Javascript在客戶端對于unicode編碼的數(shù)據(jù)操作支持非常友好，但是對二進制數(shù)據(jù)的處理就不盡人意。Node.js為了能夠處理二進制數(shù)據(jù)或非unicode編碼的數(shù)據(jù)，便設(shè)計了Buffer類，該類實現(xiàn)了Uint8Array接口，并對其進行了優(yōu)化，它的實例類似于整型數(shù)組，但是它的大小在創(chuàng)建后便不可調(diào)整。在介紹Buffer如何使用之前，先介紹幾個知識點。

1、V8引擎的內(nèi)存使用限制

V8引擎最大堆內(nèi)存使用在32位系統(tǒng)上默認為512M，在64位系統(tǒng)上是1GB，雖然可以使用--max-old-space-size參數(shù)調(diào)整該值，但還是建議要用到大內(nèi)存的時候使用Buffer或Stream，因為Buffer的內(nèi)存分配不在V8的堆上。

2、單個Buffer實例大小限制

單個Buffer實例的大小最大數(shù)值為1GB-1（32位系統(tǒng)）或2GB-1（64位系統(tǒng)），所以在創(chuàng)建Buffer實例的時候不能超過該值，或者使用readFile()方法讀取大文件，否則將拋出RangeError錯誤。

3、8KB池

Nodejs在創(chuàng)建Buffer實例的時候，當用戶申請的空間大于8KB，會直接調(diào)用內(nèi)部的createUnsafeBuffer()方法創(chuàng)建一個Buffer，如果申請的空間大于0且小于4KB，新的Buffer則會建立在當前的8kb SLAB上，并更新剩余空間，如下圖所示：

下面介紹Buffer API的簡單使用：

1、創(chuàng)建Buffer實例

 使用Buffer.from(), Buffer.alloc(), Buffer.allocUnsafe()等方法來創(chuàng)建一個Buffer實例，6.0版本以前直接使用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建的方法new Buffer()已被丟棄，不推薦使用，因為有可能會造成內(nèi)存泄漏。
 方法Buffer.alloc(size[, fill[, encoding]])，參數(shù)含義如下：

• size，指定buffer的長度，但不能超過buffer.kMaxLength，若不是數(shù)字則報錯
• fill，指定初始化buffer的值，默認為0
• encoding，如果fill是字符串，則該參數(shù)指定fill的編碼

使用如下所示：

const buf1 = Buffer.alloc(10);
console.log(buf1);//<Buffer 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00>
const buf2 = Buffer.alloc(10,'hello');
console.log(buf2);//<Buffer 68 65 6c 6c 6f 68 65 6c 6c 6f>
const buf3 = Buffer.alloc(10,'hello','base64');
console.log(buf3);//<Buffer 85 e9 65 85 e9 65 85 e9 65 85>

方法Buffer.allocUnsafe(size)，size參數(shù)指定buffer的大小，該方法返回一個沒有初始化的buffer，因此可能還保留有敏感的數(shù)據(jù)，造成信息的泄漏，建議使用buffer.fill(0)函數(shù)初始化buffer，該方法與Buffer.alloc(size, fill)是不一樣的，有可能使用8KB池。使用如下所示：

const buf4 = Buffer.allocUnsafe(10);
console.log(buf4);//<Buffer 68 fb 4d 00 00 00 00 00 08 00>,可以看出是有數(shù)據(jù)的
buf4.fill(0);
console.log(buf4);//<Buffer 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00>

方法Buffer.allocUnsafeSlow(size)，參數(shù)含義同上，該方法不會使用Buffer池，容易造成內(nèi)存的浪費，使用如下所示：

const buf5 = Buffer.allocUnsafeSlow(10);
console.log(buf5);//<Buffer 38 00 24 00 00 00 00 00 00 00>

方法Buffer.from(value,[...])，這里分為四種情況，如下所示：

第一，value為16進制數(shù)組，將數(shù)組轉(zhuǎn)化為buffer，如果不是16進制，則會進行轉(zhuǎn)換，如下：

const buf6 = Buffer.from([1,2,3,5,17]);
console.log(buf6);//<Buffer 01 02 03 05 11>

第二，value為字符串，則轉(zhuǎn)換字符串為buffer，該方法會使用buffer池，如下：

const buf7 = Buffer.from('hello world!');
console.log(buf7);//<Buffer 01 02 03 05 11>

