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聊聊Node.js Buffer中的encoding(编码)

转载2021-08-31 10:28:2301058
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本篇文章带大家了解一下Node.js Buffer中的encoding,希望对大家有所帮助!

计算机最小的单位是一个位,也就是 0 和 1,在硬件上通过高低电平来对应。但是只有一位表示的信息太少了,所以又规定了 8 个位为一个字节,之后数字、字符串等各种信息都是基于字节来存储的。【推荐学习:《nodejs 教程》】

字符怎么存储呢?就是靠编码,不同的字符对应不同的编码,然后在需要渲染的时候根据对应编码去查字体库,然后渲染对应字符的图形。

字符集

字符集(charset)最早是 ASCII 码,也就是 abc ABC 123 等 128 个字符,因为计算机最早就是美国发明的。后来欧洲也制定了一套字符集标准,叫做 ISO,后来中国也搞了一套,叫做 GBK。

国际标准化组织觉得不能这样各自搞一套,不然同一个编码在不同字符集里面就不同的意思,于是就提出了 unicode 编码,把全世界大部分编码收录,这样每个字符只有唯一的编码。

但是 ASCII 码只需要 1 个字节就可以存储,而 GBK 需要 2 个字节,还有的字符集需要 3 个字节等,有的只要一个字节存储却存了 2 个字节,比较浪费空间。所以就出现了 utf-8、utf-16、utf-24 等不同编码方案。

utf-8、utf-16、utf-24 都是 unicode 编码,但是具体实现方案不同。

UTF-8 为了节省空间,设计了从 1 到 6 个字节的变长存储方案。而 UTF-16 是固定 2 个字节,UTF-24 是固定 4 个字节。

1.png

最后,UTF-8 因为占用空间最少,所以被广泛应用。

Node.js 的 Buffer 的 encoding

每种语言都支持字符集的编码解码,Node.js 也同样。

Node.js 里面可以通过 Buffer 来存储二进制的数据,而二进制的数据转为字符串的时候就需要指定字符集,Buffer 的 from、byteLength、lastIndexOf 等方法都支持指定 encoding:

具体支持的 encoding 有这些:

utf8、ucs2、utf16le、latin1、ascii、base64、hex

可能有的同学会发现: base64、hex 不是字符集啊,怎么也出现在这里?

是的,字节到字符的编码方案除了字符集之外,也有用于转为明文字符的 base64、以及转为 16 进制的 hex。

这也是为什么 Node.js 把它叫做 encoding 而不是 charset,因为支持的编解码方案不只是字符集。

如果不指定 encoding,默认是 utf8。

const buf = Buffer.alloc(11, 'aGVsbG8gd29ybGQ=', 'base64');

console.log(buf.toString());// hello world

encoding 的 源码

我去翻了下 Node.js 关于 encoding 的源码:

这一段是实现 encoding 的:https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/buffer.js#L587-L726

可以看到每个 encoding 都实现了 encoding、encodingVal、byteLength、write、slice、indexOf 这几个 api,因为这些 api 用不同 encoding 方案,会有不同的结果,Node.js 会根据传入的 encoding 来返回不同的对象,这是一种多态的思想。

