01| 簡(jiǎn)介

Protobuf（Protocol Buffers），是 Google 開發(fā)的一種跨語(yǔ)言、跨平臺(tái)的可擴(kuò)展機(jī)制，用于序列化結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

與 XML 和 JSON 格式相比，protobuf 更小、更快、更便捷。protobuf 目前支持 C++、Java、Python、Objective-C，如果使用 proto3，還支持 C#、Ruby、Go、PHP、JavaScript 等語(yǔ)言。

官網(wǎng)地址：https://developers.google.cn/protocol-buffers/

GitHub 地址：https://github.com/protocolbuffers/protobuf

優(yōu)點(diǎn)：

• 性能好
• 跨語(yǔ)言

缺點(diǎn)：

• 二進(jìn)制格式可讀性差：為了提高性能，protobuf 采用了二進(jìn)制格式進(jìn)行編碼，這直接導(dǎo)致了可讀性差。
• 缺乏自描述：XML 是自描述的，而 protobuf 不是，不配合定義的結(jié)構(gòu)體是看不出來(lái)什么作用的。

02| 安裝

2.1 Windows 下安裝

下載地址：https://github.com/protocolbuffers/protobuf/releases

下載 protoc-3.9.1-win64.zip，這個(gè)是編譯后的壓縮包，相當(dāng)于綠色版，解壓后，將其下的 bin 目錄添加到環(huán)境變量就可以了，省去了安裝的麻煩。

然后打開命令提示符，輸入命令：

            
              protoc --version

            
          

成功顯示版本號(hào)，則表示安裝成功。如下圖：

03| 簡(jiǎn)單使用

3.1 編譯

使用 protobuf 首先需要定義 .proto 文件，先來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。

定義 Person.proto 文件，內(nèi)容如下：

            
              syntax = "proto3";
package Test;

message Person {
  string Name = 1;
  int32 Age = 2;
  bool Marriage = 3;
}

            
          

• syntax = "proto3"; 指定正在使用 proto3 語(yǔ)法，否則 protobuf 將默認(rèn)使用的是 proto2。
• package Test; 指定命名空間（C# 中）。
• message 是關(guān)鍵字，定義結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
• 等號(hào)后面的數(shù)字是字段唯一編號(hào)（ 注意不是字段的值 ），用于二進(jìn)制格式消息中標(biāo)識(shí)字段。

protoc 是 protobuf 自帶的編譯器 ，可以將 .proto 文件編譯成 java、python、go、C# 等多種語(yǔ)言的代碼，直接引用。

編譯命令：

            
              protoc -I=E:\GL\Test2017 --python_out=E:\GL\Test2017 Person.proto

            
          

編譯命令說(shuō)明：

• -I 表示源文件（.proto 文件）所在文件夾路徑。
• –python_out 表示目標(biāo)語(yǔ)言為 python，且指定生成的 .py 文件存放目錄。相應(yīng)的，C# 為 csharp_out，
• Person.proto 為源文件文件名，如果有多個(gè)，空格隔開。

3.2 Python 示例

安裝 protobuf 。

調(diào)用編譯命令編譯 Person.proto，編譯后生成文件： Person_pb2.py ，添加至項(xiàng)目中，序列化和反序列化示例如下：

            
              import Person_pb2

person = Person_pb2.Person()
person.Name = '張三'
person.Age = 20
person.Marriage = True

# 序列化
b = person.SerializeToString()
print(b)

# 反序列化
p = Person_pb2.Person()
p.ParseFromString(b)
print(f'Name: {p.Name}; Age: {p.Age}; Marriage: {p.Marriage}')

            
          

輸出：

            
              b'\n\x06\xe5\xbc\xa0\xe4\xb8\x89\x10\x14\x18\x01'
Name: 張三; Age: 20; Marriage: True

            
          

注意，不能這樣寫，這是錯(cuò)誤的：

            
              p = Person_pb2.Person().ParseFromString(b)

            
          

3.3 C# 示例

C# 下的 Protobuf 有 3 個(gè)版本：

• Google.ProtoBuf：Google官方版本，https://github.com/google/protobuf/tree/master/csharp
• protobuf-net：.net 社區(qū)版本，由 .net 社區(qū)愛好者開發(fā)，https://github.com/mgravell/protobuf-net
• Google.ProtocolBuffers：據(jù)說(shuō)是由谷歌的 .net 員工在官方版本還未出來(lái)的時(shí)候開發(fā)的，https://github.com/jskeet/protobuf-csharp-port

這里我們介紹谷歌官方版本。

在 VS 中，通過(guò) NuGet 安裝 ‘google.protobuf’ 包。

            
              using Google.Protobuf;
using System;
using Test;

namespace Protobuf
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Person person = new Person();
            person.Name = "張三";
            person.Age = 20;
            person.Marriage = true;

            // 序列化
            byte[] buffer = person.ToByteArray();

            foreach (byte b in buffer)
            {
                Console.Write(b.ToString("X2") + " ");
            }
            Console.WriteLine();

            // 反序列化
            Person p = Person.Parser.ParseFrom(buffer);

            Console.WriteLine(string.Format("Name: {0}, Age: {1}, Marriage: {2}", p.Name, p.Age, p.Marriage));

            Console.Read();
        }
    }
}

            
          

輸出：

            
              0A 06 E5 BC A0 E4 B8 89 10 14 18 01
Name: 張三, Age: 20, Marriage: True

            
          

比較一下 Python 的輸出，好像不一樣，Python 中第一個(gè)字節(jié)是 \n，而這里是 0A。\n 在 ASCII 中的值就是 0A。所以兩種語(yǔ)言的序列化結(jié)果是一樣的。

---