Protobuf 完整解析 - 公司最常用的数据交互协议

Google Protocol Buffer(简称 Protobuf)是一种轻便高效的结构化数据存储格式，平台无关、语言无关、可扩展，可用于通讯协议和数据存储等领域。

数据交互xml、json、protobuf格式比较

1、json: 一般的web项目中，最流行的主要还是json。因为浏览器对于json数据支持非常好，有很多内建的函数支持。

2、xml: 在webservice中应用最为广泛，但是相比于json，它的数据更加冗余，因为需要成对的闭合标签。json使用了键值对的方式，不仅压缩了一定的数据空间，同时也具有可读性。

3、protobuf : 是后起之秀，是谷歌开源的一种数据格式，适合高性能，对响应速度有要求的数据传输场景。因为profobuf是二进制数据格式，需要编码和解码。数据本身不具有可读性。因此只能反序列化之后得到真正可读的数据。相对于其它protobuf更具有优势

1：序列化后体积相比Json和XML很小，适合网络传输

2：支持跨平台多语言

3：消息格式升级和兼容性还不错

4：序列化反序列化速度很快，快于Json的处理速速

protoBuf的优点

Protobuf 有如 XML，不过它更小、更快、也更简单。你可以定义自己的数据结构，然后使用代码生成器生成的代码来读写这个数据结构。你甚至可以在无需重新部署程序的情况下更新数据结构。只需使用 Protobuf 对数据结构进行一次描述，即可利用各种不同语言或从各种不同数据流中对你的结构化数据轻松读写。它有一个非常棒的特性，即“向后”兼容性好，人们不必破坏已部署的、依靠“老”数据格式的程序就可以对数据结构进行升级。

Protobuf 语义更清晰，无需类似 XML 解析器的东西（因为 Protobuf 编译器会将 .proto 文件编译生成对应的数据访问类以对 Protobuf 数据进行序列化、反序列化操作）。使用 Protobuf 无需学习复杂的文档对象模型，

Protobuf 的编程模式比较友好，简单易学，同时它拥有良好的文档和示例，对于喜欢简单事物的人们而言，Protobuf 比其他的技术更加有吸引力。

ProtoBuf 的不足

Protobuf 与 XML 相比也有不足之处。它功能简单，无法用来表示复杂的概念。XML 已经成为多种行业标准的编写工具，Protobuf 只是 Google 公司内部使用的工具，在通用性上还差很多。 由于文本并不适合用来描述数据结构，所以 Protobuf 也不适合用来对基于文本的标记文档（如 HTML）建模。另外，由于 XML 具有某种程度上的自解释性，它可以被人直接读取编辑，在这一点上Protobuf 不行，它以二进制的方式存储，除非你有 .proto 定义，否则你没法直接读出 Protobuf 的任何内容

Protobuf安装

安装protoBuf

#下载 protoBuf：
$ git clone https://github.com/protocolbuffers/protobuf.git

#安装依赖库
$ sudo apt-get install autoconf automake libtool curl make g++ unzip libffidev
-y

#安装
$ cd protobuf/
$ ./autogen.sh
$ ./configure
$ make
$ sudo make install
$ sudo ldconfig # 刷新共享库

#成功后需要使用命令测试
$ protoc –h

获取 proto包

#Go语言的proto API接口
$ go get -v -u github.com/golang/protobuf/proto

安装protoc-gen-go插件

#安装
$ go get -v -u github.com/golang/protobuf/protoc-gen-go
#编译
$ cd $GOPATH/src/github.com/golang/protobuf/protoc-gen-go/
$ go build
#将生成的 protoc-gen-go可执行文件，放在/bin目录下
$ sudo cp protoc-gen-go /bin/

protobuf的语法

定义一个消息类型

syntax = "proto3";

message PandaRequest {
    string name = ;
    int32 shengao = ;
    repeated int32 tizhong = ;
}

PandaRequest消息格式有3个字段，在消息中承载的数据分别对应于每一个字段。其中每个字段都有一个名字和一种类型。

文件的第一行指定了你正在使用proto3语法：如果你没有指定这个，编译器会使用proto2。这个指定语法行必须是文件的非空非注释的第一个行。

在上面的例子中，所有字段都是标量类型：两个整型（shengao和tizhong），一个string类型（name）。

Repeated 关键字表示重复的那么在go语言中用切片进行代表正如上述文件格式，在消息定义中，每个字段都有唯一的一个标识符。

添加更多消息类型

在一个.proto文件中可以定义多个消息类型。在定义多个相关的消息的时候，这一点特别有用——例如，如果想定义与SearchResponse消息类型对应的回复消息格式的话，你可以将它添加到相同的.proto文件中

syntax = "proto3";

message PandaRequest {
    string name = ;
    int32 shengao = ;
    int32 tizhong = ;
}
message PandaResponse {
    ...
}

