在 Stream 篇結(jié)中，我們留下了一個(gè)問題，下述程式碼輸出的 chunk 是什麼東西？

透過列印，我們發(fā)現(xiàn) chunk 是 Buffer 對(duì)象，其中的元素是16進(jìn)位的兩位數(shù)，也就是0～255的數(shù)值。 【相關(guān)教學(xué)推薦：nodejs影片教學(xué)、程式設(shè)計(jì)教學(xué)】

#說明在Stream 中流動(dòng)的資料就是Buffer，那以下就讓我們來探究一下Buffer 的真實(shí)面目！

? Node 中為什麼要引入Buffer?

最開始的時(shí)候JS 只在瀏覽器端運(yùn)行，對(duì)於Unicode 編碼的字串容易處理，但是對(duì)於二進(jìn)制和非Unicode 編碼的字串處理困難。而二進(jìn)制是電腦最底層的資料格式，視訊/音訊/程式/網(wǎng)路包都是以二進(jìn)位來儲(chǔ)存的。所以 Node 需要引入一個(gè)物件來操作二進(jìn)位，因此 Buffer 誕生了，用於 TCP流/檔案系統(tǒng)等操作處理二進(jìn)位位元組。

由於Buffer 在Node 中過於常用，所以在Node 啟動(dòng)的時(shí)候已經(jīng)引入了Buffer，無需使用require()

ArrayBuffer

是什麼

ArrayBuffer 是內(nèi)存之中的一段二進(jìn)位數(shù)據(jù)，本身不能夠操作內(nèi)存，需要透過TypedArray 物件或DataView 來操作。將緩衝區(qū)中的資料表示為特定的格式，並透過這些格式來讀寫緩衝區(qū)的內(nèi)容，其部署了數(shù)組接口，可以使用數(shù)組的方式來操作資料

TypedArray 視圖

最常用的是TypeArray 視圖，用來讀寫簡(jiǎn)單類型的ArrayBuffer，例如Uint8Array(無符號(hào)8位元整數(shù))陣列視圖,?Int16Array(16位元整數(shù))陣列視圖

和Buffer 的關(guān)係

NodeJS 中的Buffer 類別其實(shí)是Uint8Array 的實(shí)作。

Buffer 結(jié)構(gòu)

Buffer 是一個(gè)類似Array 的對(duì)象，但是它主要用於操作位元組

模組結(jié)構(gòu)

Buffer 是JS 和C 結(jié)合的模組，性能部分都由C 實(shí)現(xiàn)，非性能部分都是JS 實(shí)現(xiàn)的

Buffer 所佔(zhàn)用的記憶體不是由V8 分配的，屬於堆外記憶體。

物件結(jié)構(gòu)

Buffer 物件類似數(shù)組，其元素為16進(jìn)位的兩位數(shù)，即0～255的數(shù)值

#從這個(gè)例子能夠看出，不同字元在Buffer 中佔(zhàn)據(jù)的位元組是不一樣的，在UTF-8 編碼下，中文佔(zhàn)據(jù)3個(gè)字節(jié)，英文和半角標(biāo)號(hào)佔(zhàn)用1個(gè)位元組

? 輸入的元素是小數(shù)/負(fù)數(shù)/超出255會(huì)發(fā)生什麼事？

對(duì)於上述這種情況，Buffer 的處理為：

• 給元素的賦值小於0， 就將該值逐次加256，直到得到一個(gè)0到255之間的整數(shù)
• 如果得到的數(shù)值大於255，就逐次減256，直到得到0～255區(qū)間內(nèi)的數(shù)值
• 如果是小數(shù)，只保留整數(shù)部分

Buffer 裡面為什麼展示的是16進(jìn)位

其實(shí)在記憶體儲(chǔ)存的依舊是二進(jìn)制數(shù)，只是Buffer 在顯示這內(nèi)存資料的時(shí)候採用了16進(jìn)位

大小為2位元組的buffer，一共有16 bit ，例如是00000001 00100011，如果直接這樣顯示不太方便就轉(zhuǎn)成為了16進(jìn)位<buffer></buffer>

Buffer 的建立

Buffer.alloc 與Buffer.allocUnsafe

# 建立固定大小的buffer

Buffer.alloc(size [, fill [, encoding]])

• size 新 Buffer 的所需長(zhǎng)度
• fill 用於預(yù)先填入新 Buffer 的值。預(yù)設(shè)值: 0
• encoding 如果 fill 是一個(gè)字串，則這是它的字元編碼。預(yù)設(shè)值: utf8

Buffer.allocUnsafe(size)

