Protobuf序列化这么强，为什么不花五分钟学习一下呢？

java自带的序列化机制效率太低，有很多缺点。因此涌现出了很多优秀的系列化框架，比如说protobuf、protostuff、thrift、hession、kryo、avro、fst、msgpack等等。这篇文章我们就看一下protobuf，给出一个简单案例，看看其是如何实现的。

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注：若你对序列化概念和基本使用还有疑惑，可以翻看我之前的文章，或者百度一些基本概念和作用。

一、为什么要使用protobuf?

使用protobuf的原因肯定是为了解决开发中的一些问题，那使用其他的序列化机制会出现什么问题呢?

(1)java默认序列化机制：效率极低，而且还能不能跨语言之间共享数据。

(2)XML常用于与其他项目之间数据传输或者是共享数据，但是编码和解码会造成很大的性能损失。

(3)json格式也是常见的一种，但是在json在解析的时候非常耗时，而且json结构非常占内存。

但是我们protobuf是一种灵活的、高效的、自动化的序列化机制，可以有效的解决上面的问题。

二、如何使用protobuf

protobuf这么优秀使用起来也是非常的简单，我们可以给出其主要的三个步骤，然后使用一个基本的案例去实现一下。

(1)定义.proto文件：我们在这个文件中描述我们序列化的信息，类似于bean类。

(2)根据.proto生成对应的类文件，上面这个proto就像是一个模板，现在我们要根据这个模板创建出一个java类。

(3)序列化。

有了这个基本的步骤我们我们就具体去实现一下：

1、下载安装protobuf

第一步：下载解压

我的电脑是windows10，因此这里给出在windows下的使用，linux下面使用我也将在后续文章推出。我们首先下载protobuf(github上搜索protobuf，有各种语言可供选择)。选择protoc-3.9.0-win64.zip。下载完成之后解压到D：/protobuf目录下面就好了。

第二步：配置环境变量

也就是将D:\protobuf\protoc-3.9.0-win64\bin配置到path环境变量里面。

第三步：验证是否安装成功

最后我们可以在cmd中输入protoc --version验证一下，是否成功。

OK，到这里我们就安装好了。

2、编写proto文件

之前我们说过proto 文件非常类似java的bean。在这里我们在bin目录下新建一个Person.proto文件(和proto.exe)。输入下列内容：

 
 
 
      
  
  
  1. syntax="proto3";  
    2.   
  
  
  2. option java_package = "com.fdd.protobuf";    
    3.   
  
  
  3. option java_outer_classname = "PersonProto";    
    4.   
  
  
  4. message Person  {  
    5.   
  
  
  5.   string name = 1; 
    6.   
  
  
  6.   int32 age = 2; 
    7.   
  
  
  7. }   
    8.

我们解释一些我们都写了什么

(1)第一行有一个proto3，他表示的是protobuf的语法版本，就类似于jdk1.7和jdk1.8的概念。需要在第一行指定。默认使用的是proto2。

(2)java_package：表示的是java包，不指定就使用 package.生成的类会放到该package下。这里表示把生成的类存放在com.fdd.protobuf包下面。

(3)java_outer_classname：我们说过.proto文件，要生成对应的类，这个参数就指定输出什么类名。这里表示生成的类名是PersonProto。

(4)message 是用于数据格式定义.

  • 一个 .proto 文件中可以定义多个 message
  • message 中定义的字段支持 string、byte、bool、map、enum、数字类型和用户自定义的 message
  • 定义字段后面需要指定唯一的标识数字,这些数字用于识别二进制格式 message 中的字段,一旦开始使用这个 message,那么标识数字就不能改变
  • 如果需要定义 List,则在字段前加repeated即可.
  • 如果已经使用过该 message 生成的类后,想要增加字段直接新增即可.当新增字段的类解析老数据时,会将新字段置为默认值.当旧的类解析新数据时会忽视掉新增字段.

比如说这里我们就定义一个复杂的proto文件：

 
 
 
      
  
  
  1. syntax = "proto3"; 
    2.   
  
