浅谈Node.js：Buffer模块(浅谈特殊儿童的融合教育论文)

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Javascript在客户端对于unicode编码的数据操作支持非常友好，但是对二进制数据的处理就不尽人意。Node.js为了能够处理二进制数据或非unicode编码的数据，便设计了Buffer类，该类实现了Uint8Array接口，并对其进行了优化，它的实例类似于整型数组，但是它的大小在创建后便不可调整。在介绍Buffer如何使用之前，先介绍几个知识点。

1、V8引擎的内存使用限制

V8引擎最大堆内存使用在位系统上默认为M，在位系统上是1GB，虽然可以使用--max-old-space-size参数调整该值，但还是建议要用到大内存的时候使用Buffer或Stream，因为Buffer的内存分配不在V8的堆上。

2、单个Buffer实例大小限制

单个Buffer实例的大小最大数值为1GB-1（位系统）或2GB-1（位系统），所以在创建Buffer实例的时候不能超过该值，或者使用readFile()方法读取大文件，否则将抛出RangeError错误。

3、8KB池

Nodejs在创建Buffer实例的时候，当用户申请的空间大于8KB，会直接调用内部的createUnsafeBuffer()方法创建一个Buffer，如果申请的空间大于0且小于4KB，新的Buffer则会建立在当前的8kb SLAB上，并更新剩余空间，如下图所示：

下面介绍Buffer API的简单使用：

1、创建Buffer实例

使用Buffer.from(), Buffer.alloc(), Buffer.allocUnsafe()等方法来创建一个Buffer实例，6.0版本以前直接使用构造函数创建的方法new Buffer()已被丢弃，不推荐使用，因为有可能会造成内存泄漏。方法Buffer.alloc(size[, fill[, encoding]])，参数含义如下：

size，指定buffer的长度，但不能超过buffer.kMaxLength，若不是数字则报错 fill，指定初始化buffer的值，默认为0 encoding，如果fill是字符串，则该参数指定fill的编码

使用如下所示：

方法Buffer.allocUnsafe(size)，size参数指定buffer的大小，该方法返回一个没有初始化的buffer，因此可能还保留有敏感的数据，造成信息的泄漏，建议使用buffer.fill(0)函数初始化buffer，该方法与Buffer.alloc(size, fill)是不一样的，有可能使用8KB池。使用如下所示：

方法Buffer.allocUnsafeSlow(size)，参数含义同上，该方法不会使用Buffer池，容易造成内存的浪费，使用如下所示：

方法Buffer.from(value,[...])，这里分为四种情况，如下所示：

第一，value为进制数组，将数组转化为buffer，如果不是进制，则会进行转换，如下：

第二，value为字符串，则转换字符串为buffer，该方法会使用buffer池，如下：

第三，value为buffer实例，则将value拷贝至新的buffer中，这里只是值的拷贝，不会共享内存，如下：

第四，value为arrayBuffer时，还有两个可选参数[, byteOffset[, length]]，byteOffset指定从arrayBuffer开始复制的位置，length复制的长度。如下：

如果引用的是arr.buffer，则新创建的buffer buf与arr共享内存，如下：

2、buffer解码

使用buf.toString([encoding[, start[, end]]])方法将buffer转换成字符串，encoding指定字符编码，默认为'utf8'，start开始位置，end结束位置（不包括），目前encoding只支持'ascii,utf8,utfle,ucs2,base,latin1,binary,hex'，使用如下所示：

3、buffer拼接、复制、填充、分割

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

方法Buffer.concat(list[, totalLength])将多个buffer合并在一起，并返回一个新的buffer实例，参数totalLength为指定的buffers的长度总和，如果不提供该值，函数内部会循环去获取每一个buffer的长度，然后进行拼接，因此为了速度，最好指定一个总长度，使用如下：

