Node.js Buffer

Buffer 是 node.js 中的一个全局对象，专门用于处理二进制数据流。它类似于数组，但能够存储任意类型的数据（如整数、浮点数、字符串等），并且每个元素的大小固定为 1 字节（byte）。Buffer 在 Node.js 中应用广泛，特别是在处理网络流、文件操作和加密算法等场景中。

1. Buffer 的基本概念

Buffer 对象是由 C++ 代码实现的底层结构，而 JavaScript 代码则提供了一些高级的 API 来操作它。Buffer 的容量是固定的，一旦创建就不能改变。

2. 创建 Buffer

在 Node.js 中，可以通过多种方式创建 Buffer 对象：

• Buffer.alloc(size[, fill[, encoding]])：分配一个指定大小的 Buffer 实例，并可选地用指定的值填充。如果未指定填充值，则默认填充为 0。

  const buf = Buffer.alloc(10); // 创建一个长度为10的Buffer，并用0填充
  console.log(buf); // <Buffer 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00>
  

• Buffer.allocUnsafe(size)：分配一个指定大小的 Buffer 实例，但不会将其初始化为零。因此，新创建的 Buffer 实例可能会包含旧数据，使用时需要注意安全性。

  const buf = Buffer.allocUnsafe(10); // 创建一个长度为10的Buffer，不保证内容为0
  console.log(buf); // 内容可能不为全0
  

• Buffer.from(array)：通过一个字节数组创建一个新的 Buffer 实例。

  const buf = Buffer.from([0x68, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x6f]); // 创建包含"hello"的Buffer
  console.log(buf.toString()); // hello
  

• Buffer.from(string[, encoding])：创建一个包含字符串的 Buffer 实例。encoding 表示字符串的字符编码，如果未指定，则默认为 'utf8'。

  const buf = Buffer.from('hello', 'utf8'); // 创建包含"hello"的Buffer
  console.log(buf); // <Buffer 68 65 6c 6c 6f>
  

• Buffer.from(buffer)：复制传入的 Buffer 实例的数据，并返回一个新的 Buffer 实例。

3. 操作 Buffer

Buffer 类提供了许多属性和方法来操作二进制数据：

• buf.length：返回 Buffer 的长度。

  const buf = Buffer.from('hello');
  console.log(buf.length); // 5
  

• buf.toString([encoding[, start[, end]]])**：根据指定的编码将 Buffer 转换为字符串。start 和 end 参数用于指定要转换的 Buffer 范围。

  const buf = Buffer.from('hello world');
  console.log(buf.toString('utf8', 0, 5)); // hello
  

• buf.write(string[, offset[, length]][, encoding])**：将字符串写入 Buffer。offset 是开始写入的索引值，length 是要写入的字节数，encoding 是使用的编码。

  const buf = Buffer.alloc(10);
  buf.write('hello', 0, 5, 'utf8');
  console.log(buf.toString('utf8', 0, 5)); // hello
  

• buf.toJSON()**：返回 Buffer 的 JSON 表示。

  const buf = Buffer.from('hello');
  console.log(buf.toJSON()); // {"type":"Buffer","data":[104,101,108,108,111]}
  

• buf.copy(target[, targetStart[, sourceStart[, sourceEnd]]])**：将 Buffer 的一部分复制到另一个 Buffer。

  const src = Buffer.from('hello world');
  const dest = Buffer.alloc(5);
  src.copy(dest, 0, 0, 5);
  console.log(dest.toString()); // hello
  

• buf.fill(value[, offset[, end]][, encoding])**：用指定值填充 Buffer。

  const buf = Buffer.alloc(5);
  buf.fill(0xff);
  console.log(buf); // <Buffer ff ff ff ff ff>
  

• buf.equals(otherBuffer)**：检查两个 Buffer 是否相等。

  const buf1 = Buffer.from('hello');
  const buf2 = Buffer.from('hello');
  console.log(buf1.equals(buf2)); // true
  

• buf.compare(otherBuffer)**：比较两个 Buffer 的字节顺序。返回值小于 0 表示 buf 在 otherBuffer 之前，等于 0 表示相等，大于 0 表示 buf 在 otherBuffer 之后。

  const buf1 = Buffer.from('abc');
  const buf2 = Buffer.from('def');
  console.log(buf1.compare(buf2)); // -1
  

// 创建一个长度为10的Buffer，并用0填充
const buf1 = Buffer.alloc(10);
console.log(buf1); // <Buffer 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00>

// 创建一个包含字符串"hello"的Buffer
const buf2 = Buffer.from('hello');
console.log(buf2.toString()); // hello

// 使用write方法向Buffer写入数据
buf1.write('Node.js', 0, 6, 'utf8');
console.log(buf1.toString('utf8', 0, 6)); // Node.js

// 将Buffer转换为JSON对象
const json = JSON.stringify(buf2);
console.log(json); // {"type":"Buffer","data":[104,101,108,108,111]}

// 将JSON对象转换回Buffer
const buf3 = Buffer.from(JSON.parse(json).data);
console.log(buf3.toString()); // hello