protobuf－介紹篇

What are protocol buffers?

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protobuf 是 protocol buffers的簡稱，它是結構體數據序列化的協議方法，簡單、靈活、高效、自動，更重要的是它垮平臺、支持多種語言（目前支持java、c＋＋、python）。類似 XML，但是比 xml 更小、更快速、更簡單。你可以一次定義特定的數據結構，然後編譯生產特定的語言代碼對象（例如java），然後在這種語言下你很方便的實現對這個數據結構進行讀和寫，並且在數據流中傳輸，然後實現跨語言快平臺的讀寫操作。

How do they work？

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1 按照 protobuf 的語法定義你的數據結構，保存爲 .proto 文件。

例如：

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;
}

數據結構很簡單，關於 protobuf 定義語法細節請參考：https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/proto

一旦你定義好了你的 protobuf messages （數據結構），你可以使用 protobuf 的編譯器將 .proto 文件編譯生產製定語言的類文件，這個文件的成員變量和類型和 .proto 文件裏面定義的對應。例如，如果你選擇的是 c++ 語言，運行編譯器編譯上面的 .proto 文件，會生成一個叫做 Person 的類。然後你可以使用這個類進行序列化／反序列化的操作。例如：

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);

上面是將一個對象序列化寫到一個輸出管道中。然後再另一端你可以這樣讀回數據：

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

圖解：

爲啥不用 XML 就行了

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關於數據結構的序列化，protobuf 有很多優點。

• 結構更簡單
• 佔用空間比 XML 小3～10倍
• 速度比 XML 快10～20倍
• 比 XML更少參數歧義
• 生產語言原生數據對象更簡單

例如：現在定義一個 Person 對象，包含 name 和 email 兩個字段。用 XML 定義爲：

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

使用 protobuf 定義爲：

# Textual representation of a protocol buffer.
# This is *not* the binary format used on the wire.
person {
  name: "John Doe"
  email: "[email protected]"
}

當上面的結構編碼成 protobuf 的二進制格式（上面的文本格式只是爲了便於人理解和調試，最終回編譯成機器能理解的二進制格式）之後，上面的數據大約九佔 28個字節的長度，解析速度達到100～200納秒；而上面的 XML 格式至少佔用69個字節以上，而且解析速度爲5000～10000納秒。

再看看這解析上面的便利性。protobuf 使用很簡單，語言對象的使用，例如：

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

而 XML 的解析：

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

雖然 proto buf 有這麼多優點，但也不是任何場合下它都比 XML 好。例如在基於文本文檔模型的應用中它就不是太好用。在一個消息定義模型的應用中 protobuf 的使用意義更大。

文章參考：https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/overview

－》下篇文章介紹 protobuf 編譯器的安裝。