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java自帶的序列化機制效率太低，有很多缺點。因此涌現(xiàn)出了很多優(yōu)秀的系列化框架，比如說protobuf、protostuff、thrift、hession、kryo、avro、fst、msgpack等等。這篇文章我們就看一下protobuf，給出一個簡單案例，看看其是如何實現(xiàn)的。

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

一、為什么要使用protobuf?

使用protobuf的原因肯定是為了解決開發(fā)中的一些問題，那使用其他的序列化機制會出現(xiàn)什么問題呢?

(1)java默認序列化機制：效率極低，而且還能不能跨語言之間共享數(shù)據(jù)。

(2)XML常用于與其他項目之間數(shù)據(jù)傳輸或者是共享數(shù)據(jù)，但是編碼和解碼會造成很大的性能損失。

(3)json格式也是常見的一種，但是在json在解析的時候非常耗時，而且json結(jié)構(gòu)非常占內(nèi)存。

但是我們protobuf是一種靈活的、高效的、自動化的序列化機制，可以有效的解決上面的問題。

二、如何使用protobuf

protobuf這么優(yōu)秀使用起來也是非常的簡單，我們可以給出其主要的三個步驟，然后使用一個基本的案例去實現(xiàn)一下。

(1)定義.proto文件：我們在這個文件中描述我們序列化的信息，類似于bean類。

(2)根據(jù).proto生成對應的類文件，上面這個proto就像是一個模板，現(xiàn)在我們要根據(jù)這個模板創(chuàng)建出一個java類。

(3)序列化。

有了這個基本的步驟我們我們就具體去實現(xiàn)一下：

1、下載安裝protobuf

第一步：下載解壓

我的電腦是windows10，因此這里給出在windows下的使用，linux下面使用我也將在后續(xù)文章推出。我們首先下載protobuf(github上搜索protobuf，有各種語言可供選擇)。選擇protoc-3.9.0-win64.zip。下載完成之后解壓到D：/protobuf目錄下面就好了。

第二步：配置環(huán)境變量

也就是將D:\protobuf\protoc-3.9.0-win64\bin配置到path環(huán)境變量里面。

第三步：驗證是否安裝成功

最后我們可以在cmd中輸入protoc --version驗證一下，是否成功。

OK，到這里我們就安裝好了。

2、編寫proto文件

之前我們說過proto 文件非常類似java的bean。在這里我們在bin目錄下新建一個Person.proto文件(和proto.exe)。輸入下列內(nèi)容：

syntax="proto3";  
option java_package = "com.fdd.protobuf";    
option java_outer_classname = "PersonProto";    
message Person  {  
  string name = 1; 
  int32 age = 2; 
}   

我們解釋一些我們都寫了什么

(1)第一行有一個proto3，他表示的是protobuf的語法版本，就類似于jdk1.7和jdk1.8的概念。需要在第一行指定。默認使用的是proto2。

(2)java_package：表示的是java包，不指定就使用 package.生成的類會放到該package下。這里表示把生成的類存放在com.fdd.protobuf包下面。

(3)java_outer_classname：我們說過.proto文件，要生成對應的類，這個參數(shù)就指定輸出什么類名。這里表示生成的類名是PersonProto。

(4)message 是用于數(shù)據(jù)格式定義.

• 一個 .proto 文件中可以定義多個 message
• message 中定義的字段支持 string、byte、bool、map、enum、數(shù)字類型和用戶自定義的 message
• 定義字段后面需要指定唯一的標識數(shù)字,這些數(shù)字用于識別二進制格式 message 中的字段,一旦開始使用這個 message,那么標識數(shù)字就不能改變
• 如果需要定義 List,則在字段前加repeated即可.
• 如果已經(jīng)使用過該 message 生成的類后,想要增加字段直接新增即可.當新增字段的類解析老數(shù)據(jù)時,會將新字段置為默認值.當舊的類解析新數(shù)據(jù)時會忽視掉新增字段.

比如說這里我們就定義一個復雜的proto文件：

syntax = "proto3"; 
option java_package = "com.fdd.protobuf"; 
option java_outer_classname = "Persons"; 
message Staff { 
    int32 id = 1; 
    string name = 2; 
    int32 age = 3; 
    // 枚舉示例 
    enum PhoneType { 
        MOBILE = 0; 
        TELEPHONE = 1; 
    } 
    // 嵌套示例 
    message PhoneNumber { 
        string number = 1; 
        PhoneType type = 2; 
 
    }  
    // list示例 
    repeated PhoneNumber phone = 4;       
    message Map { 
        string key = 1; 
        int32 value = 2; 
    } 
    // map示例 
    Map map = 5; 
} 

由于這里只是展示一個基本案例，對于其他的數(shù)據(jù)類型可以根據(jù)自己的需要定義即可。

3、根據(jù)proto文件生成class類文件

編譯起來很簡單，在我們下載好的protobuf下面有一個bin目錄，里面有一個proto.exe。我們就使用這個去編譯person.proto文件就好。

也就是執(zhí)行proto.exe --java_out = / Person.proto就會編譯成功。

4、使用class類文件

上面意味著我們已經(jīng)做好了序列化的準備工作，接下來我們就可以直接使用這個類了。

(1)第一步：將生成的PersonProto類引入到我們的IDEA或者是eclipse中。

(2)第二步：在idea或者是eclipse添加protobuf的依賴。

<dependency> 
    <groupId>com.google.protobuf</groupId> 
    <artifactId>protobuf-java</artifactId> 
    <version>3.9.0</version> 
</dependency> 

(3)第三步：使用

首先看一些如何序列化：

//1、 創(chuàng)建Builder 
PersonProto.Person.Builder builder = PersonProto.Person.newBuilder(); 
//2、 設置Person的屬性 
builder.setAge(20); 
builder.setName("java的架構(gòu)師技術棧"); 
//3、 創(chuàng)建Person 
PersonProto.Person person = builder.build(); 
//4、序列化 
byte[] data = person.toByteArray(); 
//5、將data保存在本地或者是傳到網(wǎng)絡 

然后反序列化

try { 
       //一行代碼實現(xiàn)反序列化，data可以是本地數(shù)據(jù)或者是網(wǎng)絡數(shù)據(jù) 
       PersonProto.Person person = PersonProto.Person.parseFrom(data); 
       System.out.println(person.getAge()); 
       System.out.println(person.getName()); 
} catch (InvalidProtocolBufferException e) { 
       e.printStackTrace(); 
} 

OK，基本的使用流程就是這。

總結(jié)

基本上就是我們定義好proto文件，然后使用proto.exe編譯成類文件，最后導入這個類和依賴就可以直接使用了。當然這只是一個最簡單不過的代碼,可以把這篇教程當成一個簡單的使用教程。