java序列化机制之protobuf(快速高效跨语言)

我们之前曾讲过java自带的一种序列化机制，但是这种机制效率太低，有很多缺点。因此也涌现出了很多优秀的系列化框架，比如说protobuf、protostuff、thrift、hession、kryo、avro、fst、msgpack等等。这篇文章我们就看一下第一个序列化框架protobuf，给出一个简单案例，看看其是如何实现的。

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

一、为什么要使用protobuf？

使用protobuf的原因肯定是为了解决开发中的一些问题，那使用其他的序列化机制会出现什么问题呢？

（1）java默认序列化机制：效率极低，而且还能不能跨语言之间共享数据。

（2）XML常用于与其他项目之间数据传输或者是共享数据，但是编码和解码会造成很大的性能损失。

（3）json格式也是常见的一种，但是在json在解析的时候非常耗时，而且json结构非常占内存。

但是我们protobuf是一种灵活的、高效的、自动化的序列化机制，可以有效的解决上面的问题。现在应该清楚了吧，正是由于目前的机制存在了很多问题，所以才有了这个序列化框架。

二、如何使用protobuf

protobuf这么优秀使用起来也是非常的简单，我们可以给出其主要的三个步骤，然后使用一个基本的案例去实现一下。

（1）定义.proto文件：我们在这个文件中描述我们序列化的信息，类似于bean类。

（2）根据.proto生成对应的类文件，上面这个proto就像是一个模板，现在我们要根据这个模板创建出一个java类。

（3）序列化。

有了这个基本的步骤我们我们就具体去实现一下：

1、下载安装protobuf

第一步：下载解压

我的电脑是windows10，因此这里给出在windows下的使用，linux下面使用我也将在后续文章推出。我们首先下载protobuf（github上搜索protobuf，有各种语言可供选择）。选择protoc-3.9.0-win64.zip。下载完成之后解压到D：/protobuf目录下面就好了。

第二步：配置环境变量

也就是将D:\protobuf\protoc-3.9.0-win64\bin配置到path环境变量里面。

第三步：验证是否安装成功

最后我们可以在cmd中输入protoc --version验证一下，是否成功。

OK，到这里我们就安装好了。

2、编写proto文件

之前我们说过proto 文件非常类似java的bean。在这里我们在bin目录下新建一个Person.proto文件（和proto.exe）。输入下列内容：

我们解释一些我们都写了什么

（1）第一行有一个proto3，他表示的是protobuf的语法版本，就类似于jdk1.7和jdk1.8的概念。需要在第一行指定。默认使用的是proto2。

（2）java_package：表示的是java包，不指定就使用 package.生成的类会放到该package下。这里表示把生成的类存放在com.fdd.protobuf包下面。

（3）java_outer_classname：我们说过.proto文件，要生成对应的类，这个参数就指定输出什么类名。这里表示生成的类名是PersonProto。

（4）message 是用于数据格式定义.

• 一个.proto文件中可以定义多个 message
• message 中定义的字段支持 string、byte、bool、map、enum、数字类型和用户自定义的 message
• 定义字段后面需要指定唯一的标识数字,这些数字用于识别二进制格式 message 中的字段,一旦开始使用这个 message,那么标识数字就不能改变
• 如果需要定义 List,则在字段前加repeated即可.
• 如果已经使用过该 message 生成的类后,想要增加字段直接新增即可.当新增字段的类解析老数据时,会将新字段置为默认值.当旧的类解析新数据时会忽视掉新增字段.

比如说这里我们就定义一个复杂的proto文件：

由于这里只是展示一个基本案例，对于其他的数据类型可以根据自己的需要定义即可。

3、根据proto文件生成class类文件

编译起来很简单，在我们下载好的protobuf下面有一个bin目录，里面有一个proto.exe。我们就使用这个去编译person.proto文件就好。

也就是执行proto.exe --java_out = / Person.proto就会编译成功。

4、使用class类文件

上面意味着我们已经做好了序列化的准备工作，接下来我们就可以直接使用这个类了。

（1）第一步：将生成的PersonProto类引入到我们的IDEA或者是eclipse中。

（2）第二步：在idea或者是eclipse添加protobuf的依赖。

（3）第三步：使用

首先看一些如何序列化：

然后反序列化

简单吧，基本上就是我们定义好proto文件，然后使用proto.exe编译成类文件，最后导入这个类和依赖就可以直接使用了。当然这只是一个最简单不过的代码,可以把这篇教程当成一个简单的使用教程。一般情况是是结合SpringBoot来使用的。具体使用会陆续推出。