怎样使用Node.js操作内存视图？-js教程-PHP中文网

Node.js中操作内存视图的核心是ArrayBuffer、TypedArray和DataView的协同使用。ArrayBuffer作为底层原始二进制数据容器，提供固定大小的内存块；TypedArray（如Uint8Array）以数组形式提供类型化视图，支持高效索引访问同构数据；DataView则提供灵活的字节级读写能力，支持任意偏移、数据类型和字节序控制，适用于异构或协议数据处理。三者共享同一块内存，修改相互可见。该机制广泛用于高性能二进制处理、网络协议解析、文件I/O、与C++ Addons或WebAssembly交互等场景。为优化性能，应复用缓冲区实例、避免不必要的数据拷贝、选用匹配的类型、优先批量操作，并在极端场景下结合C++ Addons或Wasm提升效率。

怎样使用node.js操作内存视图？

Node.js中操作内存视图，核心在于利用

ArrayBuffer

登录后复制

作为原始二进制数据容器，并结合

TypedArray

登录后复制

（如

Uint8Array

登录后复制

）或

DataView

登录后复制

来以结构化的方式读写这些数据。这为处理二进制协议、图像数据、文件I/O等场景提供了高效且精细的控制能力。

解决方案

在Node.js中，如果你需要直接与二进制数据打交道，或者追求极致的性能优化，内存视图（Memory Views）是你的重要工具。它允许你直接操作内存中的字节序列，而不是通过JavaScript对象进行间接访问。

核心概念与操作：

ArrayBuffer：原始内存块
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
是内存视图的基础，它代表了一块固定长度的原始二进制数据缓冲区。你可以把它想象成一块未被解释的内存区域。它本身不提供任何读写能力，需要借助其他视图来操作。
```
const buffer = new ArrayBuffer(16); // 创建一个16字节的ArrayBuffer
console.log(buffer.byteLength); // 输出 16
```
登录后复制

TypedArray：类型化数组视图

TypedArray

登录后复制

是一系列具有特定数据类型的视图，它们都基于同一个

ArrayBuffer

登录后复制

。例如，

Uint8Array

登录后复制

将

ArrayBuffer

登录后复制

解释为8位无符号整数序列，

Int32Array

登录后复制

则解释为32位有符号整数序列。它们提供了数组式的索引访问。

const buffer = new ArrayBuffer(16);
// 创建一个Uint8Array视图，将buffer解释为8位无符号整数
const uint8View = new Uint8Array(buffer);
uint8View[0] = 255; // 写入第一个字节
uint8View[1] = 128; // 写入第二个字节
console.log(uint8View); // 输出 Uint8Array [ 255, 128, 0, ..., 0 ]

// 创建一个Int32Array视图，将buffer解释为32位有符号整数
// 注意：这将覆盖Uint8Array写入的数据，因为它们操作的是同一块内存
const int32View = new Int32Array(buffer);
int32View[0] = -1; // 写入第一个32位整数 (0xFFFFFFFF)
console.log(int32View); // 输出 Int32Array [ -1, 0, 0, 0 ]
console.log(uint8View); // 输出 Uint8Array [ 255, 255, 255, 255, 0, ..., 0 ] - 数据已被改变

登录后复制

Buffer

登录后复制

在Node.js中其实就是

Uint8Array

登录后复制

的扩展，提供了更多Node.js特有的API，但在底层，它们都共享

ArrayBuffer

登录后复制

的机制。

DataView：灵活的字节视图

DataView

登录后复制

提供了一种更灵活的方式来读写

ArrayBuffer

登录后复制

中的数据。它允许你在任意字节偏移量处，以任意指定的类型（如

Int16

登录后复制

、

Float32

登录后复制

）和字节序（大端/小端）来读写数据。这对于处理混合类型的数据结构或网络协议非常有用。

const buffer = new ArrayBuffer(8); // 8字节的缓冲区
const dataView = new DataView(buffer);

// 在偏移量0处写入一个32位无符号整数 (大端序)
dataView.setUint32(0, 0x12345678, false); // false表示大端序 (Big-Endian)

// 在偏移量4处写入一个16位有符号整数 (小端序)
dataView.setInt16(4, -256, true); // true表示小端序 (Little-Endian)

console.log(new Uint8Array(buffer)); // 输出: Uint8Array [ 18, 52, 86, 120, 0, 255, 0, 0 ]
// 0x12345678 (Big-Endian) -> 18, 52, 86, 120
// -256 (Little-Endian) -> 0xFEFF -> FF, FE -> 255, 0

// 读取数据
const val1 = dataView.getUint32(0, false); // 读取大端序的32位无符号整数
const val2 = dataView.getInt16(4, true);  // 读取小端序的16位有符号整数

console.log(`Val1: ${val1.toString(16)}`); // 输出: Val1: 12345678
console.log(`Val2: ${val2}`);           // 输出: Val2: -256