第三，value為buffer實例，則將value拷貝至新的buffer中，這里只是值的拷貝，不會共享內(nèi)存，如下：

const buf8 = Buffer.from('hello world');
const buf9 = Buffer.from(buf8);
console.log(buf8);//<Buffer 68 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64>
console.log(buf9);//<Buffer 68 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64>
buf9[0] = 0x66;
console.log(buf8);//<Buffer 68 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64>
console.log(buf9);//<Buffer 66 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64>

第四，value為arrayBuffer時，還有兩個可選參數(shù)[, byteOffset[, length]]，byteOffset指定從arrayBuffer開始復(fù)制的位置，length復(fù)制的長度。如下：

const arr = new Uint8Array(2);
arr[0] = 128;
arr[1] = 200;
const buf10 = Buffer.from(arr,0,2);
console.log(buf10);//<Buffer 80 c8>

如果引用的是arr.buffer，則新創(chuàng)建的buffer buf10與arr共享內(nèi)存，如下：

const arr = new Uint8Array(2);
arr[0] = 128;
arr[1] = 200;
const buf10 = Buffer.from(arr.buffer);
arr[0] = 254;
console.log(buf10);//<Buffer fe c8>

2、buffer解碼

使用buf.toString([encoding[, start[, end]]])方法將buffer轉(zhuǎn)換成字符串，encoding指定字符編碼，默認為'utf8'，start開始位置，end結(jié)束位置（不包括），目前encoding只支持'ascii,utf8,utf16le,ucs2,base64,latin1,binary,hex'，使用如下所示：

const buf12 = Buffer.from('我愛中國');
console.log(buf12.toString('base64'));//5oiR54ix5Lit5Zu9
console.log(buf12.toString('utf8'));//我愛中國
console.log(buf12.toString('hex'));//e68891e788b1e4b8ade59bbd

3、buffer拼接、復(fù)制、填充、分割

方法buf.fill(value[, offset[, end]][, encoding])使用指定的值填充buffer，參數(shù)offset指定填充的起始位置，end為結(jié)束位置，使用如下所示：

console.log(Buffer.allocUnsafe(5).fill('a').toString());//aaaaa
console.log(Buffer.allocUnsafe(5).fill(65).toString('utf8'));//AAAAA

方法Buffer.concat(list[, totalLength])將多個buffer合并在一起，并返回一個新的buffer實例，參數(shù)totalLength為指定的buffers的長度總和，如果不提供該值，函數(shù)內(nèi)部會循環(huán)去獲取每一個buffer的長度，然后進行拼接，因此為了速度，最好指定一個總長度，使用如下：

function bufferInjoin(buffArr){
  var len = 0;
  buffArr.forEach((buff,idx,arr)=>{
    len+=buff.length;
  });
  var buffer = Buffer.concat(buffArr,len);
  return buffer;
}
var buff = bufferInjoin([Buffer.from('hehe'),Buffer.allocUnsafe(5).fill('a')]);
console.log(buff);//<Buffer 68 65 68 65 61 61 61 61 61>
console.log(buff.length);//9
console.log(buff.toString());//heheaaaaa

方法buf.copy(target[, targetStart[, sourceStart[, sourceEnd]]])可以實現(xiàn)buf到target的復(fù)制，參數(shù)含義如下：

• target，復(fù)制目標
• targetStart，復(fù)制目標開始被覆蓋的位置
• sourceStart，復(fù)制源開始復(fù)制的位置
• sourceEnd，復(fù)制源復(fù)制結(jié)束的位置
  

使用如下所示：

const buf1 = Buffer.from('hello world!');
const buf2 = Buffer.allocUnsafe(5).fill('x');
buf1.copy(buf2,0,0,5);
console.log(buf2.toString());//hello

方法buf.slice([start[, end]])可以分割buffer，返回一個新的buffer，但是仍然是引用原buffer，因此改變原buffer數(shù)據(jù)，該新buffer也會跟著改變，如果參數(shù)start，end為負數(shù)，則先要加上buffer的長度再進行計算，如下所示：

const buf1 = Buffer.from('hello world.');
const buf2 = buf1.slice(0);
console.log(buf2);//<Buffer 68 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64 2e>
buf2[0] = 88;
console.log(buf1);//<Buffer 58 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64 2e>
const buf3 = buf1.slice(-6,-1);
console.log(buf3.toString());//world

