Google Protocol Buffer的学习精要

基础知识

1. 在 protobuf 的术语中，结构化数据被称为 Message
2. a

基本结构

清单 1. proto 文件

 package lm;  message helloworld  {     required int32     id = 1;  // ID     required string    str = 2;  // str     optional int32     opt = 3;  //optional field  }

编译 .proto 文件

写好 proto 文件之后就可以用 Protobuf 编译器将该文件编译成目标语言了。本例中我们将使用 C++。
假设您的 proto 文件存放在 $SRC_DIR 下面，您也想把生成的文件放在同一个目录下，则可以使用如下命令：

 protoc -I=$SRC_DIR --cpp_out=$DST_DIR $SRC_DIR/addressbook.proto

命令将生成两个文件：

lm.helloworld.pb.h ， 定义了 C++ 类的头文件

lm.helloworld.pb.cc ， C++ 类的实现文件

在生成的头文件中，定义了一个 C++ 类 helloworld，后面的 Writer 和 Reader 将使用这个类来对消息进行操作。诸如对消息的成员进行赋值，将消息序列化等等都有相应的方法。

编写 writer 和 Reader

需求：

Writer 将把一个结构化数据写入磁盘，以便其他人来读取。假如我们不使用 Protobuf，其实也有许多的选择。一个可能的方法是将数据转换为字符串，然后将字符串写入磁盘。

使用字符串缺点：

但是仔细考虑一下就会发现，这样的做法对写 Reader 的那个人的要求比较高，Reader 的作者必须了 Writer 的细节。比如”123”可以是单个数字 123，但也可以是三个数字 1,2 和 3。

使用 Protobuf优势：

如果使用 Protobuf，那么这些细节就可以不需要应用程序来考虑了。
1. 需要处理的结构化数据由 .proto 文件描述；
2. Writer 需要 include 该头文件，然后便可以使用这个类了。

使用

经过上一节中的编译过程后，该数据化结构对应了一个 C++ 的类，并定义在 lm.helloworld.pb.h 中。对于本例，类名为 lm::helloworld。
在 Writer 代码中，将要存入磁盘的结构化数据由一个 lm::helloworld 类的对象表示，它提供了一系列的 get/set 函数用来修改和读取结构化数据中的数据成员，或者叫 field。

过程

当我们需要将该结构化数据保存到磁盘上时，类 lm::helloworld 已经提供相应的方法来把一个复杂的数据变成一个字节序列，我们可以将这个字节序列写入磁盘。

对于想要读取这个数据的程序来说，也只需要使用类 lm::helloworld 的相应反序列化方法来将这个字节序列重新转换会结构化数据。这同我们开始时那个“123”的想法类似，不过 Protobuf 想的远远比我们那个粗糙的字符串转换要全面，因此，我们不如放心将这类事情交给 Protobuf 吧。

清单 2. Writer 的主要代码

#include "lm.helloworld.pb.h"… int main(void)  {   lm::helloworld msg1;   msg1.set_id(101);   msg1.set_str(“hello”);   // Write the new address book back to disk.   fstream output("./log", ios::out | ios::trunc | ios::binary);   if (!msg1.SerializeToOstream(&output)) {       cerr << "Failed to write msg." << endl;       return -1;   }           return 0;  }

Msg1 是一个 helloworld 类的对象，set_id() 用来设置 id 的值。SerializeToOstream 将对象序列化后写入一个 fstream 流。

清单 3. Reader

 #include "lm.helloworld.pb.h" … void ListMsg(const lm::helloworld & msg) {   cout << msg.id() << endl;   cout << msg.str() << endl;  }  int main(int argc, char* argv[]) {   lm::helloworld msg1;   {     fstream input("./log", ios::in | ios::binary);     if (!msg1.ParseFromIstream(&input)) {       cerr << "Failed to parse address book." << endl;       return -1;     }   }   ListMsg(msg1);   …  }

同样，Reader 声明类 helloworld 的对象 msg1，然后利用 ParseFromIstream 从一个 fstream 流中读取信息并反序列化。此后，ListMsg 中采用 get 方法读取消息的内部信息，并进行打印输出操作。

运行结果

运行 Writer 和 Reader 的结果如下：

 >writer  >reader  101  Hello

Reader 读取文件 log 中的序列化信息并打印到屏幕上。

清单 4. 嵌套 Message 的例子

message Person {   required string name = 1;   required int32 id = 2;        // Unique ID number for this person.   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;  }

在 Message Person 中，定义了嵌套消息 PhoneNumber，并用来定义 Person 消息中的 phone 域。这使得人们可以定义更加复杂的数据结构。

Import Message

在一个 .proto 文件中，还可以用 Import 关键字引入在其他 .proto 文件中定义的消息，这可以称做 Import Message，或者 Dependency Message。

比如下例：

清单 5. 代码

 import common.header;  message youMsg{   required common.info_header header = 1;   required string youPrivateData = 2;  }