登录后复制

何时使用：

处理二进制数据流： 例如，解析自定义网络协议、读取文件头部信息、处理图像或音频的原始字节。
与C/C++ addons交互： 当Node.js需要与底层C/C++代码共享内存时，
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
是理想的桥梁。
WebAssembly集成： WebAssembly模块通常操作线性内存，而
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
正是这种线性内存的JavaScript表示。
性能敏感的场景： 避免JavaScript对象带来的额外开销，直接操作内存可以显著提升某些计算密集型任务的性能。

对我个人而言，这种直接操作内存的能力，就像是拥有了更底层的“魔法棒”。它让我们能够以更精细的方式掌控数据，突破了传统JavaScript数据结构的限制，尤其是在处理那些对字节顺序、数据类型有严格要求的场景时，它的价值是无可替代的。

为什么Node.js中需要操作内存视图？

在Node.js的日常开发中，我们通常习惯于处理字符串、JSON对象等高级数据结构。然而，在某些特定的高性能或底层交互场景下，直接操作内存视图变得不可或缺。这不仅仅是为了“炫技”，更是为了解决实际问题，提升应用效率和能力边界。

首先，性能是核心驱动力之一。JavaScript的垃圾回收机制虽然方便，但在处理大量或频繁的二进制数据时，创建和销毁大量小对象会带来显著的性能开销。

ArrayBuffer

登录后复制

和

TypedArray

登录后复制

提供了一个固定大小的内存区域，减少了垃圾回收的压力，并且直接操作字节通常比通过高级数据结构间接操作要快得多。想象一下，如果你在处理一个每秒传入数MB甚至GB的实时数据流，每一次数据解析都涉及大量的字符串转换或对象创建，那性能瓶颈会很快显现。内存视图在这里提供了一条“高速公路”。

其次，二进制数据处理是Node.js的强项之一。Node.js在服务器端和IoT领域有着广泛应用，这意味着它经常需要与各种二进制协议、文件格式、网络数据包打交道。例如，当你需要解析一个自定义的TCP/UDP协议，或者读取一个图片文件的头部信息以获取其尺寸和格式时，这些数据往往是以特定的字节序列和数据类型编码的。

DataView

登录后复制

的精确控制能力（如指定字节偏移量、数据类型和字节序）在这种场景下显得尤为强大，它允许我们像C语言一样精细地“雕刻”内存，准确地提取或写入所需的数据。

再者，与底层系统或异构环境的无缝集成。Node.js可以通过C/C++ Addons扩展其能力，而这些Addons通常会直接操作内存。

ArrayBuffer

登录后复制

提供了一个完美的桥梁，让JavaScript层可以安全、高效地与这些底层模块共享和交换数据，避免了昂贵的数据拷贝。此外，随着WebAssembly（Wasm）在Node.js中的应用越来越广，Wasm模块通常会操作自己的线性内存，而

ArrayBuffer

登录后复制

正是JavaScript与Wasm模块内存交互的标准方式。这种互操作性极大地扩展了Node.js的应用范围，让我们可以将计算密集型任务卸载到高性能的Wasm或C/C++代码中，同时保留JavaScript的开发便利性。

易语言学习手册十天学会易语言图解教程 pdf版

十天学会易语言图解教程用图解的方式对易语言的使用方法和操作技巧作了生动、系统的讲解。需要的朋友们可以下载看看吧！全书分十章，分十天讲完。第一章是介绍易语言的安装，以及运行后的界面。同时介绍一个非常简单的小程序，以帮助用户入门学习。最后介绍编程的输入方法，以及一些初学者会遇到的常见问题。第二章将接触一些具体的问题，如怎样编写一个1+2等于几的程序，并了解变量的概念，变量的有效范围，数据类型等知识。其后，您将跟着本书，编写一个自己的MP3播放器，认识窗口、按钮、编辑框三个常用组件。以认识命令及事件子程序。第

查看详情

对我来说，理解并掌握内存视图，就像是打开了一扇通往“底层世界”的窗户。它让我能够更深入地理解数据在计算机中是如何存储和传输的，从而在遇到性能瓶颈或需要处理复杂二进制格式时，能够有更强大的工具和更清晰的思路去解决问题。这不仅是一种技术能力的提升，更是一种对计算本质的更深刻理解。

ArrayBuffer、TypedArray和DataView之间有什么区别和联系？

这三者在Node.js（以及浏览器环境）中是操作二进制数据的“铁三角”，它们紧密协作，但各自扮演着不同的角色。理解它们之间的区别与联系，是高效使用内存视图的关键。

