Buffer怎么在Node.js中使用

这篇文章将为大家详细讲解有关Buffer怎么在Node.js中使用，文章内容质量较高，因此小编分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后对相关知识有一定的了解。

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Buffer：

fs.readFile('filename', function (err, buf) {
 // 
});

在使用net或http模块来接收网络数据时，data事件的参数也是一个 Buffer，这时我们还需要使用Buffer.concat()来做数据拼接：

var bufs = [];
conn.on('data', function (buf) {
 bufs.push(buf);
});
conn.on('end', function () {
 // 接收数据结束后，拼接所有收到的 Buffer 对象
 var buf = Buffer.concat(bufs);
});

还可以利用Buffer.toString()来做转换base64或十六进制字符的转换，比如：

console.log(new Buffer('hello, world!').toString('base64'));
// 转换成 base64 字符串：aGVsbG8sIHdvcmxkIQ==

console.log(new Buffer('aGVsbG8sIHdvcmxkIQ==', 'base64').toString());
// 还原 base64 字符串：hello, world!

console.log(new Buffer('hello, world!').toString('hex'));
// 转换成十六进制字符串：68656c6c6f2c20776f726c6421

console.log(new Buffer('68656c6c6f2c20776f726c6421', 'hex').toString());
// 还原十六进制字符串：hello, world!

一般情况下，单个 Node.js 进程是有最大内存限制的，以下是来自官方文档中的说明：

What is the memory limit on a node process?

Currently, by default v8 has a memory limit of 512MB on 32-bit systems, and 1.4GB on 64-bit systems. The limit can be raised by setting --max_old_space_size to a maximum of ~1024 (~1 GB) (32-bit) and ~4096 (~4GB) (64-bit), but it is recommended that you split your single process into several workers if you are hitting memory limits.

由于 Buffer 对象占用的内存空间是不计算在 Node.js 进程内存空间限制上的，因此，我们也常常会使用 Buffer 来存储需要占用大量内存的数据：

// 分配一个 2G-1 字节的数据
// 单次分配内存超过此值会抛出异常 RangeError: Invalid typed array length
var buf = new Buffer(1024 * 1024 * 1024 - 1);

以上便是 Buffer 的几种常见用法。然而，阅读 Buffer 的 API 文档时，我们会发现更多的是readXXX()和writeXXX()开头的 API，具体如下：

• buf.readUIntLE(offset, byteLength[, noAssert])

• buf.readUIntBE(offset, byteLength[, noAssert])

• buf.readIntLE(offset, byteLength[, noAssert])

• buf.readIntBE(offset, byteLength[, noAssert])

• buf.readUInt8(offset[, noAssert])

• buf.readUInt16LE(offset[, noAssert])

• buf.readUInt16BE(offset[, noAssert])

• buf.readUInt32LE(offset[, noAssert])

• buf.readUInt32BE(offset[, noAssert])

• buf.readInt8(offset[, noAssert])

• buf.readInt16LE(offset[, noAssert])

• buf.readInt16BE(offset[, noAssert])

• buf.readInt32LE(offset[, noAssert])

• buf.readInt32BE(offset[, noAssert])

• buf.readFloatLE(offset[, noAssert])

• buf.readFloatBE(offset[, noAssert])

• buf.readDoubleLE(offset[, noAssert])

• buf.readDoubleBE(offset[, noAssert])

• buf.write(string[, offset][, length][, encoding])

• buf.writeUIntLE(value, offset, byteLength[, noAssert])

• buf.writeUIntBE(value, offset, byteLength[, noAssert])

• buf.writeIntLE(value, offset, byteLength[, noAssert])

• buf.writeIntBE(value, offset, byteLength[, noAssert])

• buf.writeUInt8(value, offset[, noAssert])

• buf.writeUInt16LE(value, offset[, noAssert])

• buf.writeUInt16BE(value, offset[, noAssert])

• buf.writeUInt32LE(value, offset[, noAssert])

• buf.writeUInt32BE(value, offset[, noAssert])

• buf.writeInt8(value, offset[, noAssert])

• buf.writeInt16LE(value, offset[, noAssert])

• buf.writeInt16BE(value, offset[, noAssert])

• buf.writeInt32LE(value, offset[, noAssert])

• buf.writeInt32BE(value, offset[, noAssert])

• buf.writeFloatLE(value, offset[, noAssert])

• buf.writeFloatBE(value, offset[, noAssert])

• buf.writeDoubleLE(value, offset[, noAssert])

• buf.writeDoubleBE(value, offset[, noAssert])

