【保姆级】Protobuf详解及入门指南

Protobuf

什么是Protobuf

Protobuf（Protocol Buffers）协议😉 Protobuf 是一种由 Google 开发的二进制序列化格式和相关的技术，它用于高效地序列化和反序列化结构化数据，通常用于网络通信、数据存储等场景

为什么要使用Protobuf

其实 Protobuf 在许多领域都得到了广泛应用，特别是在分布式系统、RPC（Remote Procedure Call）框架和数据存储中，它提供了一种高效、简洁和可扩展的方式来序列化和交换数据，Protobuf 的主要优点包括：

高效性：Protobuf 序列化后的二进制数据通常比其他序列化格式（比如超级常用的JSON）更小，并且序列化和反序列化的速度更快，这对于性能敏感的应用非常有益。
简洁性：Protobuf 使用一种定义消息格式的语法，它允许定义字段类型、顺序和规则（消息结构更加清晰和简洁）
版本兼容性：Protobuf 支持向前和向后兼容的版本控制，使得在消息格式发生变化时可以更容易地处理不同版本的通信。
语言无关性：Protobuf 定义的消息格式可以在多种编程语言中使用，这有助于跨语言的通信和数据交换（截至本文发布目前官方支持的有C++/C#/Dart/Go/Java/Kotlin/python）
自动生成代码：Protobuf 通常与相应的工具一起使用，可以自动生成代码，包括序列化/反序列化代码和相关的类（减少了手动编写代码的工作量，提高效率，后面的🌰里有保姆级操作指南）

Protobuf实战

环境配置

首先我们需要在 pom.xml 文件中添加如下依赖：

xml 复制代码

<dependency>
    <groupId>com.google.protobuf</groupId>
    <artifactId>protobuf-java</artifactId>
    <version>3.20.3</version>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>com.google.protobuf</groupId>
    <artifactId>protobuf-java-util</artifactId>
    <version>3.20.3</version>
</dependency>

接着如果你希望.proto文件可以被idea识别的话，就需要安装 Protobuf 插件（非必要）

创建文件

然后我们创建一个.proto文件，如下图（完整代码在文末附录）

其中 syntax = "proto3" 表示协议版本，option java_package = "com.aqin.protobuf" 表示生成的类所处的层级，option java_multiple_files = true 表示需要將生成的类拆分为多个（false 的话就是不需要），MyRequest 和 Header 是消息结构。

进入到文件📃AQin.proto所在目录下，执行如下代码：

css 复制代码

protoc -I=./ --java_out=./ ./AQin.proto

参数说明：

-I 用于指定 .proto 文件所在的路径（也可以用-proto_path代替）
--java_out 用于指定生成的 java 文件的路径
./AQin.proto 就是需要编译的.proto文件

有一点需要注意的是这三个路径要使用相对路径就都使用相对路径，要使用绝对路径就都使用绝对路径（不要混着用），执行完成后，就会在指定的位置生成指定的文件，如下图

然后我们就可以通过生成的Java类来对接收到的信息进行解析，或者封装数据进对象进行发送

解析/封装数据

常用API

newBuilder()：用于创建Java类（通过.proto文件生成的）并返回该对象
- setXXX()：设置属性值
- getXXX()：获取属性值
byte[] toByteArray()：用于序列化信息并返回一个字节数组
writeTo(OutputStream output): 序列化信息并写入一个输出流
parseFrom(byte[] data)：解析传入的字节数组（一般用于接收数据）
parseFrom(InputStream input)：解析传入的输入流（一般用于接收数据）

那我们上面的AQin.proto举个🌰

java 复制代码

MyInfo myInfo = MyInfo.newBuilder().setName("Zhangsan");
Body body = Body.newBuilder().setMyInfo(myInfo).build();
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(body.toByteArray().length);
body.writeTo(CodedOutputStream.newInstance(byteBuffer));
//然后就可以发送了～～

附录

AQin.proto 完整代码

ini 复制代码

//协议版本
syntax = "proto3";
//生成的类所处的层级
option java_package = "com.aqin.protobuf";

//是否需要將生成的类拆分为多个
option java_multiple_files = true;

// request
message MyRequest{
  Header header = 1;
  Body body = 2;
}

//Header
message Header {
  uint32  RequestId = 1;
  int64   Timestamp = 2;
}

//Body
message Body {
  MyInfo Info = 1;  //消息
  ServiceResult serviceResult = 2;  //结果反馈
}

message MyInfo{
  string  name = 1;
  string  age = 2;
}

message ServiceResult{
  uint32 ErrorCode = 1;
  string ErrorMsg = 2;
}