分配一個(gè)大小為size 位元組的Buffer，allocUnsafe 執(zhí)行速度比alloc 快，我們發(fā)現(xiàn)其結(jié)果並不像Buffer.alloc 那樣都初始化為00

#當(dāng)呼叫allocUnsafe 時(shí)分配的記憶體段尚未初始化，這樣分配記憶體速度很塊，但分配到的記憶體片段可能包含舊資料。如果使用的時(shí)候不覆寫這些舊資料就可能造成記憶體洩露，雖然速度快，盡量避免使用

Buffer 模組會(huì)預(yù)先分配一個(gè)內(nèi)部的大小為?Buffer.poolSize 的Buffer 實(shí)例，作為快速分配的記憶體池，用於使用allocUnsafe 建立新的Buffer 實(shí)例

Buffer.from

根據(jù)內(nèi)容直接建立Buffer

• Buffer.from(string [, encoding] )
• Buffer.from(array)
• Buffer.from(buffer)

##Buffer.allocUnsafe 的記憶體機(jī)制

為了有效地使用申請(qǐng)來的內(nèi)存，Node.js 採用了slab 機(jī)制進(jìn)行預(yù)先申請(qǐng)、事後分配，是一種動(dòng)態(tài)的管理機(jī)制

使用?Buffer.alloc(size)?傳入一個(gè)指定的?size 就會(huì)申請(qǐng)一塊固定大小的記憶體區(qū)域，slab 有以下三種狀態(tài)

full: 完全分配狀態(tài)
• partial：部分分配狀態(tài)
• # empty：沒有被指派狀態(tài)

Node.js 使用8 KB 為界限來區(qū)分是小物件還是大物件

Buffer在創(chuàng)建的時(shí)候大小就已經(jīng)被確定了且無法調(diào)整！

分配小物件

如果分配的物件小於8KB，Node 會(huì)以小物件的方式來進(jìn)行分配

Buffer 的分配過程中主要使用一個(gè)局部變數(shù)?pool 作為中間處理對(duì)象，處於分配狀態(tài)的?slab 單元都指向它。以下是指派一個(gè)全新的slab 單元的操作，它將新申請(qǐng)的SlowBuffer 物件指向它

一個(gè)slab 單元

分配一個(gè)2KB 大小的Buffer

建立一個(gè)2KB 的buffer後，一個(gè)slab 單元記憶體如下：

這個(gè)分配過程是由allocate方法完成

當(dāng)我們建立了一個(gè)2KB 的buffer 之後，目前slab 狀態(tài)為partial

再次建立buffer 的時(shí)候，會(huì)去判斷目前slab 剩餘空間是否足夠。如果足夠，使用剩餘空間，並更新slab 的分配狀態(tài)

如果slab 空間不夠，就會(huì)建構(gòu)新的slab，原slab 中剩餘的空間造成浪費(fèi)

分配大物件

如果有超過8KB 的buffer，直接會(huì)走到creatUnsafeBuffer 函數(shù)，分配一個(gè)slab 單元，這個(gè)slab 單元將會(huì)被這個(gè)大Buffer 物件獨(dú)佔(zhàn)

allocate 分配機(jī)制如圖

#Buffer 的記憶體分配機(jī)制

#Buffer 和字元編碼

透過使用字元編碼，可實(shí)現(xiàn)Buffer 實(shí)例與JavaScript 字串之間的相互轉(zhuǎn)換

Node 中目前支援utf8、ucs2、utf16le、latin1、ascii、base64、hex、base64Url 八種編碼方式，具體實(shí)作

#針對(duì)於每一種不同的編碼方案都會(huì)用實(shí)作一系列api，傳回會(huì)有不同的結(jié)果，Node.js 會(huì)根據(jù)傳入的encoding 來傳回不同的物件

Buffer 和字串的轉(zhuǎn)換

字串轉(zhuǎn)Buffer

主要透過上述講的Buffer.from 方法，預(yù)設(shè)的encoding 方式為utf-8

Buffer 轉(zhuǎn)字串

#? 為什麼會(huì)出現(xiàn)亂碼呢？如何解決這個(gè)問題呢？

按著讀取來說，我們每次讀取的長(zhǎng)度為4，chunk輸出如下

#對(duì)於data = chunk等價(jià)於data = data.toString chunk.toString

#由於一個(gè)中文佔(zhàn)據(jù)三個(gè)字節(jié)，第一個(gè)chunk 中的第四個(gè)位元組會(huì)顯示亂碼，第二個(gè)chunk 的第一第二個(gè)位元組也無法形成文字等等，所以會(huì)展示亂碼問題

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以上是深入了解Node中的Buffer的詳細(xì)內(nèi)容。更多資訊請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！