【第2章 Node.js基础】2.6 Node.js 的Buffer数据类型

Buffer数据类型

什么是Buffer数据类型

Buffer 是 Node.js 中用于处理二进制数据的数据类型，可以将其视为一种缓冲区或缓冲器。它类似于整数数组，但是在创建时分配了固定大小的原始内存，并且大小无法更改。

Buffer 的特点

Buffer 的特点包括：

1. 固定大小：Buffer 实例在创建时需要指定大小，且无法更改。这使得 Buffer 在处理二进制数据时更加高效。
2. 原始内存分配：Buffer 实例在内存中分配了原始的二进制数据存储空间，可以直接对其进行读取和写入操作。
3. 全局作用域：Buffer 类位于全局作用域中，因此无需使用 require() 加载即可直接使用。

通过使用 Buffer，Node.js 可以处理 TCP 流、文件系统操作以及其他需要与二进制字节流进行交互的场景。Buffer 提供了一系列方法和属性，用于读取、写入和操作二进制数据，使得在 Node.js 中处理二进制数据变得更加方便和高效。

总结起来，Buffer 是 Node.js 中用于处理二进制数据的数据类型，具有固定大小、原始内存分配和全局作用域的特点。它是处理 TCP 流、文件系统操作等二进制数据交互的重要工具。

创建Buffer实例

在 Node.js 6.0.0 之前的版本中，Buffer 实例是使用Buffer 构造函数创建的。之后的版本中，Buffer 实例创建改为

• Buffer.from()
• Buffer.alloc()
• Buffer.allocUnsafe()

// 创建一个包含数组[0x1, 0x2, 0x3]的Buffer实例
const buf1 = Buffer.from([1, 2, 3]);
// 创建一个包含 UTF-8 字节 [0x74, 0xc3, 0xa9, 0x73, 0x74] 的 Buffer实例
const buf2 = Buffer.from('tést');
// 创建一个包含 Latin-1（说明见2.6.2节）字节 [0x74, 0xe9, 0x73, 0x74] 的 Buffer实例
const buf3 = Buffer.from('tést', 'latin1');
// 创建一个长度为 10、且用零填充的 Buffer实例
const buf4 = Buffer.alloc(10);
// 创建一个长度为 10、且用 0x1 填充的 Buffer实例
const buf5 = Buffer.alloc(10, 1);
/* 创建一个长度为 10、且未初始化的 Buffer实例。这个方法比调用 Buffer.alloc()更快，
但返回的 Buffer 实例可能包含旧数据，因此需要使用 fill() 或 write() 重写。*/
const buf6 = Buffer.allocUnsafe(10);

Buffer用于编码转换

这里先介绍一下字符集(Charset)和字符编码(Encoding)这两个概念。文字内容在计算机中的存储格式实际是二进制的字节流，这两者之间的转换需要一个统一的标准，就是各种字符集标准，其规定了每个字符与二进制数字存储方式(编码》的转换关系。字符集只是一个规则集合的名称，而字符集要正确编码转码一个字符还需要字库表、编码字符集和字符编码的支持。

字库表决定整个字符集能够表示的字符的范围。编码字符集则用一个编码值来表示一个字符在字库中的位置。字符编码确定编码字符集和实际存储数值之间的转换关系。例如，Unicode 是编码字符集，而UTF-8、UTF-16 就是字符编码，即符合 Unicode 规则的字库的一种实现形式。

Buffer 实例一般用于表示编码字符的序列，如UTF-8、UCS2、Base64 或十六进制编码的数据在文件操作和网络操作中，如果没有显式声明编码格式，返回数据的默认类型为 Buffer。例如，读取文件时不指定编码格式，得到的结果就是 Buffer 字符串。通过使用显式的字符编码，就可以将 Buffer 实例与普通的JavaScript 字符串进行相互转换。