ArrayBuffer：原始的内存块

角色：
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
是所有内存视图的基石，它代表了一块固定大小的、原始的二进制数据缓冲区。你可以把它想象成计算机内存中的一块连续区域。
特性：
- 不直接可读写：
```
ArrayBuffer
```
  登录后复制
  本身不能直接进行读写操作。它只是一块内存，没有提供任何解释这块内存中数据类型的方法。
- 不可变大小： 一旦创建，其大小就固定了，不能动态调整。
- 零填充： 新创建的
```
ArrayBuffer
```
  登录后复制
  通常会被零填充。
联系： 它是
```
TypedArray
```
登录后复制
和
```
DataView
```
登录后复制
的底层数据源。所有
```
TypedArray
```
登录后复制
和
```
DataView
```
登录后复制
实例都必须依附于一个
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
。

TypedArray：类型化的数组视图

角色：
```
TypedArray
```
登录后复制
是一系列具有特定数据类型的数组视图（如
```
Uint8Array
```
登录后复制
,
```
Int16Array
```
登录后复制
,
```
Float32Array
```
登录后复制
等）。它们将
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
中的原始字节序列解释为特定类型元素的数组。
特性：
- 类型固定： 一旦创建，视图中的元素类型就固定了。例如，
```
Uint8Array
```
  登录后复制
  中的每个元素都是一个8位无符号整数。
- 数组式访问： 提供类似于普通JavaScript数组的索引访问方式（
```
myTypedArray[index]
```
  登录后复制
  ），方便快捷。
- 元素大小固定： 每个元素的字节大小由其类型决定（例如，
```
Uint8Array
```
  登录后复制
  的元素是1字节，
```
Int32Array
```
  登录后复制
  是4字节）。
- 与ArrayBuffer的关联：
```
TypedArray
```
  登录后复制
  可以直接从
```
ArrayBuffer
```
  登录后复制
  创建，也可以是
```
ArrayBuffer
```
  登录后复制
  的子视图（通过
```
slice
```
  登录后复制
  或构造函数指定偏移量和长度）。
联系： 它们是操作
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
最常见、最直接的方式，特别适用于处理同构类型的数据序列。例如，Node.js的
```
Buffer
```
登录后复制
对象就是
```
Uint8Array
```
登录后复制
的一个扩展，提供了更多针对Node.js环境的便利方法。多个
```
TypedArray
```
登录后复制
可以同时指向同一个
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
，对其中一个视图的修改会反映在其他视图上，因为它们操作的是同一块底层内存。

DataView：灵活的字节视图

角色：
```
DataView
```
登录后复制
提供了一种更灵活的方式来读写
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
中的数据。它允许你在任意字节偏移量处，以任意指定的类型（如
```
Int8
```
登录后复制
、
```
Float64
```
登录后复制
）和字节序（大端序或小端序）来读写数据。
特性：
- 类型动态： 在读写时可以动态指定数据类型，而不是像
```
TypedArray
```
  登录后复制
  那样在创建时就固定。
- 字节序控制： 可以在读写时明确指定大端序（Big-Endian）或小端序（Little-Endian），这对于处理跨平台或网络协议数据至关重要。
- 偏移量自由： 可以在
```
ArrayBuffer
```
  登录后复制
  的任何有效字节偏移量处进行读写，无需考虑元素边界。
联系：
```
DataView
```
登录后复制
同样依附于
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
。它和
```
TypedArray
```
登录后复制
都可以操作同一个
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
。当需要处理混合类型的数据结构（例如，一个数据包包含一个32位整数、一个16位整数和一个浮点数）时，
```
DataView
```
登录后复制
的灵活性是
```
TypedArray
```
登录后复制
无法比拟的。

