ProtoBuf開發者指南

譯者:	gashero

1 概覽
- 1.1 什麼是protocol buffer
- 1.2 他們如何工作
- 1.3 爲什麼不用XML?
- 1.4 聽起來像是爲我的解決方案，如何開始?
- 1.5 一點歷史
2 語言指導
- 2.1 定義一個消息類型
- 2.2 值類型
- 2.3 可選字段與缺省值
- 2.4 枚舉
- 2.5 使用其他消息類型
- 2.6 嵌套類型
- 2.7 更新一個數據類型
- 2.8 擴展
- 2.9 包
- 2.10 定義服務
- 2.11 選項
- 2.12 生成你的類
3 代碼風格指導
- 3.1 消息與字段名
- 3.2 枚舉
- 3.3 服務
4 編碼
- 4.1 一個簡單的消息
- 4.2 基於128的Varints
- 4.3 消息結構
- 4.4 更多的值類型
- 4.5 內嵌消息
- 4.6 可選的和重複的元素
- 4.7 字段順序
5 ProtocolBuffer基礎：C++
6 ProtocolBuffer基礎：Java
7 ProtocolBuffer基礎：Python
- 7.5.1 枚舉
- 7.5.2 標準消息方法
- 7.5.3 解析與串行化
- 7.1 爲什麼使用ProtocolBuffer?
- 7.2 哪裏可以找到例子代碼
- 7.3 定義你的協議格式
- 7.4 編譯你的ProtocolBuffer
- 7.5 ProtocolBuffer API
- 7.6 寫消息
- 7.7 讀消息
- 7.8 擴展ProtocolBuffer
- 7.9 高級使用
8 參考概覽
9 C++代碼生成
10 C++ API
11 Java代碼生成
12 Java API
13 Python代碼生成
- 13.5.1 接口
- 13.5.2 存根(Stub)
- 13.4.1 簡單字段
- 13.4.2 簡單消息字段
- 13.4.3 重複字段
- 13.4.4 重複消息字段
- 13.4.5 枚舉類型
- 13.4.6 擴展
- 13.1 編譯器的使用
- 13.2 包
- 13.3 消息
- 13.4 字段
- 13.5 服務
14 Python API
15 其他語言

1 概覽

歡迎來到protocol buffer的開發者指南文檔，一種語言無關、平臺無關、擴展性好的用於通信協議、數據存儲的結構化數據串行化方法。

本文檔面向希望使用protocol buffer的Java、C++或Python開發者。這個概覽介紹了protocol buffer，並告訴你如何開始，你隨後可以跟隨編程指導( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/tutorials.html )深入瞭解protocol buffer編碼方式( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/encoding.html )。API參考文檔( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/overview.html )同樣也是提供了這三種編程語言的版本，不夠協議語言( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/proto.html )和樣式( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/style.html )指導都是編寫 .proto 文件。

1.1 什麼是protocol buffer

ProtocolBuffer是用於結構化數據串行化的靈活、高效、自動的方法，有如XML，不過它更小、更快、也更簡單。你可以定義自己的數據結構，然後使用代碼生成器生成的代碼來讀寫這個數據結構。你甚至可以在無需重新部署程序的情況下更新數據結構。

1.2 他們如何工作

你首先需要在一個 .proto 文件中定義你需要做串行化的數據結構信息。每個ProtocolBuffer信息是一小段邏輯記錄，包含一系列的鍵值對。這裏有個非常簡單的 .proto 文件定義了個人信息:

message Person {
    required string name=1;
    required int32 id=2;
    optional string email=3;

    enum PhoneType {
        MOBILE=0;
        HOME=1;
        WORK=2;
    }

    message PhoneNumber {
        required string number=1;
        optional PhoneType type=2 [default=HOME];
    }

    repeated PhoneNumber phone=4;
}

有如你所見，消息格式很簡單，每個消息類型擁有一個或多個特定的數字字段，每個字段擁有一個名字和一個值類型。值類型可以是數字(整數或浮點)、布爾型、字符串、原始字節或者其他ProtocolBuffer類型，還允許數據結構的分級。你可以指定可選字段，必選字段和重複字段。你可以在( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/proto.html )找到更多關於如何編寫 .proto 文件的信息。