这些 API 为在 Node.js 中操作数据提供了极大的便利。假设我们要将一个整形数值存储到文件中，比如当前时间戳为1447656645380，如果将其当作一个字符串存储时，需要占用 11 字节的空间，而将其转换为二进制存储时仅需 6 字节空间即可：

var buf = new Buffer(6);

buf.writeUIntBE(1447656645380, 0, 6);
// 

buf.readUIntBE(0, 6);
// 1447656645380

在使用 Node.js 编写一些底层功能时，比如一个网络通信模块、某个数据库的客户端模块，或者需要从文件中操作大量结构化数据时，以上 Buffer 对象提供的 API 都是必不可少的。

接下来将演示一个使用 Buffer 对象操作结构化数据的例子。

操作结构化数据

假设有一个学生考试成绩数据库，每条记录结构如下：

学号	课程代码	分数
XXXXXX	XXXX	XX

其中学号是一个 6 位的数字，课程代码是一个 4 位数字，分数最高分为 100 分。

在使用文本来存储这些数据时，比如使用 CSV 格式存储可能是这样的：

100001,1001,99
100002,1001,67
100003,1001,88

其中每条记录占用 15 字节的空间，而使用二进制存储时其结构将会是这样：

学号	课程代码	分数
3 字节	2 字节	1 字节

每一条记录仅需要 6 字节的空间即可，仅仅是使用文本存储的 40%！下面是用来操作这些记录的程序：

// 读取一条记录
// buf Buffer 对象
// offset 本条记录在 Buffer 对象的开始位置
// data {number, lesson, score}
function writeRecord (buf, offset, data) {
 buf.writeUIntBE(data.number, offset, 3);
 buf.writeUInt16BE(data.lesson, offset + 3);
 buf.writeInt8(data.score, offset + 5);
}

// 写入一条记录
// buf Buffer 对象
// offset 本条记录在 Buffer 对象的开始位置
function readRecord (buf, offset) {
 return {
 number: buf.readUIntBE(offset, 3),
 lesson: buf.readUInt16BE(offset + 3),
 score: buf.readInt8(offset + 5)
 };
}

// 写入记录列表
// list 记录列表，每一条包含 {number, lesson, score}
function writeList (list) {
 var buf = new Buffer(list.length * 6);
 var offset = 0;
 for (var i = 0; i < list.length; i++) {
 writeRecord(buf, offset, list[i]);
 offset += 6;
 }
 return buf;
}

// 读取记录列表
// buf Buffer 对象
function readList (buf) {
 var offset = 0;
 var list = [];
 while (offset < buf.length) {
 list.push(readRecord(buf, offset));
 offset += 6;
 }
 return list;
}

我们可以再编写一段程序来看看效果：

var list = [
 {number: 100001, lesson: 1001, score: 99},
 {number: 100002, lesson: 1001, score: 88},
 {number: 100003, lesson: 1001, score: 77},
 {number: 100004, lesson: 1001, score: 66},
 {number: 100005, lesson: 1001, score: 55},
];
console.log(list);

var buf = writeList(list);
console.log(buf);
// 输出 

var ret = readList(buf);
console.log(ret);
/* 输出
[ { number: 100001, lesson: 1001, score: 99 },
 { number: 100002, lesson: 1001, score: 88 },
 { number: 100003, lesson: 1001, score: 77 },
 { number: 100004, lesson: 1001, score: 66 },
 { number: 100005, lesson: 1001, score: 55 } ]
*/

lei-proto 模块介绍

上面的例子中，当每一条记录的结构有变化时，我们需要修改readRecord()和writeRecord() ，重新计算每一个字段在 Buffer 中的偏移量，当记录的字段比较复杂时很容易出错。为此我编写了lei-proto模块，它允许你通过简单定义每条记录的结构即可生成对应的readRecord()和`writeRecord()函数。

首先执行以下命令安装此模块：

$ npm install lei-proto --save

使用lei-proto模块后，前文的例子可以改为这样：

var parsePorto = require('lei-proto');

// 生成指定记录结构的数据编码/解码器
var record = parsePorto([
 ['number', 'uint', 3],
 ['lesson', 'uint', 2],
 ['score', 'uint', 1]
]);

function readList (buf) {
 var list = [];
 var offset = 0;
 while (offset < buf.length) {
 list.push(record.decode(buf.slice(offset, offset + 6)));
 offset += 6;
 }
 return list;
}

function writeList (list) {
 return Buffer.concat(list.map(record.encodeEx));
}

运行与上文同样的测试程序，可看到其结果是一样的：

[ { number: 100001, lesson: 1001, score: 99 },
 { number: 100002, lesson: 1001, score: 88 },
 { number: 100003, lesson: 1001, score: 77 },
 { number: 100004, lesson: 1001, score: 66 },
 { number: 100005, lesson: 1001, score: 55 } ]

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