详解Google Protobuf简明教程

Protobuf是什么

Protobuf实际是一套类似Json或者XML的数据传输格式和规范，用于不同应用或进程之间进行通信时使用。通信时所传递的信息是通过Protobuf定义的message数据结构进行打包，然后编译成二进制的码流再进行传输或者存储。

Protobuf的优点

相比较而言，Protobuf有如下优点：

• 足够简单
• 序列化后体积很小:消息大小只需要XML的1/10 ~ 1/3
• 解析速度快:解析速度比XML快20 ~ 100倍
• 多语言支持
• 更好的兼容性,Protobuf设计的一个原则就是要能够很好的支持向下或向上兼容

如何安装使用Protobuf

安装

使用Python的话简便的安装方法如下

pip install protobuf  # 安装protobuf库
sudo apt-get install protobuf-compiler # 安装protobuf编译器

如果自己编译安装的话可以参考git上安装指导，虽然写得不清楚:)

使用

使用Protobuf有如下几个步骤：

• 定义消息
• 初始化消息以及存储传输消息
• 读取消息并解析

下面以一个实际的例子来说明如何使用Protobuf，先展示出项目的实际目录结构：

.
├── my
│  ├── helloworld_pb2.py
│  ├── helloworld_pb2.pyc
│  └── __init__.py
├── mybuffer.io
├── my.helloworld.proto
├── reader.py
└── writer.py

定义消息

Protobuf的消息结构是通过一种叫做Protocol Buffer Language的语言进行定义和描述的，实际上Protocol Buffer Language分为两个版本，版本2和版本3，默认不声明的情况下使用的是版本2，下面以版本2为来举个栗子, 假设我们定义了文件名为my.helloworld.proto的文件，如下：

package my;
message helloworld
{
  required int32 id = 1;
  required string str = 2;
  optional int32 wow = 3;
}

然后我们需要使用protoc进行编译

protoc -I=./ --python_out=./ ./my.helloworld.proto

• -I: 是设定源路径
• --python_out: 用于设定编译后的输出结果，如果使用其它语言请使用对应语言的option
• 最后一个参数是你要编译的proto文件

现在已经定义好了消息的数据结构，接下来看下如何使用

消息初始化和存储传输

我们来通过writer.py来初始化消息并存储为文件，代码如下：

from my.helloworld_pb2 import helloworld

def main():
  hw = helloworld()
  hw.id = 123
  hw.str = "eric"
  print hw

  with open("mybuffer.io", "wb") as f:
    f.write(hw.SerializeToString())

if __name__ == "__main__":
  main()

执行writer.py之后就会将序列化的结果存储在文件mybuffer.io中，然后看下如何读取

消息读取与解析

我们通过reader.py来读取和解析消息，代码如下：

from my.helloworld_pb2 import helloworld

def main():
  hw = helloworld()
  with open("mybuffer.io", "rb") as f:
    hw.ParseFromString(f.read())
    print hw.id
    print hw.str

if __name__ == "__main__":
  main()

Reference:

Developer Guide
Github