一旦你定義了自己的報文格式(message)，你就可以運行ProtocolBuffer編譯器，將你的 .proto 文件編譯成特定語言的類。這些類提供了簡單的方法訪問每個字段(像是 query() 和 set_query() )，像是訪問類的方法一樣將結構串行化或反串行化。例如你可以選擇C++語言，運行編譯如上的協議文件生成類叫做 Person 。隨後你就可以在應用中使用這個類來串行化的讀取報文信息。你可以這麼寫代碼:

Person person;
person.set_name("John Doe");
person.set_id(1234);
person.set_email("[email protected]");
fstream.output("myfile",ios::out | ios::binary);
person.SerializeToOstream(&output);

然後，你可以讀取報文中的數據:

fstream input("myfile",ios::in | ios:binary);
Person person;
person.ParseFromIstream(&input);
cout << "Name: " << person.name() << endl;
cout << "E-mail: " << person.email() << endl;

你可以在不影響向後兼容的情況下隨意給數據結構增加字段，舊有的數據會忽略新的字段。所以如果使用ProtocolBuffer作爲通信協議，你可以無須擔心破壞現有代碼的情況下擴展協議。

你可以在API參考( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/overview.html )中找到完整的參考，而關於ProtocolBuffer的報文格式編碼則可以在( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/encoding.html )中找到。

1.3 爲什麼不用XML?

ProtocolBuffer擁有多項比XML更高級的串行化結構數據的特性，ProtocolBuffer：

更簡單

小3-10倍

快20-100倍

更少的歧義

可以方便的生成數據存取類

例如，讓我們看看如何在XML中建模Person的name和email字段:

<person>
    <name>John Doe</name>
    <email>[email protected]</email>
</person>

對應的ProtocolBuffer報文則如下:

#ProtocolBuffer的文本表示
#這不是正常時使用的二進制數據
person {
    name: "John Doe"
    email: "[email protected]"
}

當這個報文編碼到ProtocolBuffer的二進制格式( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/encoding.html )時(上面的文本僅用於調試和編輯)，它只需要28字節和100-200ns的解析時間。而XML的版本需要69字節(除去空白)和5000-10000ns的解析時間。

當然，操作ProtocolBuffer也很簡單:

cout << "Name: " << person.name() << endl;
cout << "E-mail: " << person.email() << endl;

而XML的你需要:

cout << "Name: "
     << person.getElementsByTagName("name")->item(0)->innerText()
     << endl;
cout << "E-mail: "
     << person.getElementsByTagName("email")->item(0)->innerText()
     << end;

當然，ProtocolBuffer並不是在任何時候都比XML更合適，例如ProtocolBuffer無法對一個基於標記文本的文檔建模，因爲你根本沒法方便的在文本中插入結構。另外，XML是便於人類閱讀和編輯的，而ProtocolBuffer則不是。還有XML是自解釋的，而 ProtocolBuffer僅在你擁有報文格式定義的 .proto 文件時纔有意義。

1.4 聽起來像是爲我的解決方案，如何開始?

下載包( http://code.google.com/p/protobuf/downloads/ )，包含了Java、Python、C++的ProtocolBuffer編譯器，用於生成你需要的IO類。構建和安裝你的編譯器，跟隨README的指令就可以做到。

一旦你安裝好了，就可以跟着編程指導( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/tutorials.html )來選擇語言-隨後就是使用ProtocolBuffer創建一個簡單的應用了。

1.5 一點歷史

ProtocolBuffer最初是在Google開發的，用以解決索引服務器的請求、響應協議。在使用ProtocolBuffer之前，有一種格式用以處理請求和響應數據的編碼和解碼，並且支持多種版本的協議。而這最終導致了醜陋的代碼，有如:

if (version==3) {
    ...
}else if (version>4) {
    if (version==5) {
        ...
    }
    ...
}

