NodeJs中的Buffer缓冲

Buffer，官方是这么说的：

JavaScript 语言没有读取或操作二进制数据流的机制。 Buffer 类被引入作为 Node.js API 的一部分，使其可以在 TCP 流或文件系统操作等场景中处理二进制数据流。

JavaScript 起初为浏览器而设计，没有读取或操作二进制数据流的机制。Buffer类的引入，则让NodeJS拥有操作文件流或网络二进制流的能力，它用来创建一个专门存放二进制数据的缓存区。

在使用Node.js做服务端开发时，http、tcp、udp、文件io等等类型的操作，都会用到Buffer。

Buffer 对象的内存分配不是在V8的堆内存中，而是Node在C++层面进行内存申请，可以理解为在内存中单独开辟了一部分空间，但是使用时分配内存则是由Node层面完成的，释放也是由Node中v8的gc机制自动控制。

Buffer代表一个缓冲区，存储二进制数据，是字节流。我们在网络传输时，就传输的这种字节流。写文件时，也是写的字节流。

我们知道数据流(stream of data)是从一个地方向另一个地方传输数据的过程，但是这个具体是怎么样的一个过程？

通常情况下，我们传输数据往往是为了处理它，或者读它，或者基于这些数据做处理等。但是，在每次传输过程中，有一个数据量的问题。因此当数据到达的时间比数据理出的时间快的时候，这个时候我们处理数据就需要等待了。

如果处理数据的时间比到达的时间快，这一时刻仅仅到达了一小部分数据，那这小部分数据需要等待剩下的数据填满，然后再送过去统一处理。

这个”等待区域”就是buffer! 它是你电脑上的一个很小的物理地址，一般在RAM中，在这里数据暂时的存储、等待，最后在流(stream)中，发送过去并处理。

我们可以把整个流(stream)和buffer的配合过程看作公交站。在一些公交站，公车在没有装满乘客前是不会发车的，或者在特定的时刻才会发车。当然，乘客也可能在不同的时间，人流量大小也会有所不同，有人多的时候，有人少的时候，乘客或公交站都无法控制人流量。

不论何时，早到的乘客都必须等待，直到公车接到指令可以发车。当乘客到站，发现公车已经装满，或者已经开走，他就必须等待下一班车次。

总之，这里总会有一个等待的地方，这个等待的区域就是Node.js中的Buffer Node.js不能控制数据什么时候传输过来，传输速度，就好像公交车站无法控制人流量一样。他只能决定什么时候发送数据。如果时间还不到，那么Node.js就会把数据放入buffer–”等待区域”中，一个在RAM中的地址，直到把他们发送出去进行处理。

一个关于buffer很典型的例子，就是你在线看视频的时候。如果你的网络足够快，数据流(stream)就可以足够快，可以让buffer迅速填满然后发送和处理，然后处理另一个，再发送，再另一个，再发送，然后整个stream完成。

但是当你网络连接很慢，当处理完当前的数据后，你的播放器就会暂停，或出现”缓冲”(buffer)字样，意思是正在收集更多的数据，或者等待更多的数据到来，才能下一步处理。当buffer装满并处理好，播放器就会显示数据，也就是播放视频了。在播放当前内容的时候，更多的数据也会源源不断的传输、到达和在buffer等待。

如果播放器已经处理完或播放完前一个数据，buffer仍然没有填满，”buffering”(缓冲)字符就会再次出现，等待和收集更多的数据。

在Node.js里，Buffer在转换为字符串时，toString方法的第一个参数就是编码类型，支持常见的编码格式：

utf8，多字节编码的Unicode字符，大多数文档和网页采用这种编码格式
ascii，8bit编码，一个字符占1个字节
utf16le，小端编码的unicode字符
utf16be，大端编码的unicode
ucs2，unicode编码，每个字符占两个字节
base64，Base-64字符串编码
hex，每个字节编码为两个十六进制字符

假如你不确认某个编码格式是否正确，可以使用Buffer.isEncoding(encoding)方法来测试。

在使用Buffer的toString方法时，如果你不指定编码格式，则默认使用utf8来转换。toString原型：

buf.toString([encoding][, start][, end])

第一个参数是编码格式，第二个是开始位置（0到buf.length-1），第三个是结束位置（不包含这个索引位置的数据）。

创建一个Buffer实例

使用new操作符，有四种方法创建一个Buffer实例：

new Buffer(size)，创建一个指buffer定大小的buffer
new Buffer(array)，根据一个字节数组来创建一个buffer
new Buffer(str[,encoding])，根据一个字符串和编码格式创建buffer，不指定编码时默认使用utf8
new Buffer(buffer)，根据buffer实例创建一个新的buffer

比如下面的代码可以创建Buffer的实例：

var buf1 = new Buffer(256);
var buf2 = new Buffer("Hello Buffer");
var buf3 = new Buffer([0x65,0x66,0x67]);
var buf4 = new Buffer(buf2);

