Protocol Buffers(protobuf)在Java开发中使用

摘要: protocolbuffer(以下简称PB)是google 的一种数据交换的格式，它独立于语言，独立于平台。google 提供了多种语言的实现：java、c#、c++、go 和 python，每一种实现都包含了相应语言的编译器以及库文件。由于它是一种二进制的格式，比使用 xml 进行数据交换快许多。可以把它用于分布式应用之间的数据通信或者异构环境下的数据交换。作为一种效率和兼容性都很优秀的二进制数据传输格式，可以用于诸如网络传输、配置文件、数据存储等诸多领域。 Github:https://github.com/boonyachengdu/protobuf

关于protobuf的使用我自己有一篇相关的文章：Google Protobuf .proto文件生成Java代码问题处理

文章地址：http://aiilive.blog.51cto.com/1925756/1563449

数据交换的方式很多比如：XML,JSON,Protobuf。虽然protobuf很流行，并且系出名门，可是没怎么用过。通过阅读google developers里关于protocal-buffers的内容基本可以使用它了。如果你访问该链接https://developers.google.com/protocol-buffers/ 失败的话，肯能需要VPN服务。

语言手册：https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/protoProtobuf-Java:https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/javatutorial下载地址：https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/downloads如果是Windows系统建议下载protoc-2.6.0-win32.zip，这样即可省去编译。官方提供的C++,Python,Java的运行库下载：https://code.google.com/p/protobuf/downloads/list 这里需要注意的是运行库的版本需要和protoc的版本对应。下文是通过使用protocal-buffers官网提供的一个数据格式的例子来熟悉protocal buffer在Java开发中的基本使用方法。

1.编写一个.proto文件命名为：addressbook.proto，该文件内容来自protocal-buffers官网

package tutorial;option java_package = "com.example.tutorial";option java_outer_classname = "AddressBookProtos";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;}message AddressBook {  repeated Person person = 1;}

2.使用protoc-2.6.0-win32.zip解压后的protoc.exe生成Java类

查询protoc.exe帮助：

D:\__dev\jar\protobuff>protoc.exe -h

生成Java类：

D:\__dev\jar\protobuff>protoc.exe --proto_path=F:\__eclipse\test\proto --java_out=F:\__eclipse\test\src F:\__eclipse\test\proto\addressbook.proto

说明： 

上图中addressbook.proto数据格式文件，AddressBookProtos.java是生成的java类，protobuf-java-2.5.0.jar是Java运行时类库。

3.使用AddressBookProtos类来实现对象的序列号和反序列化，了解Protocol-buffers jar的相关API

代码示例：

package com.example.test;import java.util.Arrays;import com.example.tutorial.AddressBookProtos.AddressBook;import com.example.tutorial.AddressBookProtos.Person;import com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException;public class AddressBookProtoUse {    public static void main(String[] args) {        //构建一个Person对象        Person person = Person                .newBuilder()                .setEmail("[e-mail]")                .setId(10086)                .setName("zhangsan")                .addPhone(                        Person.PhoneNumber.newBuilder().setNumber("186")                                .setType(Person.PhoneType.HOME).build())                .build();        System.out.println("打印输出Person对象信息：");        System.out.println(person);        System.out.println("Person对象调用toString()方法：");        System.out.println(person.toString());        System.out.println("Person对象字段是否初始化：" + person.isInitialized());        // 序列号        System.out.println("Person对象调用toByteString()方法：");        System.out.println(person.toByteString());        System.out.println("Person对象调用toByteArray()方法:");        System.out.println(Arrays.toString(person.toByteArray()));        try {            System.out.println("反序列化后的对象信息：");            // 反序列化            Person newPerson = Person.parseFrom(person.toByteArray());            System.out.println(newPerson);            newPerson = Person.parseFrom(person.toByteString());            System.out.println(newPerson);        } catch (InvalidProtocolBufferException e) {            e.printStackTrace();        }        // 向地址簿添加两条Person信息        AddressBook.Builder books = AddressBook.newBuilder();        books.addPerson(person);        books.addPerson(Person.newBuilder(person).setEmail("[e-mail]")                .build());        System.out.println("AddressBook对象信息：");        System.out.println(books.build());    }}

运行结果：

打印输出Person对象信息：name: "zhangsan"id: 10086email: "[e-mail]"phone {  number: "186"  type: HOME}Person对象调用toString()方法：name: "zhangsan"id: 10086email: "[e-mail]"phone {  number: "186"  type: HOME}Person对象字段是否初始化：truePerson对象调用toByteString()方法：<ByteString@89ec59 size=40>Person对象调用toByteArray()方法:[10, 8, 122, 104, 97, 110, 103, 115, 97, 110, 16, -26, 78, 26, 16, 122, 104, 97, 110, 103, 115, 97, 110, 64, 49, 54, 51, 46, 99, 111, 109, 34, 7, 10, 3, 49, 56, 54, 16, 1]反序列化后的对象信息：name: "zhangsan"id: 10086email: "[e-mail]"phone {  number: "186"  type: HOME}name: "zhangsan"id: 10086email: "[e-mail]"phone {  number: "186"  type: HOME}AddressBook对象信息：person {  name: "zhangsan"  id: 10086  email: "[e-mail]"  phone {    number: "186"    type: HOME  }}person {  name: "zhangsan"  id: 10086  email: "[e-mail]"  phone {    number: "186"    type: HOME  }}

探究AddressBookProtos类： 

a.构造Person对象，Person类继承自com.google.protobuf.GeneratedMessage类，而GeneratedMessage类继承自AbstractMessage类，并且实现了序列化接口Serializable。在AbstractMessage类中重写了toString()方法，具体内容如下：

@Override  public final String toString() {    return TextFormat.printToString(this);  }

于是有了Person对象调用toString()方法后直接输出Person对象的文本内容。

b.toByteString()返回的ByteString是一个不可变的byte序列，由AbstractMessage类实现。toByteArray()返回byte[]。这两个方法都是对象进行序列化的方法。

c.isInitialized()判断对象的字段是否初始化，该方法与Person类的initFields()方法相关。

initFields()源代码:

private void initFields() {      name_ = "";      id_ = 0;      email_ = "";      phone_ = java.util.Collections.emptyList();    }

d.Person类提供了一系列的反序列化的重载方法用来讲数据反序列化为Person对象。  e.关于Person对象的Build

Person类中有一个Builder的内部类，该类用来构建Person对象，并且为Person对象添加数据。

public static final class Builder extends        com.google.protobuf.GeneratedMessage.Builder<Builder>       implements com.example.tutorial.AddressBookProtos.PersonOrBuilder

4.通过学习官网的实例，手绘一张Java使用protobuf的基本流程图