通信協議因此變得越來越複雜，因爲開發者必須確保，發出請求的人和接受請求的人必須同時兼容，並且在一方開始使用新協議時，另外一方也要可以接受。

ProtocolBuffer設計用於解決這一類問題：

很方便引入新字段，而中間服務器可以忽略這些字段，直接傳遞過去而無需理解所有的字段。

格式可以自描述，並且可以在多種語言中使用(C++、Java等)

然而用戶仍然需要手寫解析代碼。

隨着系統的演化，他需要一些其他的功能：

自動生成編碼和解碼代碼，而無需自己編寫解析器。

除了用於簡短的RPC(Remote Procedure Call)請求，人們使用ProtocolBuffer來做數據存儲格式(例如BitTable)。

RPC服務器接口可以作爲 .proto 文件來描述，而通過ProtocolBuffer的編譯器生成存根(stub)類供用戶實現服務器接口。

ProtocolBuffer現在已經是Google的混合語言數據標準了，現在已經正在使用的有超過48,162種報文格式定義和超過12,183個 .proto 文件。他們用於RPC系統和持續數據存儲系統。

2 語言指導

本指導描述瞭如何使用ProtocolBuffer語言來定義結構化數據類型，包括 .proto 文件的語法和如何生成存取類。

這是一份指導手冊，一步步的例子使用文檔中的多種功能，查看入門指導( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/tutorials.html )選擇你的語言。

2.1 定義一個消息類型

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2.2 值類型

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2.3 可選字段與缺省值

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2.4 枚舉

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2.5 使用其他消息類型

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2.6 嵌套類型

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2.7 更新一個數據類型

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2.8 擴展

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2.9 包

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2.10 定義服務

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2.11 選項

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2.12 生成你的類

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3 代碼風格指導

本文檔提供了 .proto 文件的代碼風格指導。按照慣例，你將會，你將會生成一些便於閱讀和一致的ProtocolBuffer定義文件。

3.1 消息與字段名

使用駱駝風格的大小寫命名，即單詞首字母大寫，來做消息名。使用GNU的全部小寫，使用下劃線分隔的方式定義字段名:

message SongServerRequest {
    required string song_name=1;
}

使用這種命名方式得到的名字如下:

C++:
    const string& song_name() {...}
    void set_song_name(const string& x) {...}

Java:
    public String getSongName() {...}
    public Builder setSongName(String v) {...}

3.2 枚舉

使用駱駝風格做枚舉名，而用全部大寫做值的名字:

enum Foo {
    FIRST_VALUE=1;
    SECOND_VALUE=2;
}

每個枚舉值最後以分號結尾，而不是逗號。

3.3 服務

如果你的 .proto 文件定義了RPC服務，你可以使用駱駝風格:

service FooService {
    rpc GetSomething(FooRequest) returns (FooResponse);
}

4 編碼

本文檔描述了ProtocolBuffer的串行化二進制數據格式定義。你如果僅僅是在應用中使用ProtocolBuffer，並不需要知道這些，但是這些會對你定義高效的格式有所幫助。

4.1 一個簡單的消息

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4.2 基於128的Varints

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4.3 消息結構

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4.4 更多的值類型

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4.5 內嵌消息

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4.6 可選的和重複的元素

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4.7 字段順序

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5 ProtocolBuffer基礎：C++

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6 ProtocolBuffer基礎：Java

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7 ProtocolBuffer基礎：Python

本指南給Python程序員一個快速使用的ProtocolBuffer的指導。通過一些簡單的例子來在應用中使用ProtocolBuffer，它向你展示瞭如何：

定義 .proto 消息格式文件

使用ProtocolBuffer編譯器

使用Python的ProtocolBuffer編程接口來讀寫消息

這並不是一個在Python中使用ProtocolBuffer的完整指導。更多細節請參考手冊信息，查看語言指導( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/proto.html )，Python API( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/python/index.html )，和編碼手冊( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/encoding.html )。

7.1 爲什麼使用ProtocolBuffer?