const encodingOps = {
  utf8: {
    encoding: 'utf8',
    encodingVal: encodingsMap.utf8,
    byteLength: byteLengthUtf8,
    write: (buf, string, offset, len) => buf.utf8Write(string, offset, len),
    slice: (buf, start, end) => buf.utf8Slice(start, end),
    indexOf: (buf, val, byteOffset, dir) =>
      indexOfString(buf, val, byteOffset, encodingsMap.utf8, dir)
  },
  ucs2: {
    encoding: 'ucs2',
    encodingVal: encodingsMap.utf16le,
    byteLength: (string) => string.length * 2,
    write: (buf, string, offset, len) => buf.ucs2Write(string, offset, len),
    slice: (buf, start, end) => buf.ucs2Slice(start, end),
    indexOf: (buf, val, byteOffset, dir) =>
      indexOfString(buf, val, byteOffset, encodingsMap.utf16le, dir)
  },
  utf16le: {
    encoding: 'utf16le',
    encodingVal: encodingsMap.utf16le,
    byteLength: (string) => string.length * 2,
    write: (buf, string, offset, len) => buf.ucs2Write(string, offset, len),
    slice: (buf, start, end) => buf.ucs2Slice(start, end),
    indexOf: (buf, val, byteOffset, dir) =>
      indexOfString(buf, val, byteOffset, encodingsMap.utf16le, dir)
  },
  latin1: {
    encoding: 'latin1',
    encodingVal: encodingsMap.latin1,
    byteLength: (string) => string.length,
    write: (buf, string, offset, len) => buf.latin1Write(string, offset, len),
    slice: (buf, start, end) => buf.latin1Slice(start, end),
    indexOf: (buf, val, byteOffset, dir) =>
      indexOfString(buf, val, byteOffset, encodingsMap.latin1, dir)
  },
  ascii: {
    encoding: 'ascii',
    encodingVal: encodingsMap.ascii,
    byteLength: (string) => string.length,
    write: (buf, string, offset, len) => buf.asciiWrite(string, offset, len),
    slice: (buf, start, end) => buf.asciiSlice(start, end),
    indexOf: (buf, val, byteOffset, dir) =>
      indexOfBuffer(buf,
                    fromStringFast(val, encodingOps.ascii),
                    byteOffset,
                    encodingsMap.ascii,
                    dir)
  },
  base64: {
    encoding: 'base64',
    encodingVal: encodingsMap.base64,
    byteLength: (string) => base64ByteLength(string, string.length),
    write: (buf, string, offset, len) => buf.base64Write(string, offset, len),
    slice: (buf, start, end) => buf.base64Slice(start, end),
    indexOf: (buf, val, byteOffset, dir) =>
      indexOfBuffer(buf,
                    fromStringFast(val, encodingOps.base64),
                    byteOffset,
                    encodingsMap.base64,
                    dir)
  },
  hex: {
    encoding: 'hex',
    encodingVal: encodingsMap.hex,
    byteLength: (string) => string.length >>> 1,
    write: (buf, string, offset, len) => buf.hexWrite(string, offset, len),
    slice: (buf, start, end) => buf.hexSlice(start, end),
    indexOf: (buf, val, byteOffset, dir) =>
      indexOfBuffer(buf,
                    fromStringFast(val, encodingOps.hex),
                    byteOffset,
                    encodingsMap.hex,
                    dir)
  }
};
function getEncodingOps(encoding) {
  encoding += '';
  switch (encoding.length) {
    case 4:
      if (encoding === 'utf8') return encodingOps.utf8;
      if (encoding === 'ucs2') return encodingOps.ucs2;
      encoding = StringPrototypeToLowerCase(encoding);
      if (encoding === 'utf8') return encodingOps.utf8;
      if (encoding === 'ucs2') return encodingOps.ucs2;
      break;
    case 5:
      if (encoding === 'utf-8') return encodingOps.utf8;
      if (encoding === 'ascii') return encodingOps.ascii;
      if (encoding === 'ucs-2') return encodingOps.ucs2;
      encoding = StringPrototypeToLowerCase(encoding);
      if (encoding === 'utf-8') return encodingOps.utf8;
      if (encoding === 'ascii') return encodingOps.ascii;
      if (encoding === 'ucs-2') return encodingOps.ucs2;
      break;
    case 7:
      if (encoding === 'utf16le' ||
          StringPrototypeToLowerCase(encoding) === 'utf16le')
        return encodingOps.utf16le;
      break;
    case 8:
      if (encoding === 'utf-16le' ||
          StringPrototypeToLowerCase(encoding) === 'utf-16le')
        return encodingOps.utf16le;
      break;
    case 6:
      if (encoding === 'latin1' || encoding === 'binary')
        return encodingOps.latin1;
      if (encoding === 'base64') return encodingOps.base64;
      encoding = StringPrototypeToLowerCase(encoding);
      if (encoding === 'latin1' || encoding === 'binary')
        return encodingOps.latin1;
      if (encoding === 'base64') return encodingOps.base64;
      break;
    case 3:
      if (encoding === 'hex' || StringPrototypeToLowerCase(encoding) === 'hex')
        return encodingOps.hex;
      break;
  }
}

总结

计算机中存储数据的最小单位是位,但是存储信息最小的单位是字节,基于编码和字符的映射关系又实现了各种字符集,包括 ascii、iso、gbk 等,而国际标准化组织提出了 unicode 来包含所有字符,unicode 实现方案有若干种:utf-8、utf-16、utf-24,他们分别用不同的字节数来存储字符。其中 utf-8 是变长的,存储体积最小,所以被广泛应用。

Node.js 通过 Buffer 存储二进制数据,而转为字符串时需要指定编码方案,这个编码方案不只是包含字符集(charset),也支持 hex、base64 的方案,包括:

utf8、ucs2、utf16le、latin1、ascii、base64、hex

我们看了下 encoding 的 Node.js 源码,发现每种编码方案都会用实现一系列 api,这是一种多态的思想。

encoding 是学习 Node.js 频繁遇到的一个概念,而且 Node.js 的 encoding 不只是包含 charset,希望这篇文章能够帮大家了解编码和字符集。

更多编程相关知识,请访问:编程入门!!

以上就是聊聊Node.js Buffer中的encoding(编码)的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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