Buffers trong Node.js, Buffers được sử dụng như thế nào?

Buffer là gì?

Buffer là một vùng bộ nhớ, nó đại diện cho một đoạn bộ nhớ có kích thước cố định (không thể thay đổi) được phân bổ ở bên ngoài V8 JavaScript Engine.

Bạn có thể coi Buffer giống như một mảng các số nguyên, mỗi số đại diện cho một byte dữ liệu.

Nó được triển khai bởi class Buffer.

Tại sao chúng ta cần Buffer?

Buffer được giới thiệu để giúp các nhà phát triển xử lý dữ liệu nhị phân, trong một hệ sinh thái mà theo truyền thống chỉ xử lý các chuỗi thay vì xử lý nhị phân.

Buffer được liên kết sâu sắc với streams. Khi một quá trình streams nhận dữ liệu nhanh hơn mức nó có thể xử lý, nó sẽ đưa dữ liệu vào buffer.

Hình dung đơn giản về buffer là khi bạn đang xem video trên YouTube và sẽ có 2 đường màu đỏ và màu trắng. Khi đường màu trắng dài hơn tức là trình duyệt đang tải dữ liệu xuống nhanh hơn so với khi đang xem, và trình duyệt sẽ lưu dữ liệu đó vào buffer.

Tạo một Buffer

Một Buffer được tạo ra bằng cách sử dụng Buffer.from(), Buffer.alloc() hoặc Buffer.allocUnsafe():

const buf = Buffer.from('Hey!');
Buffer.from(array);
Buffer.from(arrayBuffer[, byteOffset[, length]]);
Buffer.from(buffer);
Buffer.from(string[, encoding]);

Bạn cũng có thể khởi tạo một buffer theo kích thước. Ví dụ dưới đây sẽ tạo ra một Buffer có kích thước 1KB:

const buf = Buffer.alloc(1024);
// hoặc
const buf = Buffer.allocUnsafe(1024);

Cả hai phương thức alloc và allocUnsafe phân bổ một Buffer có kích thước được chỉ định theo byte, Buffer được tạo bởi alloc sẽ được khởi tạo bằng 0 và Buffer được tạo bởi allocUnsafe sẽ không được khởi tạo. Điều này có nghĩa là mặc dù allocUnsafe sẽ khá nhanh hơn so với alloc, nhưng phân đoạn bộ nhớ được cấp phát có khả năng có thể chứa dữ liệu cũ.

Dữ liệu cũ nếu có trong bộ nhớ, có thể bị truy cập hoặc bị rò rỉ khi Buffer bộ nhớ được đọc. Đây là điều thực sự làm cho allocUnsafe không an toàn và cần phải cẩn thận hơn trong khi sử dụng nó.

Sử dụng Buffer

Truy cập nội dung của buffer

Buffer là một mảng byte, có thể được truy cập giống như một mảng:

const buf = Buffer.from('Hey!');
console.log(buf[0]); // 72
console.log(buf[1]); // 101
console.log(buf[2]); // 121

Những con số đó là mã Unicode xác định ký tự ở vị trí của buffer (H => 72, e => 101, y => 121).

Bạn có thể in toàn bộ nội dung của buffer bằng phương thức toString()

console.log(buf.toString()); // Hey!  

Lưu ý, nếu bạn khởi tạo buffer với kích thước xác định thì vùng nhớ khởi tạo trước đó sẽ chứa dữ liệu ngẫu nhiên, không phải là một buffer trống!

Độ dài của một Buffer

Sử dụng thuộc tính length.

const buf = Buffer.from('Hey!');
console.log(buf.length); // 4

Lặp nội dung của Buffer

const buf = Buffer.from('Hey!');
for (const item of buf) {
  console.log(item); // 72 101 121 33
}

Thay đổi nội dung của Buffer

Bạn có thể thay đổi toàn bộ nội dung của một Buffer bằng cách sử dụng write().

const buf = Buffer.alloc(4);
buf.write('Hey!');
console.log(buf); // Hey!  

Hoặc bạn cũng có thể thay đổi nội dung bằng cú pháp giống như khi sử dụng một mảng.

const buf = Buffer.from('Hey!');
buf[1] = 111; // o
console.log(buf.toString()); // Hoy!  

Sao chép Buffer

Có thể sao chép Buffer bằng phương thức copy().

const buf = Buffer.from('Hey!');
let bufcopy = Buffer.alloc(4);
buf.copy(bufcopy);
console.log(bufcopy); // Hey!  

Theo mặc định, copy() sao chép toàn bộ Buffer. Bạn có thể cung cấp 3 tham số theo thứ tự cho phép bạn xác định vị trí bắt đầu, vị trí kết thúc và độ dài Buffer mới:

const buf = Buffer.from('Hey!');
let bufcopy = Buffer.alloc(2); // cấp phát 2 byte bộ nhớ
buf.copy(bufcopy, 0, 0, 2);
console.log(bufcopy.toString()); // 'He'

Slice Buffer

Một slice của Buffer vẫn tham chiếu đến nó, tức là khi Buffer thay đổi, slice đó cũng sẽ thay đổi.

Sử dụng slice() để tạo một "lát cắt". Tham số đầu tiên là vị trí bắt đầu và bạn có thể chỉ định tham số thứ hai là vị trí kết thúc:

const buf = Buffer.from('Hey!');
buf.slice(0).toString() // Hey!  
const slice = buf.slice(0, 2);
console.log(slice.toString()); // He
buf[1] = 111; // o
console.log(slice.toString()); // Ho

Tổng kết

Buffer là một dạng dữ liệu nhị phân có kích thước cố định. Các nhà phát triển JavaScript thường sẽ không làm việc thường xuyên với kiểu dữ liệu này so với các nhà phát triển C, C++ hoặc Go (hoặc bất kỳ lập trình viên nào sử dụng những ngôn ngữ lập trình hệ thống), tương tác với bộ nhớ hàng ngày. Buffer thường được thấy trong việc xử lý Streams - là một cách để xử lý việc đọc/ghi tệp, truyền dữ liệu trực tiếp hoặc bất kỳ loại trao đổi thông tin từ các thiết bị đầu cuối một cách hiệu quả. Ở bài viết sau chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về Streams là gì!