  
  2. option java_package = "com.fdd.protobuf"; 
    3.   
  
  
  3. option java_outer_classname = "Persons"; 
    4.   
  
  
  4. message Staff { 
    5.   
  
  
  5.     int32 id = 1; 
    6.   
  
  
  6.     string name = 2; 
    7.   
  
  
  7.     int32 age = 3; 
    8.   
  
  
  8.     // 枚举示例 
    9.   
  
  
  9.     enum PhoneType { 
    10.   
  
  
  10.         MOBILE = 0; 
    11.   
  
  
  11.         TELEPHONE = 1; 
    12.   
  
  
  12.     } 
    13.   
  
  
  13.     // 嵌套示例 
    14.   
  
  
  14.     message PhoneNumber { 
    15.   
  
  
  15.         string number = 1; 
    16.   
  
  
  16.         PhoneType type = 2; 
    17.   
  
  
  17.  
    18.   
  
  
  18.     }  
    19.   
  
  
  19.     // list示例 
    20.   
  
  
  20.     repeated PhoneNumber phone = 4;       
    21.   
  
  
  21.     message Map { 
    22.   
  
  
  22.         string key = 1; 
    23.   
  
  
  23.         int32 value = 2; 
    24.   
  
  
  24.     } 
    25.   
  
  
  25.     // map示例 
    26.   
  
  
  26.     Map map = 5; 
    27.   
  
  
  27. } 
    28.

由于这里只是展示一个基本案例，对于其他的数据类型可以根据自己的需要定义即可。

3、根据proto文件生成class类文件

编译起来很简单，在我们下载好的protobuf下面有一个bin目录，里面有一个proto.exe。我们就使用这个去编译person.proto文件就好。

也就是执行proto.exe --java_out = / Person.proto就会编译成功。

4、使用class类文件

上面意味着我们已经做好了序列化的准备工作，接下来我们就可以直接使用这个类了。

(1)第一步：将生成的PersonProto类引入到我们的IDEA或者是eclipse中。

(2)第二步：在idea或者是eclipse添加protobuf的依赖。

 
 
 
      
  
  
  1.  
    2.   
  
  
  2.     com.google.protobuf 
    3.   
  
  
  3.     protobuf-java 
    4.   
  
  
  4.     3.9.0 
    5.   
  
  
  5.  
    6.

(3)第三步：使用

首先看一些如何序列化：

 
 
 
      
  
  
  1. //1、 创建Builder 
    2.   
  
  
  2. PersonProto.Person.Builder builder = PersonProto.Person.newBuilder(); 
    3.   
  
  
  3. //2、 设置Person的属性 
    4.   
  
  
  4. builder.setAge(20); 
    5.   
  
  
  5. builder.setName("java的架构师技术栈"); 
    6.   
  
  
  6. //3、 创建Person 
    7.   
  
  
  7. PersonProto.Person person = builder.build(); 
    8.   
  
  
  8. //4、序列化 
    9.   
  
  
  9. byte[] data = person.toByteArray(); 
    10.   
  
  
  10. //5、将data保存在本地或者是传到网络 
    11.

然后反序列化

 
 
 
      
  
  
  1. try { 
    2.   
  
  
  2.        //一行代码实现反序列化，data可以是本地数据或者是网络数据 
    3.   
  
  
  3.        PersonProto.Person person = PersonProto.Person.parseFrom(data); 
    4.   
  
  
  4.        System.out.println(person.getAge()); 
    5.   
  
  
  5.        System.out.println(person.getName()); 
    6.   
  
  
  6. } catch (InvalidProtocolBufferException e) { 
    7.   
  
  
  7.        e.printStackTrace(); 
    8.   
  
  
  8. } 
    9.

OK，基本的使用流程就是这。

总结

基本上就是我们定义好proto文件，然后使用proto.exe编译成类文件，最后导入这个类和依赖就可以直接使用了。当然这只是一个最简单不过的代码,可以把这篇教程当成一个简单的使用教程。

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