译 protocol buffers简单介绍

翻译自：https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/overview

 

Protocol buffers是什么?

 

Protocol buffers是一款灵活、高效、自动化的数据描述语言。类似于XML能够将结构化数据序列化，但比XML更小，更快，更简单。通过它，你可以定义你的数据的结构，并生成基于各种语言的代码。这些你定义的数据流可以轻松地再传递并不破坏你已有的程序。并且你也可以更新这些数据而现有的程序也不会受到任何的影响。

 

Protocol buffers是怎样工作的?

 

通过定义一些数据和结构放在一个 .proto 文件之中。每一个protocol buffer 消息都是一小段结构，包含了一些名字。下面是一个.proto 文件内容的样例。

 

1.   message Person {
2.   required string name = 1;
3.   required int32 id = 2;
4.   optional string email = 3;
5.    
6.   enum PhoneType {
7.   MOBILE = 0;
8.   HOME = 1;
9.   WORK = 2;
10.   }
11.    
12.   message PhoneNumber {
13.   required string number = 1;
14.   optional PhoneType type = 2 [default = HOME];
15.   }
16.    
17.   repeated PhoneNumber phone = 4;
18.   }

就像你看到的，这个消息的格式是十分简单的——对于每个消息类型都有一个或多个独特的数字字段，每一个字段都有一个名称和类型，可以是数字（整型或浮点），布尔，字符，原始字节，又或者是其它的protocol buffer消息类型，例如你自定义分层的数据结构。你还可以定义可选的required和repeated字段。你可以在这里Protocol Buffer Language Guide.找到更多编写.proto文件的信息。

在定义好了.proto文件，就可以将该文件作为protocol buffers编译器的输入文件，编译产生特定语言的数据定义代码文件了。编译器提供了简单的访问方法为每个字段(如name()和set_name())序列化/解析整个结构到原始字节——那么，举个栗子，如果你用的是C++，用这个编译器运行上面的例子会产生一个叫Person的类。你可以在你的应用中运用这个Person protocol buffer消息。你或许需要写一些像这些的代码：

 

1.   Person person;
2.   person.set_name( "John Doe");
3.   person.set_id( 1234);
4.   person.set_email( "[email protected]");
5.   fstream output( "myfile", ios::out | ios::binary);
6.   person.SerializeToOstream(&output);

然后，你可以像这样读取你的消息：

 

1.   fstream input("myfile", ios::in | ios::binary);
2.   Person person;
3.   person.ParseFromIstream(&input);
4.   cout << "Name: " << person.name() << endl;
5.   cout << "E-mail: " << person.email() << endl;

你可以增加一些新字段到你的消息格式中，这样并不会影响向后兼容；旧的二进制文件解析时会简单地忽略新的字段。所以如果你有通讯的协议是用到protocol buffers当作数据格式的话，你不用担心扩展你的协议会影响到原有的代码。

你可以在这里API Reference section找到关于使用生成protocol buffer的完整事例，你也可以在这里Protocol Buffer Encoding找到更多内容关于protocol buffer消息是怎样编码的。

 

为什么不使用XML？

同XML相比，Protocol buffers在序列化结构化数据方面有许多优点：
1. 更简单
2. 数据描述文件只需原来的1/10至1/3
3. 解析速度是原来的20倍至100倍
4. 减少了二义性
5. 生成了更容易在编程中使用的数据访问类

 

举个栗子，如果你想写一个带有name和email的person。在XML里，你需要这样写：

 

1.   <person>
2.   <name>John Doe</name>
3.   <email>[email protected]</email>
4.   </person>

而相应的protocol buffer消息（应用protocol buffer文本格式）是：

 

1.   # Textual representation of a protocol buffer.
2.   # This is *not* the binary format used on the wire.
3.   person {
4.   name: "John Doe"
5.   email: " [email protected]"
6.   }

当编码这段消息到protocol buffer二进制格式时（注释只是用来帮助人们调试和修改），它可能只有28字节和大约花费100到200纳秒的解释时间。但是如果用XML，它至少有69字节（如果你去掉空格）和花费5000到10000纳秒的解释时间。

而且，操作protocol buffer更加容易：

 

1.   cout << "Name: " << person.name() << endl;
2.   cout << "E-mail: " << person.email() << endl;

如果用XML，你不得不做这些事:

 

1.   cout << "Name: "
2.   << person.getElementsByTagName("name")->item(0)->innerText()
3.   << endl;
4.   cout << "E-mail: "
5.   << person.getElementsByTagName("email")->item(0)->innerText()
6.   << endl;

然而，protocol buffers不总是比XML好——例如，protocol buffers不是一个写基于文本的文档标记(例如HTML)的好方法，你不能轻易地交互结构和文本。还有，XML比较好看还好写，但protocol buffers，即使在原始格式下，也不是很好看，很好写。XML在某种程度上可以自描述。protocol buffer只在你有消息定义文件（.proto文件）时才有意义。

 

听起来好像挺适合我的！我要怎样开始？

 

先在这里Download the package下个包——这个包已经包含了各种语言（其实就只有Java，Pythin和C++）的protocol buffer编译器完整代码，当然，你还需要I/O和testing这些类。生成和安装你的编译器前，请看看README里的说明。

当你搞定一切的时候，你可以看看你所选择的语言的tutorial——这会帮你建立一个简单的用到protocol buffers的应用。

 

proto3介绍

 

我们最近做了一个新版本——Protocol Buffers language version 3（又叫做proto3），你可以在这里下载alpha release，我们加了一些新特性。我们简化了这个语言，现在可以用在更多的语言上了（C++，Python，JavaNano，Ruby，Objective-C和C#，不过有一些限制some limitations）。你还可以用在Go上，通过最新的Go protoc插件golang/protobuf。我们还在计划在更多的语言上用到protocol buffers。

还有一些内容和历史的问题就不翻译了。