有一点需要说明，使用new Buffer(size)分配的缓冲区，是未初始化的哦。那块内存里，可能是脏的，什么玩意儿都有。试试下面的代码：

var buf1 = new Buffer(256);
buf1.write('abc');
console.log("buf1\'s content: ", buf1.toString());

上面的代码企图使用toString转换Buffer，可是你会看到控制台输出了很多乱码……修改一下，使用buf.fill()方法填充一下就好了：

var buf1 = new Buffer(256);
buf1.fill(0);
buf1.write('abc');
console.log("buf1\'s content: ", buf1.toString());

往缓冲区写数据

write的原型如下：

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

buf.write用来向缓冲区中写入一个字符串，返回实际写入的字节数。参数含义如下：

string，待写入的字符串对象
offset，缓冲区偏移量，指定的话就从这个位置开始写入，不指定就默认为0
length，要写入的字节数
encoding，代谢如字符串的编码格式，默认为utf8

从缓冲区读数据

buf.toString其实是一种读数据的方式。当然，还有其它的，比如buf[index]可以根据下标读取字节，buf.readIntXXX，buf.readUIntXXX……

buf.toJSON()可以把一个Buffer对象转换为JSON格式。当你针对一个Buffer对象调用JSON.stringify方法时，buf.toJSON()就会被调用。比如：

var buf = new Buffer('test');
var json = JSON.stringify(buf);

console.log(json);
// '{"type":"Buffer","data":[116,101,115,116]}'

缓冲区的长度

一个Buffer对象的大小，在创建时就固定下来，创建之后不可改变。嘿嘿，这可是容易引起误解的，尤其是你觉得Buffer里保存的是字符串时。试试下面的代码有助于理解这一点：

var buf1 = new Buffer(256);
buf1.fill(0);
buf1.write('abc');
console.log("buf1\'s length - %d, not 3\n", buf1.length);
buf1.write('abcdef');
console.log("buf1\'s length - %d, not 6\n", buf1.length);

另外当你要从确定字符串在缓冲区中占用的字节长度时，不能使用字符串的length属性，因为String.length返回的是字符长度。而对于采用UTF8等编码格式编码的字符串，一个字符可能占用多个字节。所以，String.length所代表的字符串长度和字节长度就不一致。注意，Buffer.length返回的不是缓冲区的字节长度，而且是创建时的那个长度，不会随着缓冲内容变化而变化。

要想衡量一个字符串占用的字节长度，可以使用Buffer.byteLength(string[,encoding])这个方法，它会测量一个字符串在指定编码格式下占用的字节长度。

var name = new String('who is \u5F20\u4E09\u4E30?');
console.log('name.length = %d', name.length);
console.log('byteLength = %d', Buffer.byteLength(name, 'utf8'));

缓冲区操作

Buffer还支持切片、拷贝、拼接、比较等操作。

buf.slice([start[, end]])可以根据起止位置（不包含结束位置对应的数据）对一个缓冲区进行切片，返回一个新的Buffer对象，方便我们操作缓冲区的某个区域。但值得注意的是，这个切片是对原有缓冲区的引用，而不是副本，你对切片内容的修改，实际上修改的是原始的缓冲区。这个方法返回一个代表切片的Buffer对象。

buf.copy(targetBuffer[, targetStart][, sourceStart][, sourceEnd])可以将一个缓冲区指定区域的内容拷贝到另一个缓冲的指定区域。类似C语言里的memcpy。targetStart指定目标缓冲区的起始偏移，sourceStart指定源缓冲区的起始偏移，它们默认都是0；sourceEnd指定源缓冲区的结束位置，默认是源缓冲区的长度。实际复制时，会比较目标缓冲区的长度和待复制区域的长度，哪个小按哪个来，不会越界。

buf.concat(list[,totalLength])，可以将一串缓冲区拼接成一个。第一个参数list是一个缓冲区数组，第二是待拼接的缓冲区的总长度。如果你不提供totalLength，concat会自己遍历list中的缓冲区计算总长度，会有一点性能损失。这个方法返回拼接后的缓冲区。

看下面的示例代码：

var buf1 = new Buffer('1234');
var buf2 = new Buffer('12567');
var bufList = [buf1, buf2];
var buf3 = Buffer.concat(bufList);
console.log('buf3 - %s', buf3.toString());
var buf4 = buf3.slice(3, 8);
console.log('buf4 - %s', buf4.toString());
var buf5 = new Buffer(5);
buf3.copy(buf5, 0, 1);
console.log('buf5 - %s', buf5.toString());

buf.equals(otherBuffer)判断当前缓冲区是否和另一个相等，相等时返回true。

buf.compare(otherBuffer)比较当前缓冲区和另一个缓冲区的大小，相等返回0，小于返回-1，大于返回1。