 實現(xiàn)，將非性能相關的部分用 JavaScript 實現(xiàn)：

?? Buffer所占用的內(nèi)存不是通過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制。

?? Node 在進程啟動時就加載了 Buffer 類，并將其放在全局對象（global）上。你無需通過 require 導入。

Buffer 對象

Buffer 對象類似于 Rust 中的 String 類型，它的元素為無符號8位二進制數(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 個元素，字母和半角標點符號占用 1 個元素。

類似于字符串，你也可以使用 length 查看 Buffer 的長度：

console.log(new Buffer.from("你好,世界!", "utf-8").length); // 14

你可以使用 alloc() 或 allocUnsafe() 創(chuàng)建一個指定長度的 Buffer 對象：

const buf = new Buffer.alloc(100);
const buf = new Buffer.allocUnsafe(100); // 創(chuàng)建一個長為100的Buffer

如果賦超過0~255的值，則會發(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

具體原理涉及計算機存儲數(shù)值的方法，簡單來說：

• 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 對象都是 JavaScript 層面的，能夠被 V8 的垃圾回收標記回收。但是其內(nèi)部的parent 指針指向的 SlowBuffer 對象卻來自于 Nodejs 自身 C++ 中的定義，是 C++ 層面上的 Buffer 對象，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型。

字符串轉(zhuǎn)Buffer

通過構(gòu)造函數(shù)：

new Buffer.from(str, [encoding]);

一個Buffer對象內(nèi)部可以存儲不同編碼類型的字符串轉(zhuǎn)碼的值，調(diào)用write()方法可以實現(xiàn)該目的：

write(string, [offset], [length], [encoding]);

Buffer轉(zhuǎn)字符串

Buffer對象的toString()可以將Buffer對象轉(zhuǎn)換為字符串：

toString([encoding], [startIndex], [endIndex])

可以設置encoding（默認為UTF-8）、start、end這3個參數(shù)實現(xiàn)整體或局部的轉(zhuǎn)換。如果Buffer對象由多種編碼寫入，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，如果想要實現(xiàn)與 GBK、GB2312 的轉(zhuǎn)換，請在社區(qū)尋找對應包。

總結(jié)

講完了 Nodejs 中的 Buffer 類的創(chuàng)建與基本使用，接下來我們將介紹 Buffer 的應用。Buffer在文件I/O和網(wǎng)絡I/O中運用廣泛，尤其在網(wǎng)絡傳輸中，更多關于Nodejs Buffer類創(chuàng)建使用的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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