添加注释

向.proto文件添加注释，可以使用C/C++/java/Go风格的双斜杠（//） 语法格式，如：

syntax = "proto3";

message PandaRequest {
    string name = ; //姓名
    int32 shengao = ; //身高
    int32 tizhong = ; //体重
}
message PandaResponse {
    ...
}

 从.proto文件生成了什么？

当用protocol buffer编译器来运行.proto文件时，编译器将生成所选择语言的代码，这些代码可以操作在.proto文件中定义的消息类型，包括获取、设置字段值，将消息序列化到一个输出流中，以及从一个输入流中解析消息。

对C++来说，编译器会为每个.proto文件生成一个.h文件和一个.cc文件，.proto文件中的每一个消息有一个对应的类。

对Python来说，有点不太一样——Python编译器为.proto文件中的每个消息类型生成一个含有静态描述符的模块，，该模块与一个元类（metaclass）在运行时（runtime）被用来创建所需的Python数据访问类。

对go来说，编译器会为每个消息类型生成了一个.pd.go文件。

标准数据类型

一个标量消息字段可以含有一个如下的类型——该表格展示了定义于.proto文件中的类型，以及与之对应的、在自动生成的访问类中定义的类型：

默认值

当一个消息被解析的时候，如果被编码的信息不包含一个特定的元素，被解析的对象锁对应的域被设置位一个默认值，对于不同类型指定如下：

对于strings，默认是一个空string

对于bytes，默认是一个空的bytes

对于bools，默认是false

对于数值类型，默认是0

使用其他消息类型

你可以将其他消息类型用作字段类型。例如，假设在每一个PersonInfo消息中包含Person消息，此时可以在相同的.proto文件中定义一个Result消息类型，然后在PersonInfo消息中指定一个Person类型的字段

message PersonInfo {
    repeated Person info = ;
}
message Person {
    string name = ;
    int32 shengao = ;
    repeated int32 tizhong = ;
}

使用proto2消息类型

在你的proto3消息中导入proto2的消息类型也是可以的，反之亦然，然后proto2枚举不可以直接在proto3的标识符中使用（如果仅仅在proto2消息中使用是可以的）。

嵌套类型

你可以在其他消息类型中定义、使用消息类型，在下面的例子中，Person消息就定义在PersonInfo消息内，如：

message PersonInfo {
    message Person {
        string name = ;
        int32 shengao = ;
        repeated int32 tizhong = ;
    }
    repeated Person info = ;
}    

如果你想在它的父消息类型的外部重用这个消息类型，你需要以PersonInfo.Person的形式使用它，如：

message PersonMessage {
    PersonInfo.Person info = ;
}

当然，你也可以将消息嵌套任意多层，如：

message Grandpa {     // Level 0
    message Father {     // Level 1
        message son {     // Level 2
        string name = ;
        int32 age = ;
    }
}
    message Uncle {     // Level 1
        message Son {     // Level 2
        string name = ;
        int32 age = ;
    }
}

定义服务(Service)

如果想要将消息类型用在RPC(远程方法调用)系统中，可以在.proto文件中定义一个RPC服务接口，protocol buffer 编译器将会根据所选择的不同语言生成服务接口代码及存根。如，想要定义一个RPC服务并具有一个方法，该方法能够接收 SearchRequest并返回一个SearchResponse，此时可以在.proto文件中进行如下定义：

service SearchService {
    //rpc 服务的函数名 （传入参数）返回（返回参数）
    rpc Search (SearchRequest) returns (SearchResponse);
}

Demo：

syntax = "proto2";

package proto.client_type;

import "proto_basic.proto";

option java_package = "com.xxxx.common.proto";
option java_outer_classname = "ClientTypeProto";

message ClientTypeInfo {
    optional        uint32 client_type_id    = ;           // 类型ID
    optional        string client_type_code  = ;           // 类型标识
    optional        string client_type_name  = ;           // 类型名称
    optional        string create_time       = ;           // 创建时间
    optional        string update_time       = ;           // 更新时间

}

//获取终端类型列表参数
message QueryClientTypeListRequest {
       optional        proto.basic.RequestBasic basic       = ;
       optional        string          client_type_code     = ;                     // 类型标识
       optional        string          client_type_name     = ;                     // 类型名称
       optional        uint32          index                = ;                     // 页码
       optional        uint32          size                 = ;                     // 单页长度
}

//返回终端类型列表参数
message QueryClientTypeListResponse {
    optional        proto.basic.ResponseBasic basic = ;
    optional        uint32          current_page = ;                           // 当前页码
    optional        uint64          total_page = ;                             // 总页码
    optional        uint64          total_count = ;                            // 总个数
    repeated        ClientTypeInfo  client_type_list = ;                     //活动信息
}

生成proto

protoc --java_out=../java proto_upush_wx_account.proto