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Node.js中使用Buffer編碼、解碼二進(jìn)制數(shù)據(jù)詳解

更新時(shí)間：2014年08月16日 11:29:02 作者：Jack Yao

這篇文章主要介紹了Node.js中使用Buffer編碼、解碼二進(jìn)制數(shù)據(jù)詳解,Buffer支持ascii、utf8、ucs2、base64等編碼格式,需要的朋友可以參考下

JavaScript很擅長(zhǎng)處理字符串，但是因?yàn)樗畛醯脑O(shè)計(jì)是用來(lái)處理HTML文檔，因此它并不太擅長(zhǎng)處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)。JavaScript沒(méi)有byte類型，沒(méi)有結(jié)構(gòu)化的類型（structured types），甚至沒(méi)有字節(jié)數(shù)組，只有數(shù)字和字符串。（原文：JavaScript doesn't have a byte type — it just has numbers — or structured types, or http://skylitecellars.com/ even byte arrays: It just has strings.）

因?yàn)镹ode基于JavaScript，它自然可以處理類似HTTP這樣的文本協(xié)議，但是你也可以用它來(lái)跟數(shù)據(jù)庫(kù)交互，處理圖片或文件上傳等，可以想象，如果僅僅用字符串來(lái)做這些事得有多困難。早些時(shí)候，Node通過(guò)將byte編碼成文本字符來(lái)處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)，但這種方式后來(lái)被證明并不可行，既浪費(fèi)資源，又緩慢，又不靈活，而且難以維護(hù)。

Node有一個(gè)二進(jìn)制緩沖實(shí)現(xiàn)Buffer，這個(gè)偽類（pseudo-class）提供了一系列處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)的API，簡(jiǎn)化了那些需要處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)的任務(wù)。緩沖的長(zhǎng)度由字節(jié)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度決定，而且你可以隨機(jī)的設(shè)置和獲取緩沖內(nèi)的字節(jié)數(shù)據(jù)。

注意：Buffer類有一個(gè)特殊的地方，緩沖內(nèi)的字節(jié)數(shù)據(jù)所占用的內(nèi)存不是分配在JavaScrp

It VM內(nèi)存堆上的，也就是說(shuō)這些對(duì)象不會(huì)被JavaScript的垃圾回收算法處理，取而代之的是一個(gè)不會(huì)被修改的永久內(nèi)存地址，這也避免了因緩沖內(nèi)容的內(nèi)存復(fù)制所造成的CPU浪費(fèi)。

創(chuàng)建緩沖

你可以用一個(gè)UTF-8字符串創(chuàng)建緩沖，像這樣：

復(fù)制代碼代碼如下:

var buf = new Buffer(‘Hello World!');

也可以用指定編碼的字符串創(chuàng)建緩沖：

復(fù)制代碼代碼如下:

var buf = new Buffer('8b76fde713ce', 'base64');

可接受的字符編碼和標(biāo)識(shí)如下：

1.ascii——ASCI，僅適用于ASCII字符集。
2.utf8——UTF-8，這種可變寬編碼適用于Unicode字符集的任何字符，它已經(jīng)成了Web世界的首選編碼，也是Node的默認(rèn)編碼類型。
3.base64——Base64，這種編碼基于64個(gè)可打印ASCII字符來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)，Base64通常用于在字符文檔內(nèi)嵌入可以被轉(zhuǎn)化成字符串的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，在需要時(shí)又可以完整無(wú)損的轉(zhuǎn)換回原來(lái)的二進(jìn)制格式。

如果沒(méi)有數(shù)據(jù)來(lái)初始化緩沖，可以用指定的容量大小來(lái)創(chuàng)建一個(gè)空緩沖：

復(fù)制代碼代碼如下:

var buf = new Buffer(1024); // 創(chuàng)建一個(gè)1024字節(jié)的緩沖

獲取和設(shè)置緩沖數(shù)據(jù)

創(chuàng)建或接收一個(gè)緩沖對(duì)象后，你可能要查看或者修改它的內(nèi)容，可以通過(guò)[]操作符來(lái)訪問(wèn)緩沖的某個(gè)字節(jié)：

復(fù)制代碼代碼如下:

var buf = new Buffer('my buffer content');

// 訪問(wèn)緩沖內(nèi)第10個(gè)字節(jié)

console.log(buf[10]); // -> 99

注意：當(dāng)你（使用緩沖容量大小來(lái)）創(chuàng)建一個(gè)已初始化的緩沖時(shí)，一定要注意，緩沖的數(shù)據(jù)并沒(méi)有被初始化成0，而是隨機(jī)數(shù)據(jù)。

復(fù)制代碼代碼如下:

var buf = new Buffer(1024);

console.log(buf[100]); // -> 5 (某個(gè)隨機(jī)值)