下面的例子”地址本”應用用於讀寫人的聯繫信息。每個人有name、ID、email，和聯繫人電話號碼。

如何串行化和讀取結構化數據呢？有如下幾種問題：

使用Python的pickle，這是語言內置的缺省方法，不過沒法演化，也無法讓其他語言支持。

你可以發明一種數據編碼方法，例如4個整數”12:3-23:67″，這是簡單而靈活的方法，不過你需要自己寫解析器代碼，且只適用於簡單的數據。

串行化數據到XML。這種方法因爲可讀性和多種語言的兼容函數庫而顯得比較吸引人，不過這也不是最好的方法，因爲XML浪費空間是臭名昭著的，編碼解碼也很浪費時間。而XML DOM樹也是很複雜的。

ProtocolBuffer提供了靈活、高效、自動化的方法來解決這些問題。通過ProtocolBuffer，只需要寫一個 .proto 數據結構描述文件，就可以編譯到幾種語言的自動編碼解碼類。生成的類提供了setter和getter方法來控制讀寫細節。最重要的是 ProtocolBuffer支持後期擴展協議，而又確保舊格式可以兼容。

7.2 哪裏可以找到例子代碼

源碼發行包中已經包含了，在”example”文件夾。

7.3 定義你的協議格式

想要創建你的地址本應用，需要開始於一個 .proto 文件。定義一個 .proto 文件很簡單：添加一個消息到數據結構，然後指定一個和一個類型到每一個字段，如下是本次例子使用的addressbook.proto

package tutorial;

message Person {
    required string name=1;
    required int32 id=2;
    optional string email=3;

    enum PhoneType {
        MOBILE=0;
        HOME=1;
        WORK=2;
    }

    message PhoneNumber {
        required string number=1;
        optional PhoneType type=2 [default=HOME];
    }

    repeated PhoneNumber phone=4;
}

message AddressBook {
    repeated Person person=1;
}

有如你所見的，語法類似於C++或Java。讓我們分塊理解他們。

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7.4 編譯你的ProtocolBuffer

現在已經擁有了 .proto 文件，下一步就是編譯生成相關的訪問類。運行編譯器 protoc 編譯你的 .proto 文件。

如果還沒安裝編譯器則下載並按照README的安裝。
運行編譯器，指定源目錄和目標目錄，定位你的 .proto 文件到源目錄，然後執行:
protoc -I=$SRC_DIR --python_out=$DST_DIR addressbook.proto

因爲需要使用Python類，所以 –python_out 選項指定了特定的輸出語言。

這個步驟會生成 addressbook_pb2.py 到目標目錄。

7.5 ProtocolBuffer API

不像生成的C++和Java代碼，Python生成的類並不會直接爲你生成存取數據的代碼。而是(有如你在 addressbook_pb2.py 中見到的)生成消息描述、枚舉、和字段，還有一些神祕的空類，每個對應一個消息類型:

class Person(message.Message):
    __metaclass__=reflection.GeneratedProtocolMessageType

    class PhoneNumber(message.Message):
        __metaclass__=reflection.GeneratedProtocolMessageType
        DESCRIPTION=_PERSON_PHONENUMBER

    DESCRIPTOR=_PERSON

class AddressBook(message.Message):
    __metaclass__=reflection.GeneratedProtocolMessageType
    DESCRIPTOR=_ADDRESSBOOK

這裏每個類最重要的一行是 __metaclass__=reflection.GeneratedProtocolMessageType 。通過Python的元類機制工作，你可以把他們看做是生成類的模板。在載入時， GeneratedProtocolMessageType 元類使用特定的描述符創建Python方法。隨後你就可以使用完整的功能了。

最後就是你可以使用 Person 類來操作相關字段了。例如你可以寫:

import addressbook_pb2
person=addressbook_pb2.Person()
person.id=1234
person.name="John Doe"
person.email="[email protected]"
phone=person.phone.add()
phone.number="555-4321"
phone.type=addressbook_pb2.Person.HOME

