NodeJS中Buffer模块详解

 更新时间:2015年01月07日 17:13:22   投稿:hebedich   我要评论
这篇文章主要介绍了NodeJS中Buffer模块详解,十分的详细,需要的朋友可以参考下

一,开篇分析

所谓缓冲区Buffer,就是 "临时存贮区" 的意思,是暂时存放输入输出数据的一段内存。

JS语言自身只有字符串数据类型,没有二进制数据类型,因此NodeJS提供了一个与String对等的全局构造函数Buffer来提供对二进制数据的操作。除了可以读取文件得到Buffer的实例外,还能够直接构造,例如:

复制代码 代码如下:

 var buffer = new Buffer([ 0x68, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x6f ]) ;

Buffer与字符串类似,除了可以用.length属性得到字节长度外,还可以用[index]方式读取指定位置的字节,例如:

复制代码 代码如下:

buffer[0] ; // 0x68;

Buffer与字符串能够互相转化,例如可以使用指定编码将二进制数据转化为字符串:

复制代码 代码如下:

var str = buffer.toString("utf-8");  // hello

将字符串转换为指定编码下的二进制数据:

复制代码 代码如下:

var buffer= new Buffer("hello", "utf-8") ; // <Buffer 68 65 6c 6c 6f>

一点儿区别:

Buffer与字符串有一个重要区别。字符串是只读的,并且对字符串的任何修改得到的都是一个新字符串,原字符串保持不变。

至于Buffer,更像是可以做指针操作的C语言数组。例如,可以用[index]方式直接修改某个位置的字节。

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

slice方法也不是返回一个新的Buffer,而更像是返回了指向原Buffer中间的某个位置的指针,如下所示。

[ 0x68, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x6f ]
    ^           ^
    |           |
   bin     bin.slice(2)
因此对slice方法返回的Buffer的修改会作用于原Buffer,例如:

复制代码 代码如下:

 var buffer= new Buffer([ 0x68, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x6f ]) ;
 var sub = bin.slice(2) ;
 sub[0] = 0x65 ;
 console.log(buffer) ; //  <Buffer 68 65 65 6c 6f>

如果想要拷贝一份Buffer,得首先创建一个新的Buffer,并通过.copy方法把原Buffer中的数据复制过去。

这个类似于申请一块新的内存,并把已有内存中的数据复制过去。以下是一个例子。

复制代码 代码如下:

 var buffer= new Buffer([ 0x68, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x6f ]) ;
 var dup = new Buffer(bin.length) ;
 buffer.copy(dup) ;
 dup[0] = 0x48 ;
 console.log(buffer) ;  // <Buffer 68 65 6c 6c 6f>
 console.log(dup) ;  // <Buffer 48 65 65 6c 6f>

总之,Buffer将JS的数据处理能力从字符串扩展到了任意二进制数据。

以上简单让大家了解一下什么是Buffer,下面具体说说如何使用和具体使用场景。

二,聊聊Buffer

JavaScript对字符串处理十分友好,无论是宽字节还是单字节字符串,都被认为是一个字符串。Node中需要处理网络协议、操作数据库、处理图片、文件上传等,还需要处理大量二进制数据,自带的字符串远不能满足这些要求,因此Buffer应运而生。

Buffer结构

Buffer是一个典型的Javascript和C++结合的模块,性能相关部分用C++实现,非性能相关部分用javascript实现。

Node在进程启动时Buffer就已经加装进入内存,并将其放入全局对象,因此无需require

Buffer对象:类似于数组,其元素是16进制的两位数。

Buffer内存分配

Buffer对象的内存分配不是在V8的堆内存中,在Node的C++层面实现内存的申请。

为了高效的使用申请来得内存,Node中采用slab分配机制,slab是一种动态内存管理机制,应用各种*nix操作系统。slab有三种状态:

(1) full:完全分配状态

(2) partial:部分分配状态

(3) empty:没有被分配状态

Buffer的转换
 
Buffer对象可以和字符串相互转换,支持的编码类型如下:

ASCII、UTF-8、UTF-16LE/UCS-2、Base64、Binary、Hex

字符串转Buffer

new Buffer(str, [encoding]),默认UTF-8
buf.write(string, [offset], [length], [encoding])

Buffer转字符串

buf.toString([encoding], [start], [end])

Buffer不支持的编码类型

通过Buffer.isEncoding(encoding)判断是否支持

iconv-lite:纯JavaScript实现,更轻量,性能更好无需C++到javascript的转换

iconv:调用C++的libiconv库完成

Buffer的拼接

注意 "res.on('data', function(chunk) {})",其中的参数chunk是Buffer对象,直接用+拼接会自动转换为字符串,对于宽字节字符可能会导致乱码产生,

解决方法:

(1) 通过可读流中的setEncoding()方法,该方法可以让data事件传递不再是Buffer对象,而是编码后的字符串,其内部使用了StringEncoder模块。