你可以這樣修改緩沖里任何位置的數(shù)據(jù)：

復(fù)制代碼代碼如下:

buf[99] = 125; // 把第100個(gè)字節(jié)的值設(shè)置為125

注意：在某些情況下，一些緩沖操作并不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，比如：

1.緩沖內(nèi)的字節(jié)最大值為255，如果某個(gè)字節(jié)被賦予大于256的數(shù)字，將會(huì)用256對(duì)其取模，然后將結(jié)果賦給這個(gè)字節(jié)。
2.如果將緩沖的某個(gè)字節(jié)賦值為256，它的實(shí)際值將會(huì)是0（譯者注：其實(shí)跟第一條重復(fù)，256%256=0）
3.如果用浮點(diǎn)數(shù)給緩沖內(nèi)某個(gè)字節(jié)賦值，比如100.7，實(shí)際值將會(huì)是浮點(diǎn)數(shù)的整數(shù)部分——100
4.如果你嘗試給一個(gè)超出緩沖容量的位置賦值，賦值操作將會(huì)失敗，緩沖不做任何修改。

你可以用length屬性獲取緩沖的長(zhǎng)度：

復(fù)制代碼代碼如下:

var buf = new Buffer(100);

console.log(buf.length); // -> 100

還可以使用緩沖長(zhǎng)度迭代緩沖的內(nèi)容，來(lái)讀取或設(shè)置每個(gè)字節(jié)：

復(fù)制代碼代碼如下:

var buf = new Buffer(100);

for(var i = 0; i < buf.length; i++) {

buf[i] = i;

}

上面代碼新建了一個(gè)包含100個(gè)字節(jié)的緩沖，并從0到99設(shè)置了緩沖內(nèi)每個(gè)字節(jié)。

切分緩沖數(shù)據(jù)

一旦創(chuàng)建或者接收了一個(gè)緩沖，你可能需要提取緩沖數(shù)據(jù)的一部分，可以通過(guò)指定起始位置來(lái)切分現(xiàn)有的緩沖，從而創(chuàng)建另外一個(gè)較小的緩沖：

復(fù)制代碼代碼如下:

var buffer = new Buffer("this is the content of my buffer");

var smallerBuffer = buffer.slice(8, 19);

console.log(smallerBuffer.toString()); // -> "the content"

注意，當(dāng)切分一個(gè)緩沖的時(shí)候并沒(méi)有新的內(nèi)存被分配或復(fù)制，新的緩沖使用父緩沖的內(nèi)存，它只是父緩沖某段數(shù)據(jù)（由起始位置指定）的引用。這段話含有幾個(gè)意思。

首先，如果你的程序修改了父緩沖的內(nèi)容，這些修改也會(huì)影響相關(guān)的子緩沖，因?yàn)楦妇彌_和子緩沖是不同的JavaScript對(duì)象，因此很容易忽略這個(gè)問(wèn)題，并導(dǎo)致一些潛在的bug。

其次，當(dāng)你用這種方式從父緩沖創(chuàng)建一個(gè)較小的子緩沖時(shí)，父緩沖對(duì)象在操作結(jié)束后依然會(huì)被保留，并不會(huì)被垃圾回收，如果不注意的話，很容易會(huì)造成內(nèi)存泄露。

注意：如果你擔(dān)心因此產(chǎn)生內(nèi)存泄露問(wèn)題，你可以使用copy方法來(lái)替代slice操作，下面將會(huì)介紹copy。

復(fù)制緩沖數(shù)據(jù)

你可以像這樣用copy將緩沖的一部分復(fù)制到另外一個(gè)緩沖：

復(fù)制代碼代碼如下:

var buffer1 = new Buffer("this is the content of my buffer");

var buffer2 = new Buffer(11);

var targetStart = 0;

var sourceStart = 8;

var sourceEnd = 19;

buffer1.copy(buffer2, targetStart, sourceStart, sourceEnd);

console.log(buffer2.toString()); // -> "the content"

上面代碼，復(fù)制源緩沖的第9到20個(gè)字節(jié)到目標(biāo)緩沖的開(kāi)始位置。

解碼緩沖數(shù)據(jù)

緩沖數(shù)據(jù)可以這樣轉(zhuǎn)換成一個(gè)UTF-8字符串：

復(fù)制代碼代碼如下:

var str = buf.toString();

還可以通過(guò)指定編碼類型來(lái)將緩沖數(shù)據(jù)解碼成任何編碼類型的數(shù)據(jù)。比如，你想把一個(gè)緩沖解碼成base64字符串，可以這么做：

復(fù)制代碼代碼如下:

var b64Str = buf.toString("base64");

使用toString函數(shù)，你還可以把一個(gè)UTF-8字符串轉(zhuǎn)碼成base64字符串：

復(fù)制代碼代碼如下:

var utf8String = 'my string';

var buf = new Buffer(utf8String);

var base64String = buf.toString('base64')

小結(jié)

有時(shí)候，你不得不跟二進(jìn)制數(shù)據(jù)打交道，但是原生JavaScript又沒(méi)有明確的方式來(lái)做這件事，于是Node提供了Buffer類，封裝了一些針對(duì)連續(xù)內(nèi)存塊的操作。你可以在兩個(gè)緩沖之間切分或復(fù)制內(nèi)存數(shù)據(jù)。

你也可以把一個(gè)緩沖轉(zhuǎn)換成某種編碼的字符串，或者反過(guò)來(lái)，把一個(gè)字符串轉(zhuǎn)化成緩沖，來(lái)訪問(wèn)或處理每個(gè)bit。

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