需要注意的是這些賦值屬性並不是簡單的增加新字段到Python對象，如果你嘗試給一個 .proto 文件中沒有定義的字段賦值，就會拋出 AttributeError 異常，如果賦值類型錯誤會拋出 TypeError 。在給一個字段賦值之前讀取會返回缺省值:

person.no_such_field=1  #raise AttributeError
person.id="1234"        #raise TypeError

更多相關信息參考( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/python-generated.html )。

7.5.1 枚舉

枚舉在元類中定義爲一些符號常量對應的數字。例如常量 addressbook_pb2.Person.WORK 擁有值2。

7.5.2 標準消息方法

每個消息類包含一些其他方法允許你檢查和控制整個消息，包括：

IsInitialized() ：檢查是否所有必須(required)字段都已經被賦值了。

__str__() ：返回人類可讀的消息表示，便於調試。

CopyFrom(other_msg) ：使用另外一個消息的值來覆蓋本消息。

Clear() ：清除所有元素的值，回到初識狀態。

這些方法是通過接口 Message 實現的，更多消息參考( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/python/google.protobuf.message.Message-class.html )。

7.5.3 解析與串行化

最後，每個ProtocolBuffer類有些方法用於讀寫消息的二進制數據( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/encoding.html )。包括：

SerializeToString() ：串行化，並返回字符串。注意是二進制格式而非文本。

ParseFromString(data) ：解析數據。

他們是成對使用的，提供二進制數據的串行化和解析。另外參考消息API參考( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/python/google.protobuf.message.Message-class.html )瞭解更多信息。

Note

ProtocolBuffer與面向對象設計

ProtocolBuffer類只是用於存取數據的，類似於C++中的結構體，他們並沒有在面向對象方面做很好的設計。如果你想要給這些類添加更多的行爲，最好的方法是包裝(wrap)。包裝同樣適合於複用別人寫好的 .proto 文件。這種情況下，你可以把ProtocolBuffer生成類包裝的很適合於你的應用，並隱藏一些數據和方法，暴露有用的函數等等。你不可以通過繼承來給自動生成的類添加行爲。這會破壞他們的內部工作機制。

7.6 寫消息

現在開始嘗試使用ProtocolBuffer的類。第一件事是讓地址本應用可以記錄聯繫人的細節信息。想要做這些需要先創建聯繫人實例，然後寫入到輸出流。

這裏的程序從文件讀取地址本，添加新的聯繫人信息，然後寫回新的地址本到文件。

#! /usr/bin/python
import addressbook_pb2
import sys

#這個函數使用用戶輸入填充聯繫人信息
def PromptForAddress(person):
    person.id=int(raw_input("Enter person ID number: "))
    person.name=raw_input("Enter name: ")
    email=raw_input("Enter email address (blank for none): ")
    if email!="":
        person.email=email
    while True:
        number=raw_input("Enter a phone number (or leave blank to finish): ")
        if number=="":
            break
        phone_number=person.phone.add()
        phone_number.number=number
        type=raw_input("Is this a mobile, home, or work phone? ")
        if type=="mobile":
            phone_number.type=addressbook_pb2.Person.MOBILE
        elif type=="home":
            phone_number.type=addressbook_pb2.Person.HOME
        elif type=="work":
            phone_number.type=addressbook_pb2.Person.WORK
        else:
            print "Unknown phone type; leaving as default value."

#主函數，從文件讀取地址本，添加新的聯繫人，然後寫回到文件
if len(sys.argv)!=2:
    print "Usage:",sys.argv[0],"ADDRESS_BOOK_FILE"
    sys.exit(-1)

address_book=addressbook_pb2.AddressBook()

#讀取已經存在的地址本
try:
    f=open(sys.argv[1],"fb")
    address_book.ParseFromString(f.read())
    f.close()
except OSError:
    print sys.argv[1]+": Count open file. Creating a new one."

