浅析nodejs的buffer类

1、什么时候该用buffer，什么时候不该用 看一下如下的测试代码，分别是拼接各种不同长度的字符串，最后直接拼接了10MB的字符串

var string,string2,string3;
var bufstr,bufstr2,bufstr3;
var j;

console.time('write 1000 string');
for(j=0;j<1000;j++){
	var x = j+'';
	string += x;
}
console.timeEnd('write 1000 string');

console.time('write 1000 buffer');
bufstr = new Buffer(1000);
for(j=0;j<1000;j++){
	var x = j+'';
	bufstr.write(x,j);
}
console.timeEnd('write 1000 buffer');

console.time('write 100000 string');
for(j=0;j<100000;j++){
	var x = j+'';
	string2 += x;
}
console.timeEnd('write 100000 string');

console.time('write 100000 buffer');
bufstr2 = new Buffer(100000)
for(j=0;j<100000;j++){
	var x = j+'';
	bufstr2.write(x,j);
}
console.timeEnd('write 100000 buffer');

console.time('write 1024*1024*10 string');
for(j=0;j<1024*1024*10;j++){
	var x = j+'';
	string3 += x;
}
console.timeEnd('write 1024*1024*10 string');

console.time('write 1024*1024*10 buffer');
bufstr3 = new Buffer(1024*1024*10);
for(j=0;j<1024*1024*10;j++){
	var x = j+'';
	bufstr3.write(x,j);
}
console.timeEnd('write 1024*1024*10 buffer');

　　

接着是输出结果：

读取速度都不需要测试了，肯定string更快，buffer还需要toString()的操作。 所以我们在保存字符串的时候，该用string还是要用string，就算大字符串拼接string的速度也不会比buffer慢。 那什么时候我们又需要用buffer呢？没办法的时候，当我们保存非utf-8字符串，2进制等等其他格式的时候，我们就必须得使用了。

2、buffer不得不提的8KB

buffer著名的8KB载体，举个例子好比，node把一幢大房子分成很多小房间，每个房间能容纳8个人，为了保证房间的充分使用，只有当一个房间塞满8个人后才会去开新的房间，但是当一次性有多个人来入住，node会保证要把这些人放到一个房间中，比如当前房间A有4个人住，但是一下子来了5个人，所以node不得不新开一间房间B，把这5个人安顿下来，此时又来了4个人，发现5个人的B房间也容纳不下了，只能再开一间房间C了，这样所有人都安顿下来了。但是之前的两间房A和B都各自浪费了4个和3个位置，而房间C就成为了当前的房间。

具体点说就是当我们实例化一个新的Buffer类，会根据实例化时的大小去申请内存空间，如果需要的空间小于8KB，则会多一次判定，判定当前的8KB载体剩余容量是否够新的buffer实例，如果够用，则将新的buffer实例保存在当前的8KB载体中，并且更新剩余的空间。

我们做个简单的实验，模拟一个比较严重的内存泄露情况：

第一次我们将内存泄漏点那行代码注释掉，运行4分钟后，得到如下打印信息，V8已经自动把我分配的内存释放掉了，free men又回到了开始的数值,第二次我们将泄漏点那行代码放开，让全局变量 leak_buf_ary 始终引用着buffer，同样执行10分钟

var os = require('os');
var leak_buf_ary = [];
var show_memory_usage = function(){ //打印系统空闲内存
	console.log('free mem : ' + Math.ceil(os.freemem()/(1024*1024)) + 'mb');
}

var do_buf_leak = function(){
	var leak_char = 'l'; //泄露的几byte字符
	var loop = 100000;//10万次
	var buf1_ary = []
	while(loop--){
		buf1_ary.push(new Buffer(4096)); //申请buf1，占用4096byte空间，会得到自动释放

		//申请buf2，占用几byte空间，将其引用保存在外部数据，不会自动释放
		//*******
		leak_buf_ary.push(new Buffer(loop+leak_char));
		//*******
	}
	console.log("before gc")
	show_memory_usage();
	buf1_ary = null;
	return;
}

console.log("process start")
show_memory_usage()

do_buf_leak();

var j =10000;
setInterval(function(){
	console.log("after gc")
	show_memory_usage()
},1000*60)

第一次结果：

process start
free mem : 5362mb
before gc
free mem : 5141mb
after gc
free mem : 5163mb
after gc
free mem : 5151mb
after gc
free mem : 5148mb
after gc
free mem : 5556mb

第二次结果：

process start
free mem : 5692mb
before gc
free mem : 4882mb
after gc
free mem : 4848mb
after gc
free mem : 4842mb
after gc
free mem : 4843mb
after gc
free mem : 4816mb
after gc
free mem : 4822mb
after gc
free mem : 4816mb
after gc
free mem : 4809mb
after gc
free mem : 4810mb
after gc
free mem : 4831mb
after gc
free mem : 4830mb

虽然我们释放了4096byte的buffer，但是由于那几byte的字节没有释放掉，将会造成整个8KB的内存都无法释放，如果继续执行循环最终我们的系统内存将耗尽，程序将crash。同样由于我们是依次循环分配 4096+几 byte内存的，所以每块8KB的内存空间都将浪费409Xbyte，在执行循环之后，我们明显发现第二次的内存占用比第一次要大很多。这里我们将近多出了300MB左右的内存消耗。

3、buffer字符串的连接 我们接受post数据时，node是以流的形式发送上来的，会触发ondata事件，所以我们见到很多代码是这样写的：

var http = require('http');
 http.createServer(function (req, res) {

  var body = '';
  req.on('data',function(chunk){
	//console.log(Buffer.isBuffer(chunk))
	body +=chunk
  })
  req.on('end',function(){
	 console.log(body)
	 res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
         res.end('Hello World\n');
  })

}).listen(8124);

console.log('Server running at http://127.0.0.1:8124/');

下面我们比较一下两者的性能区别，测试代码：

var buf = new Buffer('nodejsv0.10.4&nodejsv0.10.4&nodejsv0.10.4&nodejsv0.10.4&');
console.time('string += buf')
var s = '';
for(var i=0;i<10000;i++){
	s += buf;
}
s;
console.timeEnd('string += buf')

console.time('buf concat')
var list = [];
var len=0;
for(var i=0;i<10000;i++){
	list.push(buf);
	len += buf.length;
}
var s2 = Buffer.concat(list, len).toString();
console.timeEnd('buf concat')

输出结果，相差近一倍：

string += buf: 15ms
buf concat: 8ms

在1000次拼接过程中，两者的性能几乎相差一倍，而且当客户上传的是非UTF8的字符串时，直接+=还容易出现错误。

4、独享的空间 如果你想创建一个独享的空间，独立的对这块内存空间进行读写，有两种办法，1是实例化一个超过8KB长度的buffer，另外一个就是使用slowbuffer类。

5、buffer的释放 很遗憾，我们无法手动对buffer实例进行GC，只能依靠V8来进行，我们唯一能做的就是解除对buffer实例的引用。

6、清空buffer 刷掉一块buffer上的数据最快的办法是buffer.fill