google protobuf 数据类型_理解Protobuf数据格式解析

时间: 2018-12-13阅读: 3174标签: 数据

什么是protobuf?

Protobuf是Google开源的一款类似于json,XML数据交换格式,其内部数据是纯二进制格式,不依赖于语言和平台,具有简单,数据量小,快速等优点。目前用于序列化与反序列化官方支持的语言有C++,C#, GO, JAVA, PYTHON。适用于大小在1M以内的数据,因为像在移动设备平台,内存是很珍贵。

protobuf格式的特点

1. 效率高/性能好

对比XML这种文件传输格式,解析时间大大低于XML解析时间,同时空间上的开销也减少了很多。

2. 可以很方便的生成文件

例如我们在进行文件传输时并不需要自己写很多东西,仅仅定义一个proto文件即可生成所需的代码

3. 支持“向后兼容”和“向前兼容”

“向后兼容”(backward compatible),就是说,当模块B升级了后,它能够正确识别模块A发出的老版本的协议。由于老版本没有“状态”这个属性,在扩充协议时,可以考虑把“状态”属性设置成非必填 的,或者给“状态”属性设置一个缺省值即可。

“向前兼容”(forward compatible),就是说,当模块A升级了之后, 模块B能够正常识别模块A发出的新版本的协议。这时候,新增加的“状态”属性会被忽略。因此其可扩展性也很强。

4. 支持多种语言

Google官方发布的源代码中包含了C++、Java、Python三种语言,这种天生就支持三种语言的格式简直少见,下面小编会使用python来为大家进行简单的讲解。


Protobuf的使用

使用方法也比较简单:

  • 定义用于消息文件.proto
  • 使用protobuf的编译器编译消息文件
  • 使用编译好对应语言的类文件进行消息的序列化与反序列化

先来定义一个简单的消息:

message Person {
   int32 id = 1;//24
   string name = 2;//wujingchao
   string email = 3;//wujingchao92@gmail.com
}

实际的二进制消息为:

08 18 12 0a 77 75 6a 69 6e 67 63 68 61 6f 1a 16 77 75 6a 69 6e 67 63 68 61 6f 39 32 40 67 6d 61 69 6c 2e 63 6f 6d

下面就讲解这段二进制流数据是怎么组成的:

varints

一般情况下int类型都是固定4个字节,protobuf定义了一种变长的int,每个字节最高位表示后面还有没有字节,低7位就为实际的值,并且使用小端的表示方法。例如1,varint的表示方法就为:

0000 0001

是不是这样就省了三个字节。

再例如300,4字节表示为:10 0101100,varint表示为:

10101100 00000010

所以前面消息为Person的id的值为00011000,即0x18。

负数的最高位为1,如果负数也使用这种方式表示就会出现一个问题,int32总是需要5个字节,int64总是需要10个字节。

所以定义了另外一种类型:sint32,sint64。采用ZigZag编码,所有的负数都使用正数表示,计算方式:

sint32
(n << 1) ^ (n >> 31)
sint64
(n << 1) ^ (n >> 63)
Signed Original Encoded As
0 0
-1 1
1 2
-2 3
2147483647 4294967294
-2147483648 4294967295

使用Varint编码的类型有int32, int64, uint32, uint64, sint32, sint64, bool, enum。Java里面没有对应的无符号类型,int32与uint32一样。

Wire Type

每个消息项前面都会有对应的tag,才能解析对应的数据类型,表示tag的数据类型也是Varint。

tag的计算方式: (field_number << 3) | wire_type

每种数据类型都有对应的wire_type:

Wire Type Meaning Used For
0 Varint int32, int64, uint32, uint64, sint32, sint64, bool, enum
1 64-bit fixed64, sfixed64, double
2 Length-delimited string, bytes, embedded messages, packed repeated fields
3 Start group groups (deprecated)
4 End group groups (deprecated)
5 32-bit fixed32, sfixed32, float

所以wire_type最多只能支持8种,目前有6种。

所以前面Person的id,field_number为1,wire_type为0,所以对应的tag为

1 <<< 3 | 0  = 0x08

Person的name,field_number为2,wire_type为2,所以对应的tag为

2 <<< 3 | 2 = 0x12

对应Length-delimited的wire type,后面紧跟着的Varint类型表示数据的字节数。

所以name的tag后面紧跟的0x0a表示后面的数据长度为10个字节,即"wujingchao"的UTF-8 编码或者ASCII值:

08 18 12 0a 77 75 6a 69 6e 67 63 68 61 6f 1a 16

嵌套的消息类型embedded messages与packed repeated fields也是使用这种方式表示,对应默认值的数据,是不会写进protobuf消息里面的。

packed repeated与repeated的区别在于编码方式不一样,repeated将多个属性类型与值分开存储。而packed repeated采用Length-delimited方式。下面这个是官方文档的例子:

message Test4 {
    repeated int32 d = 4 [packed=true];
}

22        // tag (field number 4, wire type 2)
06        // payload size (6 bytes)
03        // first element (varint 3)
8E 02     // second element (varint 270)
9E A7 05  // third element (varint 86942)

如果没有packed的属性是这样存储的:

20 //tag(field number 4,wire type 0)
03 //first element (varint 3)
20 //tag(field number 4,wire type 0)
8E 02//second element (varint 270)
20 //tag(field number 4,wire type 0)
9E A7 05  // third element (varint 86942)

是不是这种方式比较节省内存,所以proto3的repeated默认就是使用packed这种方式来存储。(proto2与proto3区别在于.proto的语法)。



参考链接:https://www.jianshu.com/p/e0d81a9963e9


站长推荐

1.云服务推荐: 国内主流云服务商,各类云产品的最新活动,优惠券领取。地址:阿里云腾讯云华为云

链接: http://www.fly63.com/article/detial/1579

Nginx返回大长度的JSON数据被截断

1 添加Nginx参数,增加缓存字符串大小;2 遇到权限问题,原因是大文件会先缓存到/proxy-temp文件夹下面,然后再返回;修改文件夹的权限为Nginx用户

使用Proxy实现双向绑定

vue3.0要用Proxy来实现双向绑定,因此先来尝试一下实现方法。原来vue2的实现使用Object.defineProperty,监听set,但对于数组直接下标给数组设置值监听不了。

leetcode 1032. Stream of Characters

用字典树即可解决。首先在init的时候,把words中所有word逆置后存入字典树中;在query的时候,也有逆序的方式记录所有历史query过的值,同时判断其前缀是否存在于字典树中即可。

Mock.js使用

Mock.js 是一款前端开发中拦截Ajax请求再生成随机数据响应的工具.可以用来模拟服务器响应. 优点是非常简单方便, 无侵入性, 基本覆盖常用的接口数据类型.大概记录下使用过程, 详细使用可以参见Mock文档 Mock Wiki

vue数据监听与依赖收集

我们在组件钩子函数computed中定义的,都属于这种类型,每一个 computed 属性,最后都会生成一个对应的 watcher 对象,但是这类 watcher 有个特点:当计算属性依赖于其他数据时,属性并不会立即重新计算

js实现简单的数据监听

主要是用Object.defineProperty实现类似vue的数据绑定。输出的data.name 并不是tom,而是name被读取了,因为defineProperty对data的name字段进行的监听劫持,修改了,name字段本应该返回的值。

Js数据劫持与数据代理

数据劫持即使用Object.defineProperty()实现了vue的双向绑定。先来看看它是如何实现的;proxy即代理的意思。个人理解,建立一个proxy代理对象(Proxy的实例),接受你要监听的对象和监听它的handle两个参数。

nodejs 使用 xlsx 实现导入导出

将数据导出成excel方法,下面介绍两种方式,一种是将数组数据导出成excel,一种是将json数据导出成excel,都非常简单

单向数据流和双向数据流

react的特色是单向数据绑定;而vue中的特色是双向数据绑定。不过vuex和redux这两个状态管理器都是提倡单向数据流来管理数据。只不过vue为了众多UI控件的考虑提供了双向数据绑定的方式

js中的栈、堆、队列、内存空间

栈的特点是LIFO,即后进先出(Last in, first out)。数据存储时只能从顶部逐个存入,取出时也需从顶部逐个取出。队列的特点是是FIFO,即先进先出(First in, first out)。堆的特点是无序的key-value键值对存储方式。

点击更多...

内容以共享、参考、研究为目的,不存在任何商业目的。其版权属原作者所有,如有侵权或违规,请与小编联系!情况属实本人将予以删除!