#添加地址
PromptFromAddress(address_book.person.add())

#寫入到文件
f=open(sys.argv[1],"wb")
f.write(address_book.SerializeToString())
f.close()

7.7 讀消息

當然，一個無法讀取的地址本是沒什麼用處的，這個例子讀取剛纔創建的文件並打印所有信息:

#! /usr/bin/python

import addressbook_pb2
import sys

#遍歷地址本中所有的人並打印出來
def ListPeople(address_book):
    for person in address_book.person:
        print "Person ID:",person.id
        print "  Name:",person.name
        if person.HasField("email"):
            print "  E-mail:",person.email
        for phone_number in person.phone:
            if phone_number.type==addressbook_pb2.Person.MOBILE:
                print "  Mobile phone #:",
            elif phone_number.type==addressbook_pb2.Person.HOME:
                print "  Home phone #:",
            elif phone_number.type==addressbook_pb2.Person.WORK:
                print "  Work phone #:",
            print phone_number.number

#主函數，從文件讀取地址本
if len(sys.argv)!=2:
    print "Usage:",sys.argv[0],"ADDRESS_BOOK_FILE"
    sys.exit(-1)

address_book=addressbook_pb2.AddressBook()

#讀取整個地址本文件
f=open(sys.argv[1],"rb")
address_book.ParseFromString(f.read())
f.close()

ListPeople(address_book)

7.8 擴展ProtocolBuffer

在你發不了代碼以後，可能會想要改進ProtocolBuffer的定義。如果你想新的數據結構向後兼容，而你的舊數據可以向前兼容，那麼你就找對了東西了，不過有些規則需要遵守。在新版本的ProtocolBuffer中：

必須不可以改變已經存在的標籤的數字。

必須不可以增加或刪除必須(required)字段。

可以刪除可選(optional)或重複(repeated)字段。

可以添加新的可選或重複字段，但是必須使用新的標籤數字，必須是之前的字段所沒有用過的。

這些規則也有例外( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/proto.html#updating )，不過很少使用。

如果你遵從這些規則，舊代碼會很容易的讀取新的消息，並簡單的忽略新的字段。而對舊的被刪除的可選字段也會簡單的使用他們的缺省值，被刪除的重複字段會自動爲空。新的代碼也會透明的讀取舊的消息。然而，需要注意的是新的可選消息不會在舊的消息中顯示，所以你需要使用 has_ 嚴格的檢查他們是否存在，或者在 .proto 文件中提供一個缺省值。如果沒有缺省值，就會有一個類型相關的默認缺省值：對於字符串就是空字符串；對於布爾型則是false；對於數字類型默認爲0。同時要注意的是如果你添加了新的重複字段，你的新代碼不會告訴你這個字段爲空(新代碼)也不會，也不會(舊代碼)包含 has_ 標誌。

7.9 高級使用

ProtocolBuffer不僅僅提供了數據結構的存取和串行化。查看Python API參考( http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/reference/python/index.html )瞭解更多功能。

一個核心功能是通過消息類的映射(reflection)提供的。你可以通過它遍歷消息的所有字段，和管理他們的值。關於映射的一個很有用的地方是轉換到其他編碼，如XML或JSON。一個使用映射的更高級的功能是尋找同類型兩個消息的差異，或者開發出排序、正則表達式等功能。使用你的創造力，還可以用ProtocolBuffer實現比你以前想象的更多的問題。

映射是通過消息接口提供的。

8 參考概覽

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9 C++代碼生成

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10 C++ API

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11 Java代碼生成

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12 Java API

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13 Python代碼生成

本頁提供了Python生成類的相關細節。你可以在閱讀本文檔之前查看語言指導。

Python的ProtocolBuffer實現與C++和Java的略有不同，編譯器只輸出構建代碼的描述符來生成類，而由Python的元類來執行工作。本文檔描述了元類開始生效以後的東西。

13.1 編譯器的使用

ProtocolBuffer通過編譯器的 –python_out= 選項來生成Python的相關類。這個參數實際上是指定輸出的Python類放在哪個目錄下。編譯器會爲每個 .proto 文件生成一個對應的 .py 文件。輸出文件名與輸入文件名相關，不過有兩處修改：