3、buffer讀寫

buffer寫操作通過write開頭的寫api來完成，主要有以下這些：

• buf.write(string[, offset[, length]][, encoding])，向buffer寫入字符串
• buf.writeDoubleBE(value, offset[, noAssert])寫入64位浮點型數(shù)字，大端對齊
• buf.writeDoubleLE(value, offset[, noAssert])，寫入64位浮點型數(shù)字，小端對齊
• buf.writeFloatBE(value, offset[, noAssert])，寫入32位浮點型數(shù)字，大端對齊
• buf.writeFloatLE(value, offset[, noAssert])，寫入32位浮點型數(shù)字，小端對齊
• buf.writeInt8(value, offset[, noAssert])，寫入有符號8位整型數(shù)字
• buf.writeInt16BE(value, offset[, noAssert])，寫入有符號16位整型數(shù)字，大端對齊
• buf.writeInt16LE(value, offset[, noAssert])，寫入有符號16位整型數(shù)字，小端對齊
• buf.writeInt32BE(value, offset[, noAssert])，寫入有符號32位整型數(shù)字，大端對齊
• buf.writeInt32LE(value, offset[, noAssert])，寫入有符號32位整型數(shù)字，小端對齊
• buf.writeIntBE(value, offset, byteLength[, noAssert])，以下便不再累述
• buf.writeIntLE(value, offset, byteLength[, noAssert])
• buf.writeUInt8(value, offset[, noAssert])
• buf.writeUInt16BE(value, offset[, noAssert])
• buf.writeUInt16LE(value, offset[, noAssert])
• buf.writeUInt32BE(value, offset[, noAssert])
• buf.writeUInt32LE(value, offset[, noAssert])
• buf.writeUIntBE(value, offset, byteLength[, noAssert])
• buf.writeUIntLE(value, offset, byteLength[, noAssert])

buffer讀操作由read開頭的api完成，主要有以下這些：

• buf.readDoubleBE(offset[, noAssert])
• buf.readDoubleLE(offset[, noAssert])
• buf.readFloatBE(offset[, noAssert])
• buf.readFloatLE(offset[, noAssert])
• buf.readInt8(offset[, noAssert])
• buf.readInt16BE(offset[, noAssert])
• buf.readInt16LE(offset[, noAssert])
• buf.readInt32BE(offset[, noAssert])
• buf.readInt32LE(offset[, noAssert])
• buf.readIntBE(offset, byteLength[, noAssert])
• buf.readIntLE(offset, byteLength[, noAssert])
• buf.readUInt8(offset[, noAssert])
• buf.readUInt16BE(offset[, noAssert])
• buf.readUInt16LE(offset[, noAssert])
• buf.readUInt32BE(offset[, noAssert])
• buf.readUInt32LE(offset[, noAssert])
• buf.readUIntBE(offset, byteLength[, noAssert])
• buf.readUIntLE(offset, byteLength[, noAssert])

使用如下所示,以32無符號整型為例：

const buf = Buffer.allocUnsafe(8);
buf.writeUInt32BE(0x12345678,0)
console.log(buf);
const data = buf.readUInt32BE(0);
console.log(data.toString(16));

最后利用buffer讀API完成一個獲取PNG格式圖片尺寸的小工具，在開始編碼之前，先簡單介紹下PNG文件組成，如下所示：

這里我們只要用到PNG文件標識和PNG數(shù)據(jù)塊的第一個塊IHDR文件頭數(shù)據(jù)塊。文件標識是固定的8個字節(jié)，為89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A，IHDR數(shù)據(jù)塊的長度為13個字節(jié)，格式如下：

開始編碼，如下所示：

const fs = require('fs');
const path = require('path');

const argvs = process.argv.slice(2);
if(argvs.length<=0){
  console.error('請輸入圖片：png.js img1 img2 ...');
  process.exit(-1);
}
argvs.forEach((img,idx,arr)=>{
  var stat = fs.statSync(img);
  fs.open(img,'r',(err,fd)=>{
    if(err) throw err;
    var buff = Buffer.alloc(stat.size);
    fs.read(fd,buff,0,stat.size,0,(err, bytesRead, buffer)=>{
      if(err) throw err;
      fs.close(fd,()=>{});
      getImgDimension(buff,(err,dimension)=>{
        if(err) throw err;
        console.log(`${img}的尺寸為：${dimension.width}x${dimension.height}`);
      });
    });
  });
});
function getImgDimension(buff,cb){
  if((buff.toString('utf8',1,8) === 'PNG\r\n\x1a\n') && (buff.toString('utf8',12,16) === 'IHDR')){
    return cb(null,{
      width:buff.readUInt32BE(16),
      height:buff.readUInt32BE(20)
    }),!0;
  }else{
    return cb(new Error('不是PNG圖片'),{}),!1;
  }
}

執(zhí)行結(jié)果如下：

E:\developmentdocument\nodejsdemo>node png.js 20160824083157.png 下載.png
 20160824083157.png的尺寸為：195x195
下載.png的尺寸為：720x600

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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