Node.is 目前支持的字符编码如下。

• ascii: 仅适用于7位ASCI 数据。此编码速度很快，如果设置这种编码，将从数据中删除高位。
• utf8:多字节编码的 Unicode 字符。许多网页和文档都使用这种编码格式。
• utf16le: 2 个或4 个字节，小字节序编码的 Unicode 字符。支持代理对(U+10000 至U+10FFFF)。ucs2 是它的别名
• base64: Base6 编码。
• latin1:一种将 Buffer编码成单字节编码字符串的方法。binary 是latin1的别名
• hex: 将每个字节编码成两个十六进制的字符。

在创建Buffer实例时指定存入字符串的字符编码const buf = Buffer.from('hello world', 'ascii');

将已创建的Buffer实例转换成字符串的语法 : buf.toString([encoding[, start[, end]]])
toString方法根据参数encoding指定的字符编码将 buf对象解码成字符串。其中参数encoding 指定所用的字符编码，默认值为ut8:stat 指定开始解码的字节偏移量，默认值为0;end 指定结束解码的字节偏移量，默认值为 buf.ength。返回的结果是字符串。下面是一个简单的例子:

const buf = Buffer.from('tést');
console.log(buf.toString('hex'));// 输出结果: 74c3a97374
console.log(buf.toString('utf8', 0, 3));//输出结果：té

将Buffer 实例转换为JSON 对象

可以使用buftoJSON0方法将 Buffer 实例转换为JSON 对象，这种用法适用于将二进制数据转换为JSON 格式。当一个Buffer 实例字符串化时，JSON.stringifv0会隐式地调用tOJSON0方法，该方法返回一个JSON对象。下面的例子示范如何将 Buffer 实例转换为JSON对象。

【示例：Buffer 对象转JSON 对象(buf to_ison.js)】

const buf = Buffer.from([0x1, 0x2, 0x3, 0x4, 0x5]);
const json = JSON.stringify(buf);
console.log(json);  // 输出：{"type":"Buffer","data":[1,2,3,4,5]}
const copy = JSON.parse(json, (key, value) => {return value && value.type === 'Buffer' ?Buffer.from(value.data) :value;
});
console.log(copy);  // 输出： <Buffer 01 02 03 04 05>

Buffer实例基本操作

Buffer是Node.js中用于处理二进制数据的类。以下是Buffer的常用操作：

• 写入 Buffer 实例
• 从 Buffer 实例读取数据
• Buffer 实例合并
• Buffer 实例复制
• Buffer 实例切片

1. 写入Buffer实例：

可以使用Buffer.from()或Buffer.alloc()方法创建一个Buffer实例，并使用write()方法向Buffer中写入数据。

const buf = Buffer.alloc(5); // 创建一个长度为5的Buffer实例
buf.write('hello'); // 向Buffer实例写入数据

2. 从Buffer实例读取数据：

可以使用toString()方法将Buffer实例中的数据转换为字符串。

const buf = Buffer.from('hello'); // 创建一个包含字符串的Buffer实例
const str = buf.toString(); // 将Buffer实例中的数据转换为字符串
console.log(str); // 输出: hello

3. Buffer实例合并：

可以使用Buffer.concat()方法将多个Buffer实例合并成一个。

const buf1 = Buffer.from('hello');
const buf2 = Buffer.from('world');
const mergedBuf = Buffer.concat([buf1, buf2]); // 合并两个Buffer实例
console.log(mergedBuf.toString()); // 输出: helloworld

4. Buffer实例复制：

可以使用copy()方法将一个Buffer实例的数据复制到另一个Buffer实例中。

const buf1 = Buffer.from('hello');
const buf2 = Buffer.alloc(5);
buf1.copy(buf2); // 将buf1的数据复制到buf2中
console.log(buf2.toString()); // 输出: hello

5. Buffer实例切片：

可以使用slice()方法从一个Buffer实例中创建一个新的Buffer实例，包含原始Buffer实例的指定部分数据。

const buf = Buffer.from('hello world');
const slicedBuf = buf.slice(6, 11); // 从第6个字节到第11个字节创建一个新的Buffer实例
console.log(slicedBuf.toString()); // 输出: world

这些是Buffer的一些常用操作，可以帮助你处理二进制数据。在实际开发中，还有更多的Buffer操作可以探索和应用。