google protocol buffers概述

概述：

protocol buffers是一个语言中立，平台中立，可扩展的序列化结构数据的方式
可用于通讯协议，数据存储等方面。

文档的目标定位于使用protocol buffers开发的Java,C++或者Python开发人员。这个概述介绍了protocol Buffers并告诉你如何开始使用。
然后你就可以跟着教程继续深入研究prorocol buffer的编码。API参考文档也提供三种语言的。还给出了如何写.proto文件的文档。
proto文件估计是与语言无关的文件，类似CORBA的idl文件

 

什么是protocol buffers?

Protocol buffers是一个灵活的，高效的，有自动机制(可能指编解码)工具用于序列化结构数据。

类似XML，但是更小、更快、更简单。你定义你的结构化数据，然后就可以使用工具生成的特殊代码方便的使用各种语言(前面支持的三种)
从各种数据流中读写你的结构化数据。你甚至可在不打断已经部署的程序的情况下重新更新你的数据结构（热部署）。

 

如何工作？

你可以通过.proto文件定义你需要序列化的信息。每个buffer消息是一个逻辑记录，包括一系列名值对。下面是一个关于一个人的信息的.proto文件的例子
message Person {
  required string name = 1;
  required int32 id = 2;
  optional string email = 3;

  enum PhoneType {
    MOBILE = 0;
    HOME = 1;
    WORK = 2;
  }

  message PhoneNumber {
    required string number = 1;
    optional PhoneType type = 2 [default = HOME];
  }

  repeated PhoneNumber phone = 4;
}

象你看到的一样，消息格式很简单：每个消息类型有一个或者多个数据项，每个数据项有一个名字和一个数据类型。数据类型可以是数值(整形或者浮点型)，
布尔型，字符串，字节流或者自定义的buffer类型，允许你子架构造数据体系。
你可以指定可选的数据项，必选数据项和重复数据项。关于如何写.proto文件，可以从protocol buffer language指南中得到更多信息。    

定义了消息后，就可以protocol buffer编译器编译，从.proto文件生成数据访问类。（与corba idl类似）

这些类提供了简单的访问数据项的方法，类似query(),set_query()
你可以在你的应用中使用这些类来构造、序列化和取回Person这个protocol buffer消息。你可以写如下代码：
Person person;
person.set_name("John Doe");
person.set_id(1234);
person.set_email("[e-mail]");
fstream output("myfile", ios::out | ios::binary);
person.SerializeToOstream(&output);

 

然后，从文件中读回信息
fstream input("myfile", ios::in | ios::binary);
Person person;
person.ParseFromIstream(&input);
cout << "Name: " << person.name() << endl;
cout << "E-mail: " << person.email() << endl;

 

你可以增加数据项，不用考虑前向兼容；旧的代码仅仅是简单的忽略新增的项。
 如果你使用protocol buffer作为你的通讯协议，你能够扩展你的协议，不用担心影响已经存在的代码。

你可在API文档中找到完整的参考资料，并能够了解协议是如何编解码的。

 

为什么不使用XML?
protocol buffer有很多XML不具备的优点：
1.简单；
2.小巧：3-10倍
3.效率高：20-100倍
4.无二义性
5.有自动工具生成访问类；(其实ASN.1, CORBA都有类似工具)

例如，Person模型使用xml表示
 
    John Doe
    [e-mail]
 

当消息编码成二进制格式（上面的说明只是为了编译阅读的表示方式），protocol buffer将差不多28个子节长，用100-200ns时间解析。
而XML文件有69字节长，还要去掉空白符，使用5000-10000ns来解析

 

维护以很容易：
  cout << "Name: " << person.name() << endl;
  cout << "E-mail: " << person.email() << endl;

 

而XML要做如下的事情：
  cout << "Name: "
       << person.getElementsByTagName("name")->item(0)->innerText()
       << endl;
  cout << "E-mail: "
       << person.getElementsByTagName("email")->item(0)->innerText()
       << endl;

 

可是，protocol buffers并不是一直都比XML好-例如，protocol buffers不适合描述符号文本，如HTML，因为你不能很好的组织文本。
另外，XML更易于阅读和编辑。protocols buffers也不是自描述的（不知什么意思？）

并且，protocol buffers在google内部已经广泛使用。

 

比较

XML | JSON | PB | Lua
数据结构支持 | 复杂结构 | 简单结构 | 较复杂结构 | 复杂结构
数据保存方式 | 文本 | 文本 | 二进制 | 文本
数据保存大小 | 大 | 一般 | 小 | 一般
解析效率 | 慢 | 一般 | 快 | 稍快
语言支持程度 | 非常多 | 多 | C++/Java/Python | 多
开发难度？繁琐？ | 繁琐 | 简单 | 简单 | 相对繁琐
学习成本 | 低 | 低 | 低 | 高
适用范围 | 数据交换 | 数据交换 | 数据交换 | 数据保存及脚本处理