程序员笔记（五十九）protobuf

外向笑小鸭子 2024-01-12 14:14:25  52721 赞同 0 反对 0

分类：资源标签：运维

程序员笔记（五十九）protobuf

（一） protobuf的定义：

protobuf是用来干嘛的？

protobuf是一种用于对结构数据进行序列化的工具，从而实现数据存储和交换。

（主要用于网络通信中收发两端进行消息交互。所谓的“结构数据”是指类似于struct结构体的数据，可用于表示一个网络消息。当结构体中存在函数指针类型时，直接对其存储或传输相当于是"浅拷贝"，而对其序列化后则是"深拷贝"。）

序列化：将结构数据或者对象转换成能够用于存储和传输的格式。反序列化：在其他的计算环境中，将序列化后的数据还原为数据结构和对象。

从“序列化”字面上的理解，似乎使用C语言中的struct结构体就可以实现序列化的功能：将结构数据填充到定义好的结构体中的对应字段即可，接收方再对结构体进行解析。

在单机的不同进程间通信时，使用struct结构体这种方法实现“序列化”和“反序列化”的功能问题不大，但是，在网络编程中，即面向网络中不同主机间的通信时，则不能使用struct结构体，原因在于：

跨语言平台，例如发送方是用C语言编写的程序，接收方是用Java语言编写的程序，不同语言的struct结构体定义方式不同，不能直接解析;

struct结构体存在内存对齐和 CPU不兼容的问题。因此，在网络编程中，实现“序列化”和“反序列化”功能需要使用通用的组件，如 Json、XML、protobuf 等。

（二）protobuf的优缺点：

优点：

（1）性能高效：
与XML相比，protobuf更小（3 ~ 10倍）、更快（20 ~ 100倍）、更为简单。

（2）语言无关、平台无关：
protobuf支持Java、C++、Python等多种语言，支持多个平台。

（3）扩展性、兼容性强：
只需要使用protobuf对结构数据进行一次描述，即可从各种数据流中读取结构数据，更新数据结构时不会破坏原有的程序。

缺点：

自解释性较差，数据存储格式为二进制，需要通过 .proto 文件才能了解到内部的数据结构;
不适合用来对基于文本的标记文档（如HTML）建模。

（三）C++使用protobuf实现序列化的示例：

在protobuf源码中的 /examples 目录下有官方提供的protobuf使用示例：addressbook.proto

参考官方示例实现C++使用protobuf进行序列化和反序列化：

地址book.proto ：

三种序列化的方法没有本质上的区别，只是序列化后输出的格式不同，可以供不同的应用场景使用。

序列化的API函数均为const成员函数，因为序列化不会改变类对象的内容，而是将序列化的结果保存到函数入参指定的地址中。

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（二）protobuf的优缺点：

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