(2) 将Buffer对象暂存到数组中,最后在组装成一个大Buffer让后编码转换为字符串输出。

Buffer在文件I/O和网络I/O中广泛应用,其性能举足轻重,比普通字符串性能要高出很多。

Buffer的使用除了与字符串的转换有性能损耗外,在文件读取时候,有一个highWaterMark设置对性能影响至关重要。

a,highWaterMark设置对Buffer内存的分配和使用有一定影响。

b, highWaterMark设置过小,可能导致系统调用次数过多。

什么时候该用buffer,什么时候不该用  ------ 纯粹的javascript支持unicode码而对二进制不是很支持,当解决TCP流或者文件流的时候,处理流是有必要的,我们保存非utf-8字符串,2进制等等其他格式的时候,我们就必须得使用 ”Buffer“ 。

三,实例引入

复制代码 代码如下:

 var buf = new Buffer("this is text concat test !") ,str = "this is text concat test !" ;
 console.time("buffer concat test !");
 var list = [] ;
 var len = 100000 * buf.length ;
 for(var i=0;i<100000;i++){
     list.push(buf) ;
     len += buf.length ;
 }
 var s1 = Buffer.concat(list, len).toString() ;
 console.timeEnd("buffer concat test !") ;
 console.time("string concat test !") ;
 var list = [] ;
 for (var i = 100000; i >= 0; i--) {
   list.push(str) ;
 }
 var s2 = list.join("") ;
 console.timeEnd("string concat test !") ;

以下是运行结果:

读取速度肯定string更快,buffer还需要toString()的操作。 所以我们在保存字符串的时候,该用string还是要用string,就算大字符串拼接string的速度也不会比buffer慢。

那什么时候我们又需要用buffer呢?没办法的时候,当我们保存非utf-8字符串,2进制等等其他格式的时候,我们就必须得使用了。

四,总结一下

(1),JavaScript适合处理Unicode编码数据,但对二进制数据的处理并不友好。
(2),所以处理TCP流或文件系统时,对八位字节流的处理很有必要。
(3),Node有几个用于处理,创建和消耗八位字节流的方法。
(4),原始数据存放在一个Buffer实例中,一个Buffer类似一个整数数组,但是它的内存,分配在V8堆栈外。一个Buffer的大小是不能更改的。
(5),处理的编码类型有:ascii,utf8,utf16le,ucs2(utf16le的别名),base64,binary,hex。
(6),Buffer为全局元素,直接new Buffer()就得到一个Buffer实例。

相关文章

  • 纯异步nodejs文件夹(目录)复制功能

    纯异步nodejs文件夹(目录)复制功能

    这篇文章主要介绍了纯异步nodejs文件夹(目录)复制功能,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
    2019-09-09
  • nodejs教程之制作一个简单的文章发布系统

    nodejs教程之制作一个简单的文章发布系统

    本文主要讲述了使用nodejs制作一个简单的文章发布系统,使用mongodb数据库,时间比较紧,功能做的也比较简单,仅仅是增删改查,外加附近上传,有相同需求的小伙伴可以参考下
    2014-11-11
  • Node.js中Request模块处理HTTP协议请求的基本使用教程

    Node.js中Request模块处理HTTP协议请求的基本使用教程

    这篇文章主要介绍了Node.js中Request模块处理HTTP请求的基本使用教程,request也支持OAuth的签名请求,很好很强大,需要的朋友可以参考下
    2016-03-03
  • Node接收电子邮件的实例代码

    Node接收电子邮件的实例代码

    本篇文章主要介绍了Node接收电子邮件,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2017-07-07
  • NodeJs基本语法和类型

    NodeJs基本语法和类型

    这篇文章主要介绍了NodeJs基本语法和类型的相关资料,需要的朋友可以参考下
    2015-02-02
  • 推荐一个基于Node.js的表单验证库

    推荐一个基于Node.js的表单验证库

    这篇文章主要介绍了推荐一个基于Node.js的表单验证库,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2019-02-02
  • 基于node下的http小爬虫的示例代码

    基于node下的http小爬虫的示例代码

    本篇文章主要介绍了基于node下的http小爬虫的示例代码,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2018-01-01
  • Windows安装Node.js报错:2503、2502的解决方法

    Windows安装Node.js报错:2503、2502的解决方法

    这篇文章主要给大家介绍了关于在Windows系统下安装Node.js报错:2503、2502的解决方法,文中将解决的方法一步步介绍的非常详细,需要的朋友可以参考借鉴,下面随着小编来一起学习学习吧。
    2017-10-10
  • Centos7 中安装 Node.js v4.4.4

    Centos7 中安装 Node.js v4.4.4

    我一直对学习Node.js比较感兴趣。这是一个Java平台的服务器端编程 ,它允许开发人员在服务器编写Java代码,并且有许多CentOS的用户正努力学习这个语言的开发环境。这正是我想做这个教程的目的。
    2016-11-11
  • Node.js 实现抢票小工具 & 短信通知提醒功能

    Node.js 实现抢票小工具 & 短信通知提醒功能

    这篇文章主要介绍了Node.js 实现抢票小工具 & 短信通知提醒功能,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
    2019-10-10

最新评论