擴展名 .proto 改爲 .py 。

路徑名的修改。

如果你按照如下調用編譯器:

protoc --proto_path=src --python_out=build/gen src/foo.proto src/bar/baz.proto

編譯器會自動讀取兩個 .proto 文件然後產生兩個輸出文件。在需要時編譯器會自動創建目錄，不過 –python_out 指定的目錄不會自動創建。

需要注意的是，如果 .proto 文件名或路徑包含有無法在Python中使用的模塊名(如連字符)，就會被自動轉換爲下劃線。所以文件 foo-bar.proto 會變成 foo_bar_pb2.py 。

Note

在每個文件後綴的 _pb2.py中的2代表ProtocolBuffer版本2。版本1僅在Google內部使用，但是你仍然可以在以前發佈的一些代碼中找到它。自動版本2開始，ProtocolBuffer開始使用完全不同的接口了，從此Python也沒有編譯時類型檢查了，我們加上這個版本號來標誌Python文件名。

13.2 包

Python代碼生成根本不在乎包的名字。因爲Python使用目錄名來做包名。

13.3 消息

先看看一個簡單的消息聲明:

message Foo {}

ProtocolBuffer編譯器會生成類Foo，它是 google.protobuf.Message 的子類。這個實體類，不含有虛擬方法。不像C++和Java，Python生成類對優化選項不感冒；實際上Python的生成代碼已經爲代碼大小做了優化。

你不能繼承Foo的子類。生成類被設計不可以被繼承，否則會被打破一些設計。另外，繼承本類也是不好的設計。

Python的消息類沒有特定的公共成員，而是定義接口，極其嵌套的字段、消息和枚舉類型。

一個消息可以在另外一個消息中聲明，例如 message Foo { message Bar {}} 。在這種情況下，Bar類定義爲Foo的一個靜態成員，所以你可以通過 Foo.Bar 來引用。

13.4 字段

對於消息類型中的每一個字段，都有對應的同名成員。

13.4.1 簡單字段

如果你有一個簡單字段(包括可選的和重複的)，也就是非消息字段，你可以通過簡單字段的方式來管理，例如foo字段的類型是int32，你可以:

message.foo=123
print message.foo

注意設置foo的值，如果類型錯誤會拋出TypeError。

如果foo在賦值之前就讀取，就會使用缺省值。想要檢查是否已經賦值，可以用 HasField() ，而清除該字段的值用 ClearField() 。例如:

assert not message.HasField("foo")
message.foo=123
assert message.HasField("foo")
message.ClearField("foo")
assert not message.HasField("foo")

13.4.2 簡單消息字段

消息類型工作方式略有不同。你無法爲一個嵌入消息字段賦值。而是直接操作這個消息的成員。因爲實例化上層消息時，其包含的子消息同時也實例化了，例如定義:

message Foo {
    optional Bar bar=1;
}

message bar {
    optional int32 i=1;
}

你不可以這麼做，因爲不能做消息類型字段的賦值:

foo=Foo()
foo.bar=Bar()   #WRONG!

而是可以直接對消息類型字段的成員賦值:

foo=Foo()
assert not foo.HasField("bar")
foo.bar.i=1
assert foo.HasField("bar")

注意簡單的讀取消息類型字段的未賦值成員只不過是打印其缺省值:

foo=Foo()
assert not foo.HasField("bar")
print foo.bar.i #打印i的缺省值
assert not foo.HasField("bar")

13.4.3 重複字段

重複字段表現的像是Python的序列類型。如果是嵌入的消息，你無法爲字段直接賦值，但是你可以管理。例如給定的定義:

message Foo {
    repeated int32 nums=1;
}

你就可以這麼做:

foo=Foo()
foo.nums.append(15)
foo.nums.append(32)
assert len(foo.nums)==2
assert foo.nums[0]==15
assert foo.nums[1]==32
for i in foo.nums:
    print i
foo.nums[1]=56
assert foo.nums[1]==56

