Golang Protocol Buffer教程

本文介绍如何在Go应用中利用Protocol Buffer数据格式。主要包括什么是Protocol Buffer数据格式，其超越传统数据格式XML或JSON的优势是什么。

1. Protocol Buffer数据格式

Protocol Buffer，本质就是一种数据格式，和JSON或XML一样，不同的语言用于结构化数据序列化或反序列化。该数据格式的优势是较xml或json更小，源于Google。假如我们有一个对象，我们用三种数据结构进行表示：

<person>
  <name>Elliot</name>
  <age>24</age>
</person>

使用json表示占用空间更小：

{
  "name": "Elliot",
  "age": 24
}

如果使用protocol buffer格式表示：

[10 6 69 108 108 105 111 116 16 24]

如果您仔细观察上面编码可能会看到，从数组位置2开始名字elliot被拼出来，e = 69, l = 108等等。后面是年龄的字节表示，24岁。

不过编码格式内容比我们看到的要多，下面会更详细地解释,如果您愿意可看其官方文档。

现在这个示例数据，Json和 Protocol Buffer格式几乎没有太大差别，但当遇到数据量很大场景时，差别就体现出来了。

2. 简单示例

首先下载必要的依赖：

go get github.com/golang/protobuf
go get github.com/golang/protobuf/proto

下载完成后，确保能够在命令行中可以运行 protoc 命令。下面我们定义 protobuf 结构，这里定义上面用来对比不同数据格式之间差异的person 对象。

首先指定我们使用的语法格式，这里使用 proto3，然后指定存放的包名。最后定义对象，Peson类型的消息及其包括的字段 name 和 age。

person.proto结构定义如下：

syntax="proto3";

package main;

message Person {
      string name = 1;
      int32 age = 2;
}

然后在该文件的路径下运行下面命令：

protoc --go_out=. *.proto

即在当前目录下 生成所有扩展名为 proto文件的 .pb.go 文件。
现在我们定义Person类型对象使用 protobuf格式进行序列化。代码如下；

import (
    "fmt"
    "log"

    "github.com/golang/protobuf/proto"
)

func main() {
  elliot := &Person{
    Name: "Elliot",
    Age:  24,
  }

  data, err := proto.Marshal(elliot)
  if err != nil {
    log.Fatal("marshaling error: ", err)
  }

  // 打印原始的protobuf序列化对象
  fmt.Println(data)


  // 反序列化进行验证
  newElliot := &Person{}
  err = proto.Unmarshal(data, newElliot)
  if err != nil {
    log.Fatal("unmarshaling error: ", err)
  }

  // 打印 `newElliot` 对象进行验证
  fmt.Println(newElliot.GetAge())
  fmt.Println(newElliot.GetName())

}

使用go run 命令运行，需要在main.go 后面传入 person.pb.go，命令如下：

go run main.go test.pb.go

在ide环境中可以直接运行。输出结果如下：

[10 6 69 108 108 105 111 116 16 24]
name:"Elliot" age:24

3. 嵌套示例

我们已经完成了一个非常简单的示例，但现实中消息格式通常会遇到多个嵌套字段，下面增加嵌套类型字段。

我们仍然使用前面 Person 类型，仅增加社交网络的粉丝字段。SocialFollowers的消息类型如下：

syntax="proto3";

package main;

message SocialFollowers {
  int32 youtube = 1;
  int32 twitter = 2;
}

message Person {
  string name = 1;
  int32 age = 2;
  SocialFollowers socialFollowers = 3;
}

因为Person 类型已经被修改了，需要重新运行 protoc 命令：

protoc --go_out=. *.proto

现在同时修改代码进行测试，填充 elliot 对象使用 SocialFollowers 类型对象：

package main

import (
    "fmt"
    "log"

    "github.com/golang/protobuf/proto"
)

func main() {

  elliot := Person{
    Name: "Elliot",
    Age:  24,
    SocialFollowers: &SocialFollowers{
        Youtube: 2500,
        Twitter: 1400,
    },
  }

  // 序列化对象
  data, err := proto.Marshal(&elliot)
  if err != nil {
    log.Fatal("marshaling error: ", err)
  }

  // 反序列化对象进行验证
  newElliot := &Person{}
  err = proto.Unmarshal(data, newElliot)
  if err != nil {
    log.Fatal("unmarshaling error: ", err)
  }

  // 输出 `newElliot` 对象属性进行验证
  fmt.Println(newElliot.GetName())
  fmt.Println(newElliot.GetAge())
  fmt.Println(newElliot.SocialFollowers.GetTwitter())
  fmt.Println(newElliot.SocialFollowers.GetYoutube())
}

运行程序输出结果：

Elliot
24
1400
2500

4. 总结

本文我们学习了Go应用中如何使用 protocol buffer 数据格式。