Buffer 作為 nodejs中重要的概念和功能，為開發者提供了操作二進位制的能力。本文記錄了幾個問題，來加深對 Buffer 的理解和使用：

• 認識緩衝器
• 如何申請堆外記憶體
• 如何計算位元組長度
• 如何計算位元組長度
• 如何轉換字元編碼
• 理解共享記憶體與拷貝記憶體

認識 Buffer（緩衝器）

Buffer 是 nodejs核心 API，它提供我們處理二進位制資料流的功能。Buffer 的使用和 ES2017 的 Uint8Array 非常相似，但由於 node 的特性，專門提供了更深入的 api。

Uint8Array 的字面意思就是：8 位無符號整型陣列。一個位元組是 8bit，而位元組的表示也是由兩個 16 進位制（4bit）的數字組成的。

const buf = Buffer.alloc(1);
console.log(buf); // output: <Buffer 00>

如何申請堆外記憶體

Buffer 可以跳出 nodejs 對堆內記憶體大小的限制。nodejs12 提供了 4 種 api 來申請堆外記憶體：

• Buffer.from()
• Buffer.alloc(size[, fill[, encoding]])
• Buffer.allocUnsafe(size)
• Buffer.allocUnsafeSlow(size)

Buffer.alloc vs Buffer.allocUnsafe

在申請記憶體時，可能這片記憶體之前儲存過其他資料。如果不清除原資料，那麼會有資料洩漏的安全風險；如果清除原資料，速度上會慢一些。具體用哪種方式，根據實際情況定。

• Buffer.alloc：申請指定大小的記憶體，並且清除原資料，預設填充 0
• Buffer.allocUnsafe：申請指定大小記憶體，但不清除原資料，速度更快

根據提供的 api，可以手動實現一個alloc：

function pollifyAlloc(size, fill = 0, encoding = "utf8") {
    const buf = Buffer.allocUnsafe(size);
    buf.fill(fill, 0, size, encoding);
    return buf;
}

Buffer.allocUnsafe vs Buffer.allocUnsafeSlow

從命名上可以直接看出效果，Buffer.allocUnsafeSlow更慢。因為當使用Buffer.allocUnsafe建立新的 Buffer 例項時，如果要分配的記憶體小於 4KB，則會從一個預分配的 Buffer 切割出來。 這可以避免垃圾回收機制因建立太多獨立的 Buffer 而過度使用。

這種方式通過消除跟蹤和清理的需要來改進效能和記憶體使用。

如何計算位元組長度

利用 Buffer，可以獲得資料的真實所佔位元組。例如一個漢字，它的字元長度是 1。但由於是 utf8 編碼的漢字，所以佔用 3 個位元組。

直接利用Buffer.byteLength()可以獲得字串指定編碼的位元組長度：

const str = "本文原文地址: xxoo521.com";

console.log(Buffer.byteLength(str, "utf8")); // output: 31
console.log(str.length); // output: 19

也可以直接訪問 Buffer 例項的 length 屬性（不推薦）：

console.log(Buffer.from(str,"utf8").length);// output: 31

如何轉換字元編碼

Nodejs 當前支援的編碼格式有：ascii、utf8、utf16le、ucs2、base64、latin1、binary、hex。其他編碼需要藉助三方庫來完成。

下面，是用Buffer.from()和buf.toString()來封裝的 nodejs 平臺的編碼轉換函式：

function trans(str, from = "utf8", to = "utf8") {
    const buf = Buffer.from(str, from);
    return buf.toString(to);
}

// output: 5Y6f5paH5Zyw5Z2AOiB4eG9vNTIxLmNvbQ==
console.log(trans("原文地址: xxoo521.com", "utf8", "base64"));

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共享記憶體與拷貝記憶體

在生成 Buffer 例項，操作二進位制資料的時候，千萬要注意介面是基於共享記憶體，還是基於拷貝底層記憶體。

例如對於生成 Buffer 例項的from()，不同型別的引數，nodejs 底層的行為是不同的。

為了更形象地解釋，請看下面兩段程式碼。

程式碼1：

const buf1 = Buffer.from("buffer");
const buf2 = Buffer.from(buf1); // 拷貝引數中buffer的資料到新的例項
buf1[0]++;

console.log(buf1.toString()); // output: cuffer
console.log(buf2.toString()); // output: buffer

程式碼 2：

const arr = new Uint8Array(1);
arr[0] = 97;

const buf1 = Buffer.from(arr.buffer);
console.log(buf1.toString()); // output: a

arr[0] = 98;
console.log(buf1.toString()); // output: b

在第二段程式碼中，傳入Buffer.from的引數型別是arrayBuffer。因此Buffer.from僅僅是建立檢視，而不是拷貝底層記憶體。buf1 和 arr 的記憶體是共享的。

在操作 Buffer 的過程中，需要特別注意共享和拷貝的區別，發生錯誤比較難排查。