作爲一種簡單字段，清除該字段必須使用 ClearField() 。

13.4.4 重複消息字段

重複消息字段工作方式與重複字段很像，除了 add() 方法用於返回新的對象以外。例如如下定義:

message Foo {
    repeated Bar bar=1;
}

message Bar {
    optional int32 i=1;
}

你可以這麼做:

foo=Foo()
bar=foo.bars.add()
bar.i=15
bar=foo.bars.add()
bar.i=32
assert len(foo.bars)==2
assert foo.bars[0].i==15
assert foo.bars[1].i==32
for bar in foo.bars:
    print bar.i
foo.bars[1].i=56
assert foo.bars[1].i==56

13.4.5 枚舉類型

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13.4.6 擴展

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13.5 服務

13.5.1 接口

一個簡單的接口定義:

service Foo {
    rpc Bar(FooRequest) returns(FooResponse);
}

ProtocolBuffer的編譯器會生成類 Foo 來展示這個服務。 Foo 將會擁有每個服務定義的方法。在這種情況下 Bar 方法的定義是:

def Bar(self,rpc_controller,request,done)

參數等效於 Service.CallMethod() ，除了隱含的 method_descriptor 參數。

這些生成的方法被定義爲可以被子類重載。缺省實現只是簡單的調用 controller.SetFailed() 而拋出錯誤信息告之尚未實現。然後調用done回調。在實現你自己的服務時，你必須繼承生成類，然後重載各個接口方法。

Foo繼承了 Service 接口。ProtocolBuffer編譯器會自動聲響相關的實現方法：

GetDescriptor ：返回服務的 ServiceDescriptor 。

CallMethod ：檢測需要調用哪個方法，並且直接調用。

GetRequestClass 和 GetResponseClass ：返回指定方法的請求和響應類。

13.5.2 存根(Stub)

ProtocolBuffer編譯器也會爲每個服務接口提供一個存根實現，用於客戶端發送請求到服務器。對於Foo服務，存根實現是 Foo_Stub 。

Foo_Stub 是Foo的子類，他的構造器是一個 RpcChannel 。存根會實現調用每個服務方法的 CallMethod() 。

ProtocolBuffer哭並不包含RPC實現。然而，它包含了你構造服務類的所有工具，不過選擇RPC實現則隨你喜歡。你只需要提供 RpcChannel 和 RpcController 的實現即可。

14 Python API

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15 其他語言

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私信關注

GOOGLE PROTOBUF開發者指南

1 概覽

1.1 什麼是protocol buffer

1.2 他們如何工作

1.3 爲什麼不用XML?

1.4 聽起來像是爲我的解決方案，如何開始?

1.5 一點歷史

2 語言指導

2.1 定義一個消息類型

2.2 值類型

2.3 可選字段與缺省值

2.4 枚舉

2.5 使用其他消息類型

2.6 嵌套類型

2.7 更新一個數據類型

2.8 擴展

2.9 包

2.10 定義服務

2.11 選項

2.12 生成你的類

3 代碼風格指導

3.1 消息與字段名

3.2 枚舉

3.3 服務

4 編碼

4.1 一個簡單的消息

4.2 基於128的Varints

4.3 消息結構

4.4 更多的值類型

4.5 內嵌消息

4.6 可選的和重複的元素

4.7 字段順序

5 ProtocolBuffer基礎：C++

6 ProtocolBuffer基礎：Java

7 ProtocolBuffer基礎：Python

7.1 爲什麼使用ProtocolBuffer?

7.2 哪裏可以找到例子代碼

7.3 定義你的協議格式

7.4 編譯你的ProtocolBuffer

7.5 ProtocolBuffer API

7.5.1 枚舉

7.5.2 標準消息方法

7.5.3 解析與串行化

7.6 寫消息

7.7 讀消息

7.8 擴展ProtocolBuffer

7.9 高級使用

8 參考概覽

9 C++代碼生成

10 C++ API

11 Java代碼生成

12 Java API

13 Python代碼生成

13.1 編譯器的使用

13.2 包

13.3 消息

13.4 字段

13.4.1 簡單字段

13.4.2 簡單消息字段

13.4.3 重複字段

13.4.4 重複消息字段

13.4.5 枚舉類型

13.4.6 擴展

13.5 服務

13.5.1 接口

13.5.2 存根(Stub)

14 Python API

15 其他語言