总结一下它们的关系：

ArrayBuffer

登录后复制

是“地基”，是原始的内存块。

TypedArray

登录后复制

是“标准化的窗户”，它提供了一种统一、类型化的视角去查看和操作这块地基上的数据，每个窗户（视图）都以固定的格式（数据类型）来解释数据。

DataView

登录后复制

是“定制化的探测器”，它提供了一种更精细、更灵活的工具，可以随时调整观察数据的类型、位置和方向（字节序），适用于处理那些结构复杂、字节顺序不确定的数据。

在我看来，选择使用哪种视图，很大程度上取决于你数据的“脾气”。如果数据结构是均匀的、连续的，

TypedArray

登录后复制

会是你的首选，因为它简洁高效。但如果数据是异构的、零散的，或者需要精确控制字节序，那么

DataView

登录后复制

的强大就显现出来了。它们共同构成了Node.js处理二进制数据的强大生态。

在Node.js中操作内存视图有哪些常见的性能优化技巧？

操作内存视图本身就是一种性能优化的手段，因为它避免了JavaScript对象带来的额外开销。但即便在使用

ArrayBuffer

登录后复制

和

TypedArray

登录后复制

时，我们仍有一些技巧可以进一步榨取性能，尤其是在处理大量数据或高频操作的场景。这些技巧往往围绕着减少不必要的内存分配、数据拷贝和CPU周期展开。

复用

ArrayBuffer

登录后复制

和
TypedArray
登录后复制
实例频繁地创建和销毁

ArrayBuffer

登录后复制

或

TypedArray

登录后复制

实例会触发垃圾回收，从而导致性能抖动。如果你的应用需要重复处理相同大小的二进制数据（例如，接收固定大小的网络数据包），那么最好的策略是预先分配一个或几个

ArrayBuffer

登录后复制

，然后复用它们的

TypedArray

登录后复制

视图。

const REUSABLE_BUFFER = new ArrayBuffer(1024); // 预分配一个1KB的缓冲区
const REUSABLE_UINT8_VIEW = new Uint8Array(REUSABLE_BUFFER);

function processData(rawData) {
    // 假设rawData是另一个ArrayBuffer或Buffer，我们想将其内容复制到REUSABLE_BUFFER
    // 避免每次都创建新的TypedArray
    REUSABLE_UINT8_VIEW.set(new Uint8Array(rawData), 0);
    // ... 对REUSABLE_UINT8_VIEW进行操作
}
// 避免：new Uint8Array(1024) 每次调用都创建新的实例

登录后复制

这种模式在处理流式数据或循环任务时尤其有效。

避免不必要的数据拷贝
```
TypedArray.prototype.slice()
```
登录后复制
方法会创建一个新的
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
和
```
TypedArray
```
登录后复制
实例，并复制数据。如果只是需要操作
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
的一部分，或者需要改变视图的起始位置和长度，应该优先使用
```
TypedArray
```
登录后复制
的构造函数来创建新的视图，而不是
```
slice()
```
登录后复制
。
```
const originalBuffer = new ArrayBuffer(100);
const originalView = new Uint8Array(originalBuffer);

// 优化：创建新视图，共享底层ArrayBuffer
const subView = new Uint8Array(originalBuffer, 10, 20); // 从偏移量10开始，长度为20

// 避免：这会创建新的ArrayBuffer并复制数据
// const copiedView = originalView.slice(10, 30);
```
登录后复制
类似的，在将数据从一个
```
Buffer
```
登录后复制
或
```
TypedArray
```
登录后复制
传输到另一个时，使用
```
targetTypedArray.set(sourceTypedArray, offset)
```
登录后复制
通常比手动循环复制或创建中间数组更高效。
选择合适的
```
TypedArray
```
登录后复制
类型根据数据的实际类型选择最匹配的
```
TypedArray
```
登录后复制
。例如，如果你知道数据是8位无符号整数，就用
```
Uint8Array
```
登录后复制
；如果是32位浮点数，就用
```
Float32Array
```
登录后复制
。这不仅能节省内存（如果选择比实际所需更大的类型），还能让CPU在处理时更高效，因为数据类型直接映射到硬件指令。不匹配的类型可能会导致隐式类型转换，带来额外的开销。
注意字节序（Endianness） 在处理跨平台或网络协议数据时，字节序是一个关键因素。
```
DataView
```
登录后复制
允许你明确指定大端序或小端序。如果你的系统架构是小端序（大多数现代CPU），而你处理的数据也是小端序，那么直接读取通常会比需要转换字节序的操作更快。尽可能地保持数据与系统原生字节序一致，可以避免额外的位移和掩码操作。
批量操作与循环优化 尽管JavaScript引擎在循环方面已经做了大量优化，但对于非常大的数据量，尝试进行批量操作而非逐个元素处理。例如，使用
```
TypedArray.prototype.set()
```
登录后复制
方法一次性复制一个
```
TypedArray
```
登录后复制
的内容，通常比在JavaScript层进行
```
for
```
登录后复制
循环逐字节复制要快得多。
```
const source = new Uint8Array([1, 2, 3, 4, 5]);
const destination = new Uint8Array(10);

// 优化：批量复制
destination.set(source, 0);

// 避免：逐个元素复制（通常较慢）
// for (let i = 0; i < source.length; i++) {
//     destination[i] = source[i];
// }
```
登录后复制
考虑C++ Addons或WebAssembly 对于极端计算密集型的任务，即使是优化后的JavaScript内存视图操作也可能无法满足需求。在这种情况下，将这些核心逻辑卸载到C++ Addons或WebAssembly模块中，利用它们接近原生的执行速度，并通过
```
ArrayBuffer
```
登录后复制
在JavaScript和底层代码之间高效地交换数据，是终极的性能优化手段。