JavaScript很擅長處理字符串,但是因為它最初的設計是用來處理HTML文檔,因此它並不太擅長處理二進制數據。 JavaScript沒有byte類型,沒有結構化的類型(structured types),甚至沒有字節數組,只有數字和字符串。 (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.)
因為Node基於JavaScript,它自然可以處理類似HTTP這樣的文本協議,但是你也可以用它來跟數據庫交互,處理圖片或文件上傳等,可以想像,如果僅僅用字符串來做這些事得有多困難。早些時候,Node通過將byte編碼成文本字符來處理二進制數據,但這種方式後來被證明並不可行,既浪費資源,又緩慢,又不靈活,而且難以維護。
Node有一個二進制緩衝實現Buffer,這個偽類(pseudo-class)提供了一系列處理二進制數據的API,簡化了那些需要處理二進制數據的任務。緩衝的長度由字節數據的長度決定,而且你可以隨機的設置和獲取緩衝內的字節數據。
注意:Buffer類有一個特殊的地方,緩衝內的字節數據所佔用的內存不是分配在JavaScrp
It VM內存堆上的,也就是說這些對像不會被JavaScript的垃圾回收算法處理,取而代之的是一個不會被修改的永久內存地址,這也避免了因緩衝內容的內存複製所造成的CPU浪費。
創建緩衝
你可以用一個UTF-8字符串創建緩衝,像這樣:
複製代碼代碼如下:
var buf = new Buffer('Hello World!');
也可以用指定編碼的字符串創建緩衝:
複製代碼代碼如下:
var buf = new Buffer('8b76fde713ce', 'base64');
可接受的字符編碼和標識如下:
1.ascii――ASCI,僅適用於ASCII字符集。
2.utf8――UTF-8,這種可變寬編碼適用於Unicode字符集的任何字符,它已經成了Web世界的首選編碼,也是Node的默認編碼類型。
3.base64――Base64,這種編碼基於64個可打印ASCII字符來表示二進制數據,Base64通常用於在字符文檔內嵌入可以被轉化成字符串的二進制數據,在需要時又可以完整無損的轉換回原來的二進制格式。
如果沒有數據來初始化緩衝,可以用指定的容量大小來創建一個空緩衝:
複製代碼代碼如下:
var buf = new Buffer(1024); // 創建一個1024字節的緩衝
獲取和設置緩衝數據
創建或接收一個緩衝對像後,你可能要查看或者修改它的內容,可以通過[]操作符來訪問緩衝的某個字節:
複製代碼代碼如下:
var buf = new Buffer('my buffer content');
// 訪問緩衝內第10個字節
console.log(buf[10]); // -> 99
注意:當你(使用緩衝容量大小來)創建一個已初始化的緩衝時,一定要注意,緩衝的數據並沒有被初始化成0,而是隨機數據。
複製代碼代碼如下:
var buf = new Buffer(1024);
console.log(buf[100]); // -> 5 (某個隨機值)
你可以這樣修改緩衝裡任何位置的數據:
複製代碼代碼如下:
buf[99] = 125; // 把第100個字節的值設置為125
注意:在某些情況下,一些緩衝操作並不會產生錯誤,比如:
1.緩衝內的字節最大值為255,如果某個字節被賦予大於256的數字,將會用256對其取模,然後將結果賦給這個字節。
2.如果將緩衝的某個字節賦值為256,它的實際值將會是0(譯者註:其實跟第一條重複,256%256=0)
3.如果用浮點數給緩衝內某個字節賦值,比如100.7,實際值將會是浮點數的整數部分――100
4.如果你嘗試給一個超出緩衝容量的位置賦值,賦值操作將會失敗,緩沖不做任何修改。
你可以用length屬性獲取緩衝的長度:
複製代碼代碼如下:
var buf = new Buffer(100);
console.log(buf.length); // -> 100
還可以使用緩衝長度迭代緩衝的內容,來讀取或設置每個字節:
複製代碼代碼如下:
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包含100個字節的緩衝,並從0到99設置了緩衝內每個字節。
切分緩衝數據
一旦創建或者接收了一個緩衝,你可能需要提取緩衝數據的一部分,可以通過指定起始位置來切分現有的緩衝,從而創建另外一個較小的緩衝:
複製代碼代碼如下:
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,當切分一個緩衝的時候並沒有新的內存被分配或複制,新的緩衝使用父緩衝的內存,它只是父緩衝某段數據(由起始位置指定)的引用。這段話含有幾個意思。
首先,如果你的程序修改了父緩衝的內容,這些修改也會影響相關的子緩衝,因為父緩沖和子緩衝是不同的JavaScript對象,因此很容易忽略這個問題,並導致一些潛在的bug。
其次,當你用這種方式從父緩衝創建一個較小的子緩衝時,父緩衝對像在操作結束後依然會被保留,並不會被垃圾回收,如果不注意的話,很容易會造成內存洩露。
注意:如果你擔心因此產生內存洩露問題,你可以使用copy方法來替代slice操作,下面將會介紹copy。
複製緩衝數據
你可以像這樣用copy將緩衝的一部分複製到另外一個緩衝:
複製代碼代碼如下:
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,複製源緩衝的第9到20個字節到目標緩衝的開始位置。
解碼緩衝數據
緩衝數據可以這樣轉換成一個UTF-8字符串:
複製代碼代碼如下:
var str = buf.toString();
還可以通過指定編碼類型來將緩衝數據解碼成任何編碼類型的數據。比如,你想把一個緩衝解碼成base64字符串,可以這麼做:
複製代碼代碼如下:
var b64Str = buf.toString("base64");
使用toString函數,你還可以把一個UTF-8字符串轉碼成base64字符串:
複製代碼代碼如下:
var utf8String = 'my string';
var buf = new Buffer(utf8String);
var base64String = buf.toString('base64')
小結
有時候,你不得不跟二進制數據打交道,但是原生JavaScript又沒有明確的方式來做這件事,於是Node提供了Buffer類,封裝了一些針對連續內存塊的操作。你可以在兩個緩沖之間切分或複制內存數據。
你也可以把一個緩沖轉換成某種編碼的字符串,或者反過來,把一個字符串轉化成緩衝,來訪問或處理每個bit。