物联网 Protobuf入门+梳理
它被设计为独立于编程语言，也独立于操作系统。这就意味着你可以用一种语言（比如 Java）定义一个数据结构和编码消息，然后用完全另一种语言（比如 Python 或 Go）来读取和解析它，而不会有任何障碍
支持跨语言清单
Protobuf 通过 protoc 编译器工具，可以直接为以下主流语言生成代码
编程语言: C++, C#, Dart, Go, Java, Kotlin
脚本 / 动态语言: Objective-C, PHP, Python, Ruby, Rust源码(以java为例定义规范.proto)
源码https://gitee.com/kcnf-webrtc/iot-sample/tree/master/protobuf/protobuf-api-01
如何跨语言
定义：你用一个中立的定义文件（.proto）来描述你想要的数据结构，比如定义个"用户"信息，它包含姓名和年龄。
生成与解码：然后使用 protoc 编译器处理这个 .proto 文件，为你需要的任意一门目标语言生成相应的数据操作类，供你的程序直接使用关于约定(.proto文件如何管理)
将 .proto 文件放在独立目录（如 proto/），并用 Git 统一管理
使用 Buf 等工具：更专业的 Protobuf 管理工具，可以 lint、格式化、自动生成多语言代码
- 这里.proto文件主要位置在java项目中
跨语言实战
首先java语言定义模型文件
就是将传统的model.java文件，改变为proto文件
java中直接使用
package com.jysemel.iot;
import com.jysemel.protobuf.model.UserProto;
public class Sample {
public static void main(String[] args) {
// 1. 构建User对象
UserProto.User user = UserProto.User.newBuilder()
.setId(123)
.setName("Alice")
.setEmail("alice@example.com")
.setAge(25)
.build();
System.out.println("User: " + user.getName());
}
}java 接收protobuf服务端
服务端源码
java-protobuf 源码https://gitee.com/kcnf-webrtc/iot-sample/tree/master/protobuf/protobuf-sample-01
package com.jysemel.iot.config;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.http.converter.HttpMessageConverter;
import org.springframework.http.converter.protobuf.ProtobufHttpMessageConverter;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;
import java.util.List;
@Configuration
public class ProtobufConfig implements WebMvcConfigurer {
@Override
public void extendMessageConverters(List<HttpMessageConverter<?>> converters) {
// 添加 Protobuf 消息转换器，放在第一位以优先处理
converters.add(0, new SelfProtobufHttpMessageConverter());
}
/**
* 自定义 Protobuf HttpMessageConverter
*/
public static class SelfProtobufHttpMessageConverter extends ProtobufHttpMessageConverter {
public SelfProtobufHttpMessageConverter() {
super();
// 设置支持的媒体类型
setSupportedMediaTypes(List.of(
MediaType.parseMediaType("application/x-protobuf"),
MediaType.parseMediaType("application/octet-stream")
));
}
}
}python中客户端使用
python-protobuf 源码https://gitee.com/kcnf-webrtc/python-protobuf
使用uv构建新项目
- 构建项目
uv init
- 添加依赖
uv add protobuf requests grpcio-tools
直接使用上面源码
- 添加依赖
uv sync
源码拆解
-
将java中.proto文件拷贝到python项目
-
执行下面脚本，解析proto文件，生成python代码
import os
from grpc_tools import protoc
确保输出目录存在
os.makedirs('api/model', exist_ok=True)
调用 protoc，传入参数列表
protoc.main([
'protoc',
'--proto_path=proto',
'--python_out=api/model',
'proto/User.proto'
]) -
项目结构如下:
python中使用和java通信
import requests
import api.model.User_pb2 as UserProto
def send_user_to_java():
"""创建 User protobuf 对象并发送到 Java 接口"""
# 1. 创建 User 对象
user = UserProto.User()
user.id = 1
user.name = "张三"
user.email = "zhangsan@example.com"
user.age = 25
print(f"创建 User 对象: ID={user.id}, 姓名={user.name}, 邮箱={user.email}, 年龄={user.age}")
# 2. 序列化为二进制数据
serialized_data = user.SerializeToString()
print(f"序列化后大小: {len(serialized_data)} bytes")
# 3. 发送到 Java 接口
java_api_url = "http://localhost:8081/api/users"
try:
response = requests.post(
java_api_url,
data=serialized_data,
headers={'Content-Type': 'application/x-protobuf'},
timeout=5
)
if response.status_code == 200:
print(f"发送成功! 状态码: {response.status_code}")
# 如果返回的也是 protobuf 数据，可以反序列化
if response.content:
result_user = UserProto.User()
result_user.ParseFromString(response.content)
print(f"返回结果: ID={result_user.id}, 姓名={result_user.name}")
else:
print(f"发送失败! 状态码: {response.status_code}, 响应: {response.text}")
except Exception as e:
print(f"发生错误: {e}")
if __name__ == "__main__":
send_user_to_java()- 运行验证结果
typescript中客户端使用
typescript-protobuf 源码https://gitee.com/kcnf-webrtc/typescript-protobuf
- 先执行如下命令,构建项目
pnpm install protobufjs axios
-
main.ts
import axios from 'axios';
import * as protobuf from 'protobufjs';async function main() {
const root = await protobuf.load("proto/User.proto");
const User = root.lookupType("com.jysemel.iot.protobuf.User");const createReq = User.encode({ id:3, name: "NodeClient", email: "node@ex.com", age: 28 }).finish(); const resp = await axios.post("http://localhost:8081/api/users", createReq, { headers: { "Content-Type": "application/x-protobuf" }, responseType: 'arraybuffer' }); const created = User.decode(new Uint8Array(resp.data));}
main();
-
运行命令
pnpm run build
pnpm start
完整的演示项目关系图
proto文件定义源码https://gitee.com/kcnf-webrtc/iot-sample/tree/master/protobuf/protobuf-api-01 protobu服务端源码https://gitee.com/kcnf-webrtc/iot-sample/tree/master/protobuf/protobuf-sample-01 python-protobuf源码https://gitee.com/kcnf-webrtc/python-protobuf typescript-protobuf源码https://gitee.com/kcnf-webrtc/typescript-protobuf