方法buf.copy(target[, targetStart[, sourceStart[, sourceEnd]]])可以实现buf到target的复制，参数含义如下：

target，复制目标 targetStart，复制目标开始被覆盖的位置 sourceStart，复制源开始复制的位置 sourceEnd，复制源复制结束的位置

使用如下所示：

方法buf.slice([start[, end]])可以分割buffer，返回一个新的buffer，但是仍然是引用原buffer，因此改变原buffer数据，该新buffer也会跟着改变，如果参数start，end为负数，则先要加上buffer的长度再进行计算，如下所示：

3、buffer读写

buffer写操作通过write开头的写api来完成，主要有以下这些：

buf.write(string[, offset[, length]][, encoding])，向buffer写入字符串 buf.writeDoubleBE(value, offset[, noAssert])写入位浮点型数字，大端对齐 buf.writeDoubleLE(value, offset[, noAssert])，写入位浮点型数字，小端对齐 buf.writeFloatBE(value, offset[, noAssert])，写入位浮点型数字，大端对齐 buf.writeFloatLE(value, offset[, noAssert])，写入位浮点型数字，小端对齐 buf.writeInt8(value, offset[, noAssert])，写入有符号8位整型数字 buf.writeIntBE(value, offset[, noAssert])，写入有符号位整型数字，大端对齐 buf.writeIntLE(value, offset[, noAssert])，写入有符号位整型数字，小端对齐 buf.writeIntBE(value, offset[, noAssert])，写入有符号位整型数字，大端对齐 buf.writeIntLE(value, offset[, noAssert])，写入有符号位整型数字，小端对齐 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.writeUIntBE(value, offset[, noAssert]) buf.writeUIntLE(value, offset[, noAssert]) buf.writeUIntBE(value, offset[, noAssert]) buf.writeUIntLE(value, offset[, noAssert]) buf.writeUIntBE(value, offset, byteLength[, noAssert]) buf.writeUIntLE(value, offset, byteLength[, noAssert])

buffer读操作由read开头的api完成，主要有以下这些：

buf.readDoubleBE(offset[, noAssert]) buf.readDoubleLE(offset[, noAssert]) buf.readFloatBE(offset[, noAssert]) buf.readFloatLE(offset[, noAssert]) buf.readInt8(offset[, noAssert]) buf.readIntBE(offset[, noAssert]) buf.readIntLE(offset[, noAssert]) buf.readIntBE(offset[, noAssert]) buf.readIntLE(offset[, noAssert]) buf.readIntBE(offset, byteLength[, noAssert]) buf.readIntLE(offset, byteLength[, noAssert]) buf.readUInt8(offset[, noAssert]) buf.readUIntBE(offset[, noAssert]) buf.readUIntLE(offset[, noAssert]) buf.readUIntBE(offset[, noAssert]) buf.readUIntLE(offset[, noAssert]) buf.readUIntBE(offset, byteLength[, noAssert]) buf.readUIntLE(offset, byteLength[, noAssert])

使用如下所示,以无符号整型为例：

最后利用buffer读API完成一个获取PNG格式图片尺寸的小工具，在开始编码之前，先简单介绍下PNG文件组成，如下所示：

PNG文件标志 PNG数据块 …… PNG数据块

这里我们只要用到PNG文件标识和PNG数据块的第一个块IHDR文件头数据块。文件标识是固定的8个字节，为 4E 0D 0A 1A 0A，IHDR数据块的长度为个字节，格式如下：

域的名称字节数说明 Width 4 bytes 宽度 Height 4 bytes 高度 Bit depth 1 bytes 图像深度 ColorType 1 bytes 颜色类型 Compression method 1 bytes 压缩方法 Filter method 1 bytes 滤波器方法 Interlace method 1 bytes 隔行扫描方法

开始编码，如下所示：

执行结果如下：

E:developmentdocumentnodejsdemo>node png.js .png 下载.png .png的尺寸为：x